Określanie napięcia powierzchniowego
Mit Testtinten kann die Oberflächenspannung von Festkörpern aus
Kunststoff – Metall – Glas – Keramik und anderen ermittelt werden.
Damit soll besonders auch die Haftmöglichkeit der Oberflächen für Bedruckung – Verklebung – Lackierung anhand des Benetzungsbildes bestimmt werden.
Napięcie powierzchniowe określa się poprzez nałożenie atramentów testowych na badane powierzchnie, jako linię o długości kilku centymetrów i obserwowanie jego zachowania.
Zieht sich der Strich innerhalb 2 oder 4 Sekunden – je nach Tintenspezifikation – zusammen, ist die Oberflächenspannung der Prüffläche niedriger als die der Testtinte.
Umgekehrt würde das Auseinanderfließen der Strichmarke zeigen, dass die Oberflächenspannung der aufgetragenen Tinte niedriger ist als die der Oberfläche.
Bleibt der Strich innerhalb der Beobachtungszeit unverändert stehen, ist der Wert der Oberflächenspannung genau erreicht oder etwas höher.
Wczytując film, wyrażasz zgodę na politykę prywatności firmy YouTube.
Dowiedz się więcej
W poniższym przykładzie zastosowania, test odbywa sie za pomocą tuszu testowego PINK z butelek o pojemności 10 ml i wacików bawełnianych. Do każdego zastosowania należy wziąć nowy wacik bawełniany.
Wczytując film, wyrażasz zgodę na politykę prywatności firmy YouTube.
Dowiedz się więcej
W tym przykładzie zastosowania napięcie powierzchniowe na czarnym tworzywie PE jest badane za pomocą pióra testowego PINK 38 Jumbo.
Czystość materiałów
Pojęcia czystości powierzchniowej i czystości struktury materiałów wymagają dokładniejszego zdefiniowania. Jeśli brana jest pod uwagę powierzchnia materiału, w formie kształtek czy folii, można tu stosować pojęcie czystości powierzchniowej, ponieważ czystość strukturalna materiałów odnosi się do budowy, a więc również struktury wewnętrznej całego ciała.
Zanieczyszczenie materiałów może wynikać z różnych przyczyn i mieć różne formy. Mogą mieć postać cząstek, jak również filmu. Pierwsze występują punktowo i nieregularnie, rozmieszczone w pewnych odstępach.
Drugie natomiast pokrywają powierzchnię całkowicie lub częściowo i, jeśli są „czyste”, również można je opisywać w kategorii czystości strukturalnej.
W takim przypadku należałoby użyć określonej definicji, np. naprężenia powierzchniowego/energii powierzchniowej. Zanieczyszczenia takie nie odnoszą się jednak do struktury wewnętrznej całego detalu – tę można opisywać tylko w kategorii czystości strukturalnej. W przypadku powierzchni, która podlega dalszej obróbce, należy zdefiniować stany czystości, co możliwe jest dzięki pojęciu napięcia powierzchniowego.
Obróbka to na przykład drukowanie, lakierowanie i klejenie. Proste metody kontroli polegają w tym przypadku na badaniu powierzchni za pomocą tuszy testowych oraz za pomocą pomiaru kąta zwilżania. Pierwsza z metod jest bardzo prosta i dlatego praktyczna, ponieważ tusz można nanosić na testowane powierzchnie podczas produkcji. Druga metoda wymaga już aparatury. Za jej pomocą można osobno oszacować składowe polarne i dyspersyjne napięcia powierzchniowego.
Badanie metodą tuszy pokazuje tylko sumę tych dwóch składowych. Zazwyczaj wystarcza ono do oceny powierzchni. Obie metody nie mogą być stosowane bezkontaktowo ani w sposób ciągły. To ostatnie oznacza, że w procesach produkcyjnych, jak w przypadku folii, pomiary można przeprowadzać tylko w trakcie postoju, tj. nie na ruchomej wstędze.
W wyjątkowych przypadkach pomiaru można dokonywać przy bardzo małej prędkości przesuwu. Pojęcia czystości powierzchniowej i czystości strukturalnej można stosować zamiennie, przy czym czystość powierzchniowa odnosi się zawsze tylko do samej powierzchni materiału. Najlepiej jednak nie mieszać tych pojęć, ponieważ prowadzi to do nieporozumień.
Pojęcie obróbki wstępnej tradycyjnie stosuje się w odniesieniu do czyszczenia powierzchni za pomocą środków mechanicznych, zwłaszcza do mycia z użyciem rozpuszczalników lub bez nich. Od kilku dziesięcioleci do obróbki wstępnej wykorzystuje się również obróbkę fizyczną za pomocą korony, plazmy i płomienia, w przypadku której powierzchnie ulegają zmianie pod wpływem ładunku elektrycznego do tego stopnia, że znacząco zwiększa się ich polarność i tym samym napięcie powierzchniowe, a co za tym idzie – przyczepność.
