Méthode de test standard ASTM C813-20 pour la contamination hydrophobe sur le verre par mesure de l'angle de contact

La norme « ASTM C813-20 Standard test method for hydrophobic contamination on glass by contact angle Measurement » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) décrit une méthode de test permettant de détecter la contamination hydrophobe sur les surfaces vitrées par des mesures d'angle de contact. Lorsqu'elle est correctement menée, cette méthode de test permet la détection des fractions hydrophobes de contaminants organiques dans les couches monomoléculaires. Les surfaces très rugueuses ou poreuses peuvent réduire considérablement la sensibilité de cette méthode de test.

Aux fins de la présente norme,

• L'angle de contact d'équilibre fait référence à l'angle qui peut être observé immédiatement après l'augmentation de la taille d'une gouttelette de liquide.
• Hydrophile fait référence à être mouillable, ayant une forte affinité pour l’eau. Les surfaces parfaitement hydrophiles présentent un angle de contact nul.
• Hydrophobe fait référence au fait d'être non mouillable et d'avoir peu d'affinité pour l'eau. Les surfaces hydrophobes présentent des angles de contact nettement supérieurs à zéro (généralement supérieurs à 45 degrés pour l'angle d'équilibre).
• L'angle de retrait est le plus petit angle pouvant être observé lorsque la taille d'une gouttelette de liquide est réduite.
• Une goutte immobile est une goutte de liquide reposant sur la face supérieure d’une surface horizontale.

Le test de l'angle de contact est effectué en déposant des gouttelettes d'eau distillée au permanganate ou d'eau réactive conformément à la « Spécification standard ASTM D1193-06 pour l'eau réactive » sur la surface à tester à l'aide d'une seringue hypodermique montée. Les gouttelettes en question sont déposées pour mesurer l'angle de contact d'équilibre, comme décrit ici.

Les mesures sont effectuées par l'une des deux méthodes bien connues :

• Imagerie de la goutte fixe avec un microscope de comparaison équipé d'une échelle goniométrique qui mesure directement l'angle
• Photographier la goutte stationnaire et mesurer l'angle avec un rapporteur

L'interprétation des mesures repose sur le fait que la contamination organique des surfaces conduit à des angles de contact nettement supérieurs aux angles proches de zéro mesurés sur des surfaces propres ou contaminées par des matériaux hydrophiles.

Les tests d'angle de contact sont non destructifs et peuvent être utilisés pour contrôler et évaluer les processus d'élimination des contaminants hydrophobes. Le test peut également être utilisé pour la détection et le contrôle des contaminants hydrophobes dans les environnements de transformation. Pour cette application, une surface exempte de films hydrophobes est exposée aux conditions ambiantes puis testée.

La perte de sensibilité peut être causée par l’un de ces facteurs :

• Présence de substances hydrophiles, telles que des détergents de nettoyage résiduels, sur la surface à tester ou dans l'eau utilisée pour le test
• Une surface inhabituellement rugueuse ou poreuse

Le matériel utilisé lors de ces tests comprend :

• Microscope comparateur de faible puissance (5 à 50×) avec échelle goniométrique et source lumineuse pour l'éclairage de petites gouttes.
• Appareil photo capable de prendre des photos de la chute si cette méthode alternative est utilisée.
• Rapporteur pour mesurer l'angle si une méthode alternative est utilisée.
• Seringue hypodermique ou burette micrométrique dans un support fixe. L'aiguille de la seringue ou la pointe de la burette doivent être de calibre BD 20 à 26 ou équivalent et avoir une pointe parfaitement propre, de coupe carrée, exempte de tout corps étranger susceptible d'obstruer la formation de gouttes.
• Plaque mobile pour monter l'échantillon tout en visualisant le profil de goutte.

Les réactifs et matériaux utilisés dans ces tests comprennent :

• Pureté de l'eau : Généralement, une eau réactive de type II conforme à la norme ASTM D1193-06 ou de l'eau distillée provenant d'une solution de permanganate de potassium à 3 g/L est suffisante. L'eau utilisée doit être exempte de substances hydrophobes et hydrophiles. Pour tester si l'eau est exempte de contamination hydrophobe, une feuille de mica fraîchement coupée doit être utilisée comme surface d'essai pour la mesure de l'angle de contact d'équilibre de l'eau comme décrit dans cette norme. Si la moyenne de deux de ces déterminations d’angle de contact à l’équilibre n’est pas inférieure à 4 degrés, une purification supplémentaire de l’eau est nécessaire.
• Mica.
• Feuille de polytétrafluoroéthylène.

Les angles de contact de l'eau sur du polytétrafluoroéthylène propre doivent être mesurés pour garantir que l'opérateur se familiarise avec le test et pour vérifier l'équipement et les techniques.

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