ASTM D7334-08 Praktik Standar untuk Kebasahan Permukaan Pelapis, Substrat, dan Pigmen dengan Meningkatkan Pengukuran Sudut Kontak

Standar “ASTM D7334-08 Praktik standar untuk keterbasahan permukaan pelapis, substrat, dan pigmen dengan mengembangkan pengukuran sudut kontak” yang dikembangkan oleh American Society for Testing and Materials (ASTM) menjelaskan aplikasi untuk mengukur sudut kontak saat tetesan cairan diaplikasikan pada permukaan yang dilapisi, substrat, atau cakram pigmen yang telah dibentuk sebelumnya.

Ada dua jenis sudut kontak: maju dan mundur. Standar ini hanya membahas sudut kontak progresif. Aplikasi ini dimaksudkan untuk melengkapi, namun tidak dimaksudkan untuk menggantikan, instruksi pabrik untuk perangkat yang digunakan untuk melakukan pengukuran.

Cairan uji yang umum adalah air, tetapi banyak cairan lain yang dapat digunakan, seperti pelarut, larutan surfaktan dan dispersan, dan bahkan pewarna cair. Aplikasi ini didasarkan pada goniometri, yang melibatkan pengamatan setetes cairan uji yang diam pada substrat padat. Meskipun sudut kontak diatur oleh tegangan permukaan, standar ini tidak dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan secara langsung.

Untuk tujuan standar ini, istilah dan definisi berikut berlaku:

• Sudut kontak yang maju adalah sudut kontak yang diukur segera setelah tetesan yang terpasang diletakkan pada permukaan. Tetesan tersebut memiliki volume maksimum yang diizinkan untuk area antarmuka padat-cair, penambahan apa pun akan menyebabkan tetesan memuai dan meningkatkan area antarmuka padat-cair. Ini dapat dianggap sebagai sudut pembasahan saat tetesan siap membasahi area tambahan. Ini adalah sudut kontak yang digunakan dalam metode ini dan sebagian besar pengukuran pelapisan.
• Sudut kontak merupakan sudut yang dibentuk oleh tetesan antara substrat dan garis singgung yang ditarik pada titik perpotongan antara substrat seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ini adalah sudut yang terbentuk pada batas tiga fase tempat cairan, gas (udara), dan padatan berpotongan.
• Sudut kontak surut adalah sudut kontak yang diukur saat material dikeluarkan dari tetesan dan menyusut. Luas antarmuka padat-cair akan berkurang. Ini adalah sudut pembasahan.
• Tetesan air yang tidak bergerak merupakan tetesan cairan yang berada di atas permukaan horizontal.
• Istilah tegangan permukaan dan energi permukaan sering digunakan secara bergantian. Secara numerik keduanya sama, tetapi satuannya berbeda. Ini adalah ukuran efek yang dihasilkan dari gaya kohesif molekular yang tidak seimbang pada suatu permukaan yang menyebabkan permukaan tersebut berkontraksi dan berperilaku seperti film atau membran. Molekul permukaan memiliki energi bebas yang lebih tinggi daripada molekul dalam material massal. Energi bebas berlebih inilah yang disebut energi permukaan. Namun, yang diukur biasanya adalah tegangan permukaan, yaitu gaya yang dibutuhkan untuk merobek lapisan film dengan panjang tertentu.

Saat pengujian, volume air tertentu atau tetes cairan uji lain yang disepakati dioleskan ke sampel uji menggunakan jarum suntik. Sudut kontak diukur dengan salah satu dari dua metode:

• Dengan melihat tetesan stasioner melalui mikroskop yang dilengkapi skala goniometer untuk pengukuran sudut secara langsung.
• Dengan menangkap gambar tetesan, lalu mengukurnya dengan busur derajat atau menggunakan perangkat lunak yang sesuai untuk memproses gambar dan mengukur sudutnya.

Standar ini berguna untuk mengkarakterisasikan kebasahan permukaan. Permukaan yang mudah basah adalah permukaan yang lapisannya kemungkinan besar akan memberikan daya rekat dan tampilan yang baik serta kecil kemungkinannya mengalami cacat terkait tegangan permukaan seperti merayap, berlubang, berlubang kecil dan seperti kulit jeruk.

Standar ini juga dapat digunakan untuk menguji keterbasahan permukaan pigmen, khususnya oleh surfaktan potensial atau pendispersi berbasis resin atau basis pabrik. Pigmen yang mudah basah kemungkinan besar akan lebih mudah untuk didispersikan, dan bahan pendispersi/penggilingan yang membasahi pigmen yang diinginkan kemungkinan besar akan menyebarkan pigmen tersebut dengan baik.

Meskipun sudut kontak diatur oleh tegangan permukaan cairan uji dan permukaan uji, sudut tidak dapat memberikan nilai tegangan permukaan langsung.

Nilai sudut kontak maju yang rendah (hingga 45 derajat) menunjukkan pembasahan dan sudut 10 hingga 20 derajat menunjukkan pembasahan yang sangat baik.

Air dapat digunakan sebagai cairan uji untuk menentukan (melalui sudut kontak progresif) apakah suatu permukaan bersifat hidrofilik (sudut hingga 45 derajat), hidrofobik (sudut setidaknya 90 derajat), atau di antara keduanya (sudut antara 45 derajat dan 90 derajat). Sudut kontak air telah digunakan untuk memprediksi kebersihan permukaan sebelum dan sesudah operasi pembersihan, kemudahan pembasahan permukaan dengan pelapis berbahan dasar air, dan efektivitas operasi pembilasan.

Cairan organik, seperti pelarut, juga dapat digunakan untuk mengkarakterisasi substrat, pelapis, atau pigmen. Sudut kontak yang dihasilkan bergantung pada tegangan permukaan cairan dan permukaan uji. Permukaan uji dengan tegangan permukaan (energi) rendah tidak akan dibasahi oleh cairan dengan tegangan permukaan tinggi.

Selain air dan pelarut, dispersi surfaktan atau larutan dispersan dapat digunakan untuk menguji permukaan pigmen. Cairan uji apa pun yang merupakan bahan pendispersi potensial untuk pigmen uji harus benar-benar membasahi pigmen tersebut, jika tidak, pigmen tersebut tidak akan berfungsi sebagai bahan pendispersi.

Pengukuran sudut kontak dapat digunakan untuk memetakan permukaan untuk hidrofilisitas, keberadaan komponen atau kontaminan tegangan permukaan rendah, atau perbedaan komposisi. Metode analisis lainnya, seperti mikroskopi inframerah, diperlukan untuk mengidentifikasi bagian kimia yang menimbulkan perbedaan sudut kontak.

Metode pengujian ini dapat digunakan pada hampir semua pelapis dan substrat dan dapat diperluas ke pigmen dengan memadatkan bubuk pigmen ke dalam cakram padat.

Organisasi kami, yang telah berusaha mendukung bisnis dari setiap sektor dengan berbagai pengujian, pengukuran, analisis, dan studi evaluasi yang telah dilakukan selama bertahun-tahun, memiliki staf yang kuat yang mengikuti dengan cermat perkembangan di dunia di bidang sains dan teknologi dan terus-menerus meningkatkan dirinya. Dalam konteks ini, layanan pengujian juga diberikan kepada bisnis sesuai dengan standar “Aplikasi Standar ASTM D7334-08 untuk Kebasahan Permukaan Pelapis, Substrat, dan Pigmen dengan Meningkatkan Pengukuran Sudut Kontak”.