ASTM D7334-08 Стандартна практика за омокряемост на повърхности на покрития, основи и пигменти чрез подобряване на измерването на ъгъла на контакт

Стандартът „ASTM D7334-08 Стандартна практика за омокряемост на повърхности на покрития, субстрати и пигменти чрез разработване на измерване на ъгъла на контакт“, разработен от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва приложение за измерване на ъгъла на контакт, когато капка течност се нанесе върху покрита повърхност, субстрат или предварително оформен пигментен диск.

Има два вида контактни ъгли: напредващи и отстъпващи. Този стандарт се занимава само с прогресивни контактни ъгли. Това приложение има за цел да допълни, но не и да замени инструкциите на производителя за устройството, използвано за извършване на измерванията.

Често срещана тестова течност е водата, но могат да се използват и много други течности, като разтворители, повърхностноактивни вещества и диспергиращи разтвори, и дори течни багрила. Това приложение се основава на гониометрия, която включва наблюдение на неподвижна капка тестова течност върху твърд субстрат. Въпреки че ъглите на контакт се определят от повърхностното напрежение, този стандарт не може да се използва за директно измерване на повърхностното напрежение.

За целите на този стандарт се прилагат следните термини и определения:

Ъгълът на контакт с напредване е ъгълът на контакт, измерен веднага след като капката е поставена върху повърхността. Капката има максимален обем, разрешен за площта на интерфейса течност-твърдо вещество, всяко добавяне ще доведе до разширяване на капката и увеличаване на площта на интерфейса течност-твърдо вещество. Това може да се разглежда като ъгъл на омокряне, тъй като капката е готова да намокри допълнителната площ. Това е ъгълът на контакт, използван в този метод и повечето измервания на покрития.
Контактният ъгъл е ъгълът, образуван от капка между субстрата и тангента, начертана в точката на пресичане между субстрата, както е показано на фигурата. Това е ъгълът, образуван на трифазните граници, където се пресичат течност, газ (въздух) и твърдо вещество.
Ъгълът на контакт при отдръпване е ъгълът на контакт, измерен, когато материалът се отстрани от капката и се свие. Площта на интерфейса течност-твърдо вещество ще намалее. Това е ъгълът на омокряне.
Спящата капка е капка течност върху хоризонтална повърхност.
Термините повърхностно напрежение и повърхностна енергия често се използват взаимозаменяемо. Те са числено еднакви, но имат различни мерни единици. Това са мерки за ефект, произтичащ от небалансирани молекулярни кохезионни сили върху повърхност, които карат повърхността да се свива и да се държи като филм или мембрана. Повърхностните молекули имат по-висока свободна енергия от молекулите в насипния материал. Излишната свободна енергия се нарича повърхностна енергия. Обикновено се измерва повърхностното напрежение, което е силата, необходима за разкъсване на филм с определена дължина.

При тестване, специфичен обем вода или друга договорена капка тестова течност се нанася върху тестовата проба с помощта на спринцовка. Ъгълът на контакт се измерва по един от два метода:

Чрез наблюдение на неподвижната капка през микроскоп, снабден с гониометричнa скала за директно измерване на ъгъла.
Чрез заснемане на изображение на капката, след което измерването му с транспортир или използване на подходящ софтуер за обработка на изображението и измерване на ъгъла.

Този стандарт е полезен за характеризиране на омокряемостта на повърхностите. Лесно омокряема повърхност е тази, върху която покритието е по-вероятно да осигури добра адхезия и външен вид и е по-малко вероятно да страда от дефекти, свързани с повърхностното напрежение, като пълзене, образуване на кратери, дупки и „портокалова кора“.

Този стандарт може също да се използва за тестване на омокряемостта на пигментни повърхности, особено от потенциални повърхностноактивни вещества или дисперсанти на основата на смола или мелнични основи. Пигментите, които се намокрят лесно, е по-вероятно да бъдат по-лесни за диспергиране, а дисперсанти/мелни основи, които омокрят пигментите, представляващи интерес, е по-вероятно да диспергират добре тези пигменти.

Въпреки че ъгълът на контакт се определя от повърхностното напрежение на изпитваната течност и изпитваната повърхност, ъгълът не може да предостави директна стойност на повърхностното напрежение.

Ниска стойност на ъгъла на контакт при напредване (до 45 градуса) показва омокряне, а ъгли от 10 до 20 градуса - отлично омокряне.

Водата може да се използва като тестова течност, за да се определи (чрез прогресивен ъгъл на контакт) дали дадена повърхност е хидрофилна (ъгъл до 45 градуса), хидрофобна (ъгъл поне 90 градуса) или някъде по средата (ъгъл между 45 градуса и 90 градуса). Ъглите на контакт с вода са използвани за прогнозиране на чистотата на повърхността преди и след почистване, лекотата на омокряне на повърхности с покрития на водна основа и ефективността на операциите по изплакване.

Органична течност, като например разтворител, може също да се използва за характеризиране на субстрат, покритие или пигмент. Полученият ъгъл на контакт зависи от повърхностното напрежение на течността и тестовата повърхност. Тестова повърхност с ниско повърхностно напрежение (енергия) няма да се намокри от течност с високо повърхностно напрежение.

В допълнение към водата и разтворителите, за тестване на пигментна повърхност може да се използва дисперсия или диспергационен разтвор на повърхностно активно вещество. Всяка тестова течност, която е потенциален диспергатор за тестов пигмент, трябва да намокри добре пигмента, в противен случай няма да действа като диспергатор.

Измерванията на ъгъла на контакт могат да се използват за картографиране на повърхности за хидрофилност, наличие на компоненти с ниско повърхностно напрежение или замърсители, или разлики в състава. Необходими са други аналитични методи, като например инфрачервена микроскопия, за да се идентифицират химичните групи, които водят до разликите в ъгъла на контакт.

Този метод на изпитване може да се използва върху почти всички покрития и основи и може да се разшири до пигменти чрез компресиране на пигментния прах в твърд диск.

Нашата организация, която от години се стреми да подкрепя бизнеса от всеки сектор с широк спектър от тестове, измервания, анализи и оценки, разполага със силен екип, който следи отблизо развитието в света в областта на науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенства. В този контекст, на предприятията се предоставят и услуги за тестване в съответствие със стандарта „ASTM D7334-08 Стандартно приложение за омокряемост на повърхности на покрития, субстрати и пигменти чрез подобряване на измерването на ъгъла на контакт“.