ASTM D7334-08 Temas Açısı Ölçümünü Geliştirerek Kaplamaların, Alt Tabakaların ve Pigmentlerin Yüzey Islatılabilirliğine Yönelik Standart Uygulama

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM D7334-08 Temas açısı ölçümünü geliştirerek kaplamaların, alt tabakaların ve pigmentlerin yüzey ıslatılabilirliğine yönelik standart uygulama” standardında, bir sıvı damlası kaplanmış bir yüzeye, alt tabakaya veya önceden oluşturulmuş pigment diskine uygulandığında temas açısının ölçülmesine yönelik bir uygulama açıklanmaktadır.

İlerleyen ve gerileyen olmak üzere iki tür temas açısı vardır. Bu standart sadece ilerleyen temas açıları ile ilgilenir. Bu uygulama, ölçümleri yapmak için kullanılan cihaz için üretici firmanın talimatlarını tamamlamayı amaçlamaktadır, ancak bunların yerini almayı amaçlamamaktadır.

Yaygın bir test sıvısı sudur, ancak çözücüler, yüzey aktif madde ve dağıtıcı çözeltiler ve hatta sıvı boyalar gibi birçok başka sıvı da kullanılabilir. Bu uygulama, bir katı alt tabaka üzerinde sabit bir test sıvısı damlasının gözlemlenmesini içeren goniyometriye dayanmaktadır. Temas açıları yüzey gerilimi tarafından yönetilse de bu standart yüzey gerilimini doğrudan ölçmek için kullanılamaz.

Bu standardın amaçları doğrultusunda şu terimler ve tanımlar geçerlidir:

• İlerleyen temas açısı, oturan damla yüzeye yerleştirildikten hemen sonra ölçülen temas açısıdır. Damla, sıvı-katı arayüz alanı için izin verilen maksimum hacme sahiptir, herhangi bir ekleme damlanın genişlemesine ve sıvı-katı arayüz alanının artmasına neden olur. Bu, damla ek alanı ıslatmaya hazır olduğundan ıslatma açısı olarak düşünülebilir. Bu, bu yöntemde ve çoğu kaplama ölçümünde kullanılan temas açısıdır.
• Temas açısı, bir damlanın, şekilde gösterildiği gibi alt tabaka ile alt tabaka arasındaki kesişim noktasında çizilen bir teğet arasında yaptığı iç açıdır. Bu, bir sıvının, gazın (hava) ve katının kesiştiği üç faz sınırında oluşturduğu açıdır.
• Gerileyen temas açısı, malzeme damladan çıkarılıp büzüldüğünde ölçülen temas açısıdır. Sıvı-katı arayüz alanı azalacaktır. Bu, ıslatma açısıdır.
• Hareketsiz damla, yatay bir yüzeyin üst tarafındaki sıvı damlasıdır.
• Yüzey gerilimi ve yüzey enerjisi terimleri sıklıkla birbirinin yerine kullanılır. Sayısal olarak aynıdırlar, ancak farklı birimleri vardır. Bunlar, yüzeyin büzülmesine ve bir film veya zar gibi davranmasına neden olan bir yüzeydeki dengesiz moleküler kohezif kuvvetlerden kaynaklanan bir etkinin ölçüleridir. Yüzey molekülleri, toplu malzemedeki moleküllerden daha yüksek serbest enerjiye sahiptir. Fazla serbest enerji, yüzey enerjisi olarak adlandırılan şeydir. Ancak, ölçülen şey, genellikle belirli bir uzunluktaki bir filmi kırmak için gereken kuvvet olan yüzey gerilimidir.

Test yapılırken, belirli bir hacimdeki su veya üzerinde anlaşılan başka bir test sıvısı damlası, bir şırınga kullanılarak bir test numunesine uygulanır. Temas açısı, iki yöntemden biriyle ölçülür:

• Açının doğrudan ölçülmesi için bir gonyometre ölçeği takılı bir mikroskopla hareketsiz damlayı görüntüleyerek.
• Damlanın bir görüntüsünü yakalayarak, ardından görüntüyü işlemek ve açıyı ölçmek için bir açıölçerle veya uygun bir yazılım kullanarak ölçerek.