Na przykład naturalne napięcie powierzchniowe poliolefin o wartości 30 mN/m można stosunkowo łatwo zwiększyć do wartości powyżej 45 mN/m, co zapewnia bardzo dobrą przyczepność farby drukarskiej, klejów i powłok malarskich. Takiego napięcia powierzchniowego nie można uzyskać za pomocą standardowego czyszczenia, niemniej jednak fizyczna obróbka wstępna zwykle musi być poprzedzona czyszczeniem mechanicznym.
Dotyczy to w szczególności powierzchni metali, zanieczyszczonych olejami stosowanymi np. w produkcji folii lub kształtek.
Testtinten für effiziente Haftfestigkeitsprüfung
Testtinten werden für die Erfassung der Oberflächenspannung (OFS) von Festkörpern eingesetzt, die flach oder als Formteil vorliegen können. Die OFS wird mit Tinten geprüft, deren Bild innerhalb weniger Sekunden nach dem Auftrag auf die Oberflächen abgelesen werden kann.
Mittels Testtinten-Prüfung erhält man ein Bild, das als Benetzbarkeit der Oberfläche erscheint. Dieses kann als Indikator für die Haftfestigkeit von Beschichtungen verwendet werden. Ebenso kann damit die Sauberkeit der Oberflächen geprüft werden.
Zieht sich die Tinte innerhalb der Beobachtungszeit, z.B. 2 Sekunden, zusammen und bildet Einzelpunkte, so liegt die OFS des Objekts unterhalb derjenigen der Testtinte.
Bleibt die Tinte stehen, wie aufgetragen,oder fängt sie an auseinanderzufließen, so liegt die OFS bei oder oberhalb derjenigen
der Testtinte.
Der Wert der einzusetzenden Testtinte wird nach Erfahrungswerten bestimmt. Als Richtwert für die OFS, welche eine Haftung ermöglicht, kann 38 mN/m angenommen werden. Dieser Richtwert kann z.B. für 2 – Komponentensysteme als Auftragsmedium stimmen, für wasserbasierende Beschichtungen müssen mit Sicherheit höhere Richtwerte, z.B. 48 mN/m, herangezogen werden.
Prüftinten sind in einem breiten Spektrum herstellbar, wie 18 mN/m bis 105 mN/m. Es zeigt sich jedoch, dass der Bereich 30 mN/m bis etwa 70 mN/m für Prüfungen sehr gut geeignet ist. Die Tinten sind als Schreibmarker lieferbar oder in Flaschen zum Auftrag auf die Oberflächen mit Pinsel oder Wattestäbchen oder auch aus Sprühflaschen für größere Flächen.
Zweckorientierte Tinten-Zusammensetzung
Die Tinten werden in verschiedener Zusammensetzung zubereitet, je nach Anwendungszweck.
Tinten nach DIN 53364 bzw. ISO 8296 werden seit mehr als 50 Jahren eingesetzt. Sie enthalten in geringen Mengen heute als giftig eingestufte Komponenten, sind aber bei ordnungsgemäßem Gebrauch harmlos.
Zwischenzeitlich werden giftfreie Tinten hergestellt, die aber als gesundheitsschädlich zu kennzeichnen sind. Neueste Entwicklungen bieten kennzeichnungsfreie Tinten an. Die Tinten müssen nach der Messung von den Oberflächen wieder abgereinigt werden.
Spezielle Tinten, die nach dem Auftragen in Sekundenschnelle antrocknen, können belassen werden oder müssen mit Lösemittel abgewischt werden. Sie dienen vor allem im Folienbereich zur Ermittlung der vorbehandelten Seite. Diese Tinten können auch zur Archivierung in der Qualitätssicherung
eingesetzt werden.
Die Verwendbarkeit der Tinten ist von ihrem Gebrauch abhängig. Sie können durch den Eintrag von Substanzen, die von verschmutzten Oberflächen herrühren, ungenau oder damit unbrauchbar werden.
Ungeöffnete Tinten können über viele Monate gelagert und dann noch eingesetzt werden. Da die Tinten meistens Lösemittel enthalten, sind empfindliche Oberflächen dahingehend zu prüfen. Grundsätzlich können alle Festkörper wie Metall, Kunststoff, Glas und Keramik geprüft werden. Die Tinten können, wenn
sie nicht mehr verwendet werden, zur Entsorgung zurückgeliefert werden.
Niedrogi i precyzyjny Testowanie napięcia powierzchniowego nie zwalnia użytkownika z obowiązku potwierdzenia wyniku przyczepności, zwłaszcza przy pierwszym użyciu atramentu, tj. w celu określenia prawidłowej wartości testowej atramentu dla jego zastosowania, czy to drukowania, malowania, czyszczenia czy klejenia. Można to następnie ustalić raz, testując przyczepność powłoki za pomocą zrywania taśmy klejącej, testu zarysowania, testu cięcia poprzecznego lub innych metod. W razie wątpliwości przydatność atramentów, które były używane przez dłuższy czas, można określić poprzez sprawdzenie krzyżowe ze świeżymi atramentami. Pomiar atramentu jest również często stosowany na wstępnym etapie obróbki wstępnej / aktywacji powierzchni. Atramenty testowe są niedrogim i dokładnym narzędziem, które można wykorzystać bezpośrednio w praktyce, bez konieczności przeprowadzania czasochłonnych testów laboratoryjnych.