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Écrit par Dr Amit Pratap Singh
Évalué par Dr Alidad Amirfazli
Revu: 28
This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Plastics Industry.
Dans ce tout nouveau guide, vous apprendrez tout sur :
Plongeons dans le vif du sujet.
The plastic industry faces a major challenge: ensuring proper adhesion between different types of polymers. This can be either unwanted or insufficient adhesion. To overcome these hurdles, understanding surface and interfacial properties is crucial. Plastic manufacturers actively analyze surface properties like contact angle, sliding angle, surface energy, and surface tension. By meticulously studying these parameters, they can accurately predict how plastics interact with their environment and other materials. This knowledge empowers them to easily evaluate adhesion, wetting behavior, coating, printing, and ultimately, the overall performance of their products.
We use the important surface properties below to understand the behavior of Plastics products and improve their quality.
Young – Méthode Laplace
Méthode polynomiale
Angle de contact dynamique
Idéalement, lorsque nous plaçons une goutte sur une surface solide, il existe un angle unique entre le liquide et la surface solide. Nous pouvons calculer la valeur de cet angle de contact idéal (ce qu’on appelle l’angle de contact de Young) à l’aide de l’équation de Young. En pratique, en raison de la géométrie de surface, de la rugosité, de l’hétérogénéité, de la contamination et de la déformation, la valeur de l’angle de contact sur une surface n’est pas nécessairement unique mais se situe dans une plage. Nous appelons les limites supérieure et inférieure de cette plage l’angle de contact qui avance et l’angle de contact qui s’éloigne, respectivement. Les valeurs des angles d’avancement et de recul des angles de contact pour une surface solide sont également très sensibles. Ils peuvent être affectés par de nombreux paramètres, tels que la température, l’humidité, l’homogénéité et la contamination infime de la surface et du liquide. Par exemple, les angles de contact d’avancement et de recul d’une surface peuvent différer à différents endroits.
Les surfaces et les revêtements pratiques présentent naturellement une hystérésis d’angle de contact, indiquant une gamme de valeurs d’équilibre. Lorsque nous mesurons les angles de contact statiques, nous obtenons une seule valeur dans cette plage. S’appuyer uniquement sur des mesures statiques pose des problèmes, tels qu’une mauvaise répétabilité et une évaluation incomplète de la surface en ce qui concerne l’adhérence, la propreté, la rugosité et l’homogénéité.
Dans les applications pratiques, nous devons comprendre la facilité d’étalement du liquide (angle d’avancement) et la facilité d’évacuation (angle de retrait) d’une surface, comme dans la peinture et le nettoyage. La mesure des angles d’avancement et de recul offre une vue holistique de l’interaction liquide-solide, contrairement aux mesures statiques, qui produisent une valeur arbitraire dans la plage.
Ces informations sont cruciales pour les surfaces du monde réel avec des variations, une rugosité et une dynamique, aidant des industries telles que les cosmétiques, la science des matériaux et la biotechnologie à concevoir des surfaces efficaces et à optimiser les processus.
Découvrez comment la mesure de l’angle de contact est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’angle de contact, lisez notre mesure de l’angle de contact : le guide définitif
Cette propriété mesure la force qui agit à la surface d’un liquide, dans le but de minimiser sa surface.
Tension superficielle dynamique
La tension superficielle dynamique diffère de la tension superficielle statique, qui fait référence à l’énergie de surface par unité de surface (ou à la force agissant par unité de longueur le long du bord d’une surface liquide).
La tension superficielle statique caractérise l’état d’équilibre de l’interface liquide, tandis que la tension superficielle dynamique tient compte de la cinétique des changements à l’interface. Ces changements peuvent impliquer la présence de tensioactifs, d’additifs ou de variations de température, de pression et de composition à l’interface.
La tension superficielle dynamique est essentielle pour les processus qui impliquent des changements rapides à l’interface liquide-gaz ou liquide-liquide, tels que la formation de gouttelettes et de bulles ou la coalescence (changement de surface), le comportement des mousses et le séchage des peintures (changement de composition, par exemple, évaporation du solvant). Nous le mesurons en analysant la forme d’une gouttelette suspendue au fil du temps.
La tension superficielle dynamique s’applique à diverses industries, notamment les cosmétiques, les revêtements, les produits pharmaceutiques, la peinture, l’alimentation et les boissons, ainsi que les processus industriels, où la compréhension et le contrôle du comportement des interfaces liquides sont essentiels pour la qualité du produit et l’efficacité des processus.