Bu standart, yüzeylerin ıslanabilirliğini karakterize etmek için yararlıdır. Islatılması kolay bir yüzey, bir kaplamanın iyi yapışma ve görünüm sağlama olasılığının daha yüksek olduğu ve sürünme, krater, iğne deliği ve portakal kabuğu gibi yüzey gerilimiyle ilgili kusurlara maruz kalma olasılığının daha düşük olduğu bir yüzeydir.

Bu standart ayrıca, özellikle potansiyel yüzey aktif madde veya reçine bazlı dağıtıcılar veya değirmen bazları tarafından pigment yüzeylerinin ıslanabilirliğini test etmek için de kullanılabilir. Kolayca ıslanan pigmentlerin dağıtılması daha kolay olma olasılığı daha yüksektir ve ilgi duyulan pigmentleri ıslatan dağıtıcılar / değirmen bazlarının bu pigmentleri iyi dağıtma olasılığı daha yüksektir.

Temas açısı, test sıvısının ve test yüzeyinin yüzey gerilimleri tarafından yönetilse de açı doğrudan bir yüzey gerilimi değeri sağlayamaz.

Düşük bir ilerleyen temas açısı değeri (en fazla 45 derece) ıslanmayı ve 10 ila 20 derece açılar mükemmel ıslanmayı gösterir.

Su, bir yüzeyin hidrofilik (açı en fazla 45 derece), hidrofobik (açı en az 90 derece) veya ikisinin arasında bir yerde (45 derece ila 90 derece arası açı) olup olmadığını belirlemek için (ilerleyen temas açısı yoluyla) bir test sıvısı olarak kullanılabilir. Su temas açıları, temizlik işlemlerinden önce ve sonra yüzey temizliğini, yüzeylerin su bazlı kaplamalarla ıslanabilirliğinin kolaylığını ve durulama işlemlerinin etkinliğini tahmin etmek için kullanılmıştır.

Bir çözücü gibi organik bir sıvı da bir substrat, kaplama veya pigmenti karakterize etmek için kullanılabilir. Ortaya çıkan temas açısı, sıvının ve test yüzeyinin yüzey gerilimlerine bağlıdır. Düşük yüzey gerilimli (enerjili) bir test yüzeyi, yüksek yüzey gerilimli bir sıvı tarafından ıslatılmaz.

Su ve çözücülere ek olarak, bir yüzey aktif madde dispersiyonu veya dağıtıcı çözeltisi bir pigment yüzeyini test etmek için kullanılabilir. Bir test pigmenti için potansiyel bir dağıtıcı olan herhangi bir test sıvısı, pigmenti iyice ıslatmalıdır, aksi takdirde dağıtıcı olarak çalışmaz.

Temas açısı ölçümleri, yüzeyleri hidrofilisite, düşük yüzey gerilimli bileşenlerin veya kirleticilerin varlığı veya bileşimdeki farklılıklar açısından haritalamak için kullanılabilir. Temas açısı farklılıklarını veren kimyasal kısımları tanımlamak için kızılötesi mikroskopi gibi diğer analitik yöntemlere ihtiyaç duyulur.

Bu test yöntemi hemen hemen tüm kaplamalarda ve substratlarda kullanılabilir ve pigment tozunu katı bir diske sıkıştırarak pigmentlere genişletilebilir.

Yıllardır çok geniş bir yelpazede gerçekleştirdiği test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları ile her sektörden işletmelere destek olmaya çalışan kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Bu çerçevede işletmelere “ASTM D7334-08 Temas açısı ölçümünü geliştirerek kaplamaların, alt tabakaların ve pigmentlerin yüzey ıslatılabilirliğine yönelik standart uygulama” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.