| Параметр | Что нужно знать |
|---|---|
| Определение | угол между поверхностью и касательной к капле в точке контакта |
| Гидрофобная поверхность | угол воды больше 90 градусов |
| Метод | лежащая капля: фото сбоку, измерение угла по изображению |
| Ограничения | шероховатость, пористость, впитывание, испарение |
| Что показывает | свойства поверхности, не объёма |
| Чем дополнить | водопоглощение по капиллярному методу |
| Журнал | фото, время, условия, температура воды |
Что за величина и откуда она берётся
Капля на твёрдой поверхности принимает форму, при которой уравновешиваются три силы: поверхностное натяжение между твёрдым телом и воздухом, между твёрдым телом и жидкостью, между жидкостью и воздухом. Угол между поверхностью и касательной к капле называют краевым, или контактным. Если вода хорошо смачивает материал, угол мал: капля плоская. Если не смачивает, угол велик: капля почти шарик. Граничным принято считать 90 градусов: меньше — поверхность смачивается, больше — гидрофобная. Теория подробно изложена в источниках о смачивании; для практики важнее другое: цементный раствор в природе гидрофилен, и именно гидрофобизатор переводит его в область больших углов.
Как сделать тест на растворных образцах
- Подготовьте образцы одной геометрии, из одной смеси, выдержанные до постоянной массы в одинаковых условиях. Отличаться они должны только добавкой.
- Поверхность зачистите одинаково: шероховатость влияет на результат. Не используйте масла и воду для очистки.
- Поставьте образец на ровный стол, рядом положите масштабную линейку.
- Нанесите каплю воды одного объёма (пипеткой или шприцем), при одной температуре воды и воздуха.
- Сфотографируйте каплю сбоку сразу и через заданные интервалы, например через 10 секунд, минуту и пять минут.
- Измерьте угол по фотографии в любой программе с угломером или оцените по форме капли; отметьте, впиталась ли