Apprenez comment la mesure de la tension superficielle est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’énergie de surface, lisez notre mesure de la tension superficielle : le guide définitif
Découvrez comment la mesure de l’énergie de surface est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’énergie de surface, lisez notre mesure de l’énergie de surface : le guide définitif
L’angle de glissement mesure l’angle auquel un film liquide glisse sur une surface solide. Il est couramment utilisé pour évaluer la résistance au glissement d’une surface.
Apprenez comment la mesure de l’angle de glissement est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’angle de glissement, lisez notre Mesure de l’angle de glissement : le guide définitif
Within the Plastics industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
A packaging company is battling poor ink adhesion on their plastic containers, leading to label smudging and reduced shelf appeal. To fix this, they measure the surface energy of the plastic. This reveals that the plastic has low surface energy, making it difficult to wet and leading to poor ink adhesion. The company then modifies the surface chemistry through plasma treatment to increase the surface energy. This increases surface energy, improves ink adhesion, and enhances the packaging appearance.
A medical device manufacturer is driven to create a plastic catheter with superior biocompatibility, minimizing the risk of blood clot formation. Recognizing the crucial role of surface properties, they leverage surface energy and contact angle measurements to strategically optimize the catheter material’s surface energy. Through the precise application of a hydrophilic coating, they successfully increase surface energy, leading to reduced clot formation risk and enhanced overall biocompatibility of the device.
Hydrophobic surfaces with microstructures are in high demand for self-cleaning and drag-reduction applications. To create such surfaces on microplastic parts, a manufacturer utilizes the micro ultrasonic powder molding (micro-UPM) technique. They meticulously analyze and optimize key parameters such as ultrasonic energy, welding pressure, pressure holding time, and replication rate to achieve the desired surface contact angle and, consequently, the desired hydrophobic properties.
The results demonstrate that the micro-UPM method provides an efficient and rapid solution for producing hydrophobic microplastic components.
Si vous êtes intéressé par la mise en œuvre de ces applications ou de toute autre application, veuillez nous contacter.
In an industry where precision reigns supreme, where do Plastics manufacturers turn to ensure their products can survive scrutiny? The answer lies in standards and guidelines: the compass that guides cosmetics manufacturers through the complex maze of quality and performance.
Cette norme fournit les lignes directrices pour les traitements de surface qui sont applicable lorsque la capacité des films polymères à retenir les encres, les revêtements, adhésifs, etc. est à l’étude. L’angle de contact de l’eau peut être utilisé comme facteur directeur pour définir l’efficacité de la surface traitements sur films polymères. L’angle de contact avec l’eau est mesuré en capturant l’image d’une goutte de liquide posée sur un solide, puis analyzing it. As per the standard, a guiding contact angle range to Définir le niveau de traitements de surface est donné comme suit :
|
Traitement marginal ou absence de traitement |
>90° |
|
Traitement faible |
85 à 90° |
|
Traitement moyen |
78 à 84° |
|
Traitement élevé |
71 à 77° |
|
Traitement très élevé |
<71° |
Cette norme fournit également les détails pour la mesure de L’angle de contact des gouttelettes d’eau sur un film polymère traité Corona surfaces and in this way determine the wetting tension of the film. Selon cette norme, l’énergie de surface peut être définie comme l’énergie est associé aux forces intermoléculaires à l’interface entre deux surfaces et elle est mesurée en énergie libre par unité de surface. Aussi L’angle de contact statique est défini comme un angle entre un solide plan surface et la tangente dessinée dans le plan vertical à l’interface entre la surface solide plane et la surface d’une gouttelette de liquide reposant sur la surface.
This standard provides a method of determination of the wetting tension of plastic film surfaces and sheeting in contact with drops of specific test solutions. Evaluation of surface tension can be quite useful in different surface-treatment techniques to improve the ability of plastic films to retain inks, coatings, adhesives, etc.
Nous espérons que ce guide vous a montré comment appliquer la science des surfaces dans l’industrie cosmétique.
Maintenant, nous aimerions vous céder la parole :
Droplet Lab a été fondé en 2016 par le Dr Alidad Amirfazli, membre du corps professoral de l’Université York, et deux de ses chercheurs, le Dr Huanchen Chen et le Dr Jesus L. Muros-Cobos.
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