La norme « ASTM D5946-17 Méthode d'essai standard pour les films polymères traités par effet corona utilisant des mesures de l'angle de contact de l'eau » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) décrit une méthode d'essai pour mesurer l'angle de contact des gouttelettes d'eau sur les surfaces des films polymères traités par effet corona. Cette norme est essentiellement la même que la norme « ISO 15989 Plastiques - Films et feuilles - Mesure de l'angle de contact avec l'eau des films traités par effet corona » publiée par l'Organisation internationale de normalisation (ISO).
Aux fins de la présente norme, l'angle de contact statique fait référence à l'angle entre la ligne tangente tracée à la surface de la gouttelette aux trois points de phase et la surface du substrat lorsqu'une goutte de liquide est au repos sur une surface solide plane. Les valeurs de l'angle de contact peuvent être déterminées comme suit :
La première méthode peut être biaisée en raison de la nature subjective de la recherche visuelle d’une tangente à l’image de la gouttelette au point triphasé. Si cette méthode doit être utilisée, le biais des mesures de chaque opérateur doit être déterminé. Étant donné que la deuxième méthode utilise les dimensions mesurées de la gouttelette, on s’attend à ce qu’elle présente moins de biais. Aucune analyse comparative utilisant ces différentes procédures n’a été réalisée. Il convient donc de faire preuve de prudence lors de la comparaison des données issues de ces différentes méthodes. La deuxième méthode peut ne pas être applicable dans des cas particuliers où l’angle de contact est supérieur à 90 degrés.
Dans la méthode d'essai standard ASTM D5946-17, des gouttes d'eau sont placées sur la surface d'un échantillon de film et les valeurs d'angle de contact sont mesurées et moyennées.
La capacité des films polymères à retenir les encres, les revêtements, les adhésifs et autres dépend principalement du caractère de leur surface et peut être améliorée par l'une des nombreuses techniques de traitement de surface. Il a été constaté que le traitement par décharge électrique tel que le traitement corona augmente la tension de mouillage d'un film polymère. Plus le processus est fort, plus la surface réagit activement avec différentes interfaces polaires. Il est donc possible de relier l'angle de contact d'une surface de film polymère à sa capacité à accepter et à retenir des encres, des revêtements, des adhésifs si l'encre, le revêtement ou l'adhésif contient des fonctions polaires. L'angle de contact en lui-même n'est pas une mesure totalement acceptable de l'adhérence de l'encre, du revêtement ou de l'adhésif.
La tension de mouillage d'un film polymère appartient à un groupe de paramètres physiques pour lesquels il n'existe aucune norme de précision. La contrainte de mouillage d’un polymère ne peut pas être mesurée directement car les solides ne changent pas de forme de manière mesurable en réponse à l’énergie de surface. De nombreuses méthodes indirectes ont été proposées. Différentes méthodes de test ont tendance à produire des résultats différents sur les mêmes échantillons. La détermination pratique de l’énergie de surface d’un solide utilise cette interaction du solide avec les liquides d’essai.
Bien que le niveau de finition de surface des films polymères soit traditionnellement défini dans l'industrie en termes de dynes/cm, ces valeurs sont dérivées d'une interprétation subjective du comportement observé du fluide d'essai.
Les plages de valeurs d'angle de contact avec l'eau données dans la norme peuvent être utilisées comme guide pour définir le niveau de traitement de surface des polyoléfines et de nombreux autres films polymères ayant des énergies de surface initialement faibles. L'adéquation des tests pour l'acceptation des spécifications, le contrôle de la production et l'utilisation finale des films polymères doit être déterminée par des études de capacité pour chaque film et processus spécifique.
Dans presque tous les matériaux, l’angle de contact change lorsque vous passez d’un point à un autre. Un traitement inégal du film avec des dispositifs de traitement corona peut également ajouter de la variabilité aux résultats. Par conséquent, plusieurs mesures sont nécessaires pour refléter les changements de processus et de rugosité de surface.
La contrainte de mouillage d'un film polymère en contact avec une goutte de liquide en présence d'air est fonction des énergies de surface des interfaces air-film et film-liquide. Toute trace de contamination par un tensioactif dans le liquide ou le film de test peut affecter les résultats. Il est donc important qu'aucune partie de la surface du film à tester ne soit touchée ou frottée, que tout l'équipement soit méticuleusement propre et que la pureté de l'eau soit soigneusement maintenue. Les appareils en verre, en particulier, sont susceptibles d'être contaminés par des détergents ayant une tension superficielle très faible, à moins que des précautions particulières ne soient prises pour garantir leur absence, comme le nettoyage à l'acide sulfurique chromique et le rinçage à l'eau distillée.
La présence d'additifs antidérapants, antistatiques ou anti-bloquants et autres peut modifier la surface du film en raison de la lixiviation de ces additifs à la surface au fil du temps. Les films minces en relief introduisent plus de variabilité dans les mesures.
Les films polymères génèrent souvent des charges statiques lors du traitement. Le traitement contre le coronavirus aggrave souvent les problèmes. Pour la mesure de surface, l'échantillon de film peut supporter la charge statique générée pendant le traitement ou gagner en charge par frottement lorsqu'il glisse sur la surface du porte-échantillon.
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