La norma “ASTM D5946-17 Método de prueba estándar para películas de polímero tratadas con corona utilizando mediciones del ángulo de contacto del agua” desarrollada por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) describe un método de prueba para medir el ángulo de contacto de las gotas de agua en superficies de películas de polímero tratadas con corona. Esta norma es esencialmente la misma que la norma “ISO 15989 Plásticos - Películas y láminas - Medición del ángulo de contacto con el agua de películas tratadas con corona” publicada por la Organización Internacional de Normalización (ISO).
Para los efectos de esta norma, el ángulo de contacto estático se refiere al ángulo entre la línea tangente trazada a la superficie de la gota en los tres puntos de fase y la superficie del sustrato cuando una gota de líquido está en reposo sobre una superficie sólida plana. Los valores del ángulo de contacto se pueden determinar de la siguiente manera:
El primer método puede estar sesgado debido a la naturaleza subjetiva de encontrar visualmente una tangente a la imagen de la gota en el punto trifásico. Si se utiliza este método, se debe determinar el sesgo de las mediciones de cada operador. Dado que el segundo método utiliza las dimensiones medidas de la gota, se espera que tenga menos sesgo. No se han realizado análisis comparativos utilizando estos diversos procedimientos. Por lo tanto, se recomienda tener precaución al comparar datos de estos diferentes métodos. El segundo método puede no ser aplicable en casos especiales donde el ángulo de contacto sea mayor a 90 grados.
En el método de prueba estándar ASTM D5946-17, se colocan gotas de agua sobre la superficie de una muestra de película y se miden y promedian los valores del ángulo de contacto.
La capacidad de las películas de polímero para retener tintas, revestimientos, adhesivos y similares depende principalmente del carácter de su superficie y puede mejorarse mediante una de varias técnicas de tratamiento de superficie. Se ha descubierto que el tratamiento de descarga eléctrica, como el tratamiento corona, aumenta el voltaje de humectación de una película de polímero. Cuanto más fuerte sea el proceso, más activamente reaccionará la superficie con diferentes interfaces polares. Por lo tanto, es posible relacionar el ángulo de contacto de la superficie de una película de polímero con su capacidad para aceptar y retener tintas, recubrimientos y adhesivos si la tinta, el recubrimiento o el adhesivo contienen funciones polares. El ángulo de contacto por sí solo no es una medida completamente aceptable de la adhesión de tinta, recubrimiento o adhesivo.
El voltaje de humectación de una película de polímero pertenece a un grupo de parámetros físicos para los que no existe un estándar de precisión. La tensión de humectación de un polímero no se puede medir directamente porque los sólidos no cambian de forma de manera medible en respuesta a la energía de la superficie. Se han propuesto muchos métodos indirectos. Diferentes métodos de prueba tienden a producir resultados diferentes en las mismas muestras. La determinación práctica de la energía superficial de un sólido utiliza esta interacción del sólido con los líquidos de prueba.
Aunque el nivel de acabado superficial de las películas de polímero se ha definido tradicionalmente en la industria en términos de dinas/cm, estos valores se derivan de una interpretación subjetiva del comportamiento del fluido de prueba observado.
Los rangos de valores del ángulo de contacto del agua dados en la norma se pueden utilizar como guía para definir el nivel de tratamiento de superficie de poliolefinas y muchas otras películas de polímeros con energías superficiales inicialmente bajas. La idoneidad de las pruebas para la aceptación de las especificaciones, el control de la producción y el uso final de las películas de polímero debe determinarse mediante estudios de capacidad para cada película y proceso específicos.
En casi todos los materiales, hay cambios en el ángulo de contacto a medida que se pasa de un punto a otro. El procesamiento desigual de la película con dispositivos de tratamiento corona también puede agregar variabilidad a los resultados. Por lo tanto, se requieren múltiples mediciones para reflejar los cambios en el proceso y la rugosidad de la superficie.
La tensión de humectación de una película de polímero en contacto con una gota de líquido en presencia de aire es una función de las energías superficiales de las interfaces aire-película y película-líquido. Cualquier rastro de contaminación por surfactante en el líquido o la película de prueba puede afectar los resultados. Por lo tanto, es importante que ninguna parte de la superficie de la película que se va a probar se toque o frote, que todo el equipo esté meticulosamente limpio y que se mantenga cuidadosamente la pureza del agua. Los aparatos de vidrio, en particular, pueden contaminarse con detergentes que tienen una tensión superficial muy baja, a menos que se tomen precauciones especiales para garantizar su ausencia, como limpiarlos con ácido sulfúrico crómico y enjuagarlos con agua destilada.
La presencia de aditivos antideslizantes, antiestáticos o antibloqueo y otros pueden cambiar la superficie de la película debido a la lixiviación de estos aditivos a la superficie a lo largo del tiempo. Las películas delgadas en relieve introducen más variabilidad en las mediciones.
Las películas de polímero a menudo generan cargas estáticas durante el procesamiento. El tratamiento del coronavirus muchas veces empeora los problemas. Para la medición de la superficie, la muestra de película puede soportar la carga estática generada durante el procesamiento o ganar carga a través de la fricción a medida que se desliza sobre la superficie del soporte de la muestra.
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