Xác định sức căng bề mặt

Mực thử giúp xác định được năng lượng bề mặt (OFE) / sức căng bề mặt (OFS) của chất rắn làm từ nhựa – kim loại – thủy tinh – gốm và các vật liệu khác. Đặc biệt, khả năng bám dính của các bề mặt để in – dán – sơn cũng được xác định dựa trên hình ảnh kết nối.

Sức căng bề mặt được xác định bằng cách kẻ mực thử lên các bề mặt cần đánh giá dưới dạng một đường kẻ dài vài cm và quan sát sự thay đổi của đường kẻ mực.

Nếu đường kẻ này co lại trong vòng 2 hoặc 4 giây – tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của mực – OFS của bề mặt thử thấp hơn OFS của mực thử.

Ngược lại, nếu vạch kẻ lan ra, cho thấy OFS của mực kẻ thấp hơn OFS của bề mặt.

Nếu đường kẻ này không thay đổi trong khoảng thời gian quan sát, giá trị của OFS đã đạt được chính xác hoặc cao hơn một chút.

Xác định sức căng bề mặt

Trong ví dụ ứng dụng này, mực thử PINK từ chai 10 ml được sử dụng để thử nghiệm bằng tăm bông. Dùng tăm bông mới sau mỗi lần sử dụng.

Trong ví dụ ứng dụng này, bút thử PINK 38 Jumbo được sử dụng để thử sức căng bề mặt trên nhựa PE màu đen.

Độ sạch của vật liệu

Các thuật ngữ Độ sạch và Độ tinh khiết của vật liệu cần một định nghĩa chi tiết hơn. Vì vật liệu, dù là dưới dạng bộ phận đúc hoặc kim loại tấm, đều có trên bề mặt của chúng, nên ở đây có thể sử dụng thuật ngữ Độ sạch, do Độ tinh khiết của vật liệu có thể liên quan đến cấu trúc, nghĩa là cả cấu trúc bên trong của toàn bộ vật thể.

Vật liệu bị nhiễm bẩn có thể do một số nguyên nhân và có thể có nhiều dạng khác nhau. Có thể sẽ thấy các nhiễm bẩn dạng hạt cũng như các nhiễm bẩn thành màng phủ. Nhiễm bẩn dạng hạt sẽ xuất hiện các điểm riêng lẻ và sẽ được sắp xếp không đều.

Ngược lại, nhiễm bẩn thành màng phủ bao phủ hoàn toàn hoặc một phần bề mặt và cũng có thể được mô tả là sạch, theo một định nghĩa cụ thể, chẳng hạn như sức căng bề mặt / năng lượng bề mặt.

Tuy nhiên, các vết bẩn này không liên quan đến cấu trúc bên trong của phôi, cấu trúc này có thể được mô tả bằng thuật ngữ Độ tinh khiết. Vì đó là các bề mặt phải được xử lý thêm, nên cũng phải xác định tình trạng sạch, do đó thường sử dụng thuật ngữ sức căng bề mặt.


Hai loại phương pháp thử nghiệm này bổ sung cho nhau

Xử lý liên quan đến in, sơn và dán. Một giải pháp đơn giản ở đây là thử các bề mặt bằng mực thử và đo góc tiếp xúc. Mực thử rất dễ thao tác và do đó có tính thiết thực, vì có thể kẻ mực lên các bề mặt thử trong quy trình sản xuất mà không gây bất kỳ vấn đề nào. Đo góc tiếp xúc đòi hỏi phải có thiết bị. Phương pháp này có thể cho thấy các thành phần của sức căng bề mặt riêng biệt ở cực và phân tán.

Thử bằng mực thử chỉ cho thấy tổng của hai giá trị, thường là đủ để đánh giá các bề mặt. Cả hai phương pháp không thể sử dụng liên tục hoặc không tiếp giáp. Phương pháp thứ hai có nghĩa là trong các quy trình sản xuất, như trong trường hợp sản xuất kim loại tấm, các phép đo chỉ có thể được thực hiện ở trạng thái tĩnh, tức là không thể thực hiện trên các băng chuyền đang chạy.

Trong trường hợp đặc biệt, phép đo chỉ có thể được thực hiện ở tốc độ rất thấp. Các thuật ngữ Độ sạch và Độ tinh khiết có thể được sử dụng tùy ý, trong đó Độ sạch chỉ có thể được áp dụng cho các bề mặt. Tuy nhiên, tốt hơn là không sử dụng chúng cùng nhau, vì điều này có thể dẫn đến nhầm lẫn.


Xử lý sơ bộ khi sức căng bề mặt tăng

Thuật ngữ Xử lý sơ bộ dùng để chỉ việc làm sạch bề mặt bằng các phương tiện cơ học, đặc biệt là rửa bằng hoặc không bằng dung môi. Trong một vài thập kỷ qua, quá trình xử lý sơ bộ cũng đã được áp dụng phương pháp xử lý vật lý sử dụng corona, plasma và phương pháp đốt, trong đó tác động điện làm cho các bề mặt thay đổi đến mức các phần cực của các bề mặt tăng lên rất nhiều, làm tăng sức căng bề mặt và qua đó cải thiện đáng kể độ bám dính.

Ví dụ, nhựa làm từ polyolefin, có giá trị sức căng bề mặt tự nhiên là 30 mN/m, có thể dễ dàng nâng lên các giá trị trên 45 mN/m, chính vì vậy, có giá trị bám dính rất tốt khi in và dán, sơn. Các giá trị này không thể đạt được bằng các phương pháp làm sạch ban đầu mà thường cần đến quá trình làm sạch sơ bộ theo cách cơ học để xử lý sơ bộ bằng các phương pháp vật lý.

Điều này đặc biệt áp dụng cho các bề mặt kim loại bị nhiễm bẩn các loại dầu được sử dụng trong sản xuất kim loại tấm hoặc các bộ phận đúc.