Измерение поверхностного натяжения

С помощью тестовых чернил можно измерить поверхностную энергию (ПЭ)/поверхностное натяжение (ПН) твердых тел из пластика, металла, стекла, керамики и других материалов. Это измерение также позволяет определить адгезионную способность поверхностей для печати, склеивания, нанесения лакокрасочного покрытия и т. д. на основании результата смачивания.

Чтобы измерить поверхностное натяжение, с помощью тестовых чернил сделать штрих длиной несколько сантиметров на тестируемой поверхности и наблюдать за его поведением.

Если штрих уменьшится в течение 2 или 4 секунд (зависит от характеристик чернил), ПН тестируемой поверхности ниже, чем у тестовых чернил.

И наоборот, растекание штриха указывает, что ПН нанесенных чернил ниже, чем у поверхности.

Если штрих не изменяется в течение времени наблюдения, ПН удовлетворительно или немного выше.

Измерение поверхностного натяжения

На следующем примере осуществляется проверка с помощью тестовых чернил PINK из бутылки 10 мл и ватных палочек. Для нанесения нового штриха использовать новую ватную палочку.

В этом примере применения тестовая ручка PINK 38 Jumboиспользуется для проверки поверхностного натяжения черного полиэтилена.

Чистота материалов

Так как термин «чистота» может означать как отсутствие загрязнений (чистота поверхности), так и отсутствие примесей в материале (чистота материала), он требует более точного определения. Поскольку материалы, будь то формованные изделия или пленки, являются составной частью их поверхностей, здесь можно применить термин «чистота поверхности», так как чистота материалов относится к строению, т. е. внутренней структуре всего изделия.

Загрязнение материалов может иметь несколько причин и проявляться в разных формах. Рассмотрим точечные и пленочные загрязнения. Первые проявляются в виде отдельных точек и располагаются беспорядочно и на разном расстоянии друг от друга.

Пленочные загрязнения, наоборот, покрывают поверхности полностью либо частично. Если поверхность чистая (на ней отсутствуют загрязнения), то также можно применить термин «чистый материал», что относилось бы к одному из соответствующих определений, например, поверхностное натяжение/поверхностная энергия.

Тем не менее эти загрязнения не могут относиться к внутренней структуре обрабатываемого изделия, что можно описать только с помощью термина «чистота материала». Поскольку есть поверхности, которые подвергаются дальнейшей обработке, нужно также определить степени чистоты, что в общем связано с понятием поверхностного натяжения.


Разные методы проверки дополняют друг друга

Обработка нужна, например, для печати, нанесения лакокрасочного покрытия и склеивания. Подходящими методами являются простая проверка поверхностей с помощью тестовых чернил и измерение краевого угла смачивания. Первый метод — удобный и практичный, так как во время производства можно очень просто нанести чернило на проверяемые поверхности. Для второго метода нужно оборудование. С его помощью можно разделить составляющие поверхностного натяжения на полярные и дисперсионные.

Проверка чернилами показывает лишь сумму обоих составляющих, чего зачастую достаточно для оценки поверхностей. Оба метода невозможно применять бесконтактно или непрерывно. Последнее означает, что в ходе производства, например, при наличии пленок, измерения можно выполнять только в неподвижном состоянии, т. е. не на движущихся линиях.

В исключительных случаях измерение можно сделать на очень низкой скорости. Термин «чистота» можно использовать как для обозначения отсутствия загрязнений на поверхности, так и для обозначения отсутствия примесей в материале. Однако лучше употреблять более точные термины, например, «чистота поверхности» и «чистота материала», так как в противном случае это может привести к путанице.


Предварительная обработка для увеличения поверхностного натяжения

Термин «предварительная обработка» касается обычно очистки поверхностей с помощью механических средств, в основном это мытье с растворителем или без него. Уже десятилетиями предварительная обработка также подразумевает физическую обработку коронным разрядом, плазмой и пламенем, в ходе которой поверхности изменяются под воздействием электричества так, что существенно увеличивается их полярная составляющая. Это приводит к увеличению поверхностного натяжения и значительному улучшению адгезионной способности.

Например, обычное поверхностное натяжение полимерных материалов на основе полиолефинов, составляющее примерно 30 мН/м, можно относительно легко увеличить до значений свыше 45 мН/м. Этого достаточно для очень хороших результатов печати, склеивания и нанесения лакокрасочного покрытия. Этих значений невозможно достичь традиционными методами очистки, однако нужно помнить, что для хорошей предварительной обработки физическими методами в большинстве случаев требуется предварительная механическая очистка.

Прежде всего, это касается, металлических поверхностей, загрязненных, например, маслами, которые используются при производстве пленок или формованных изделий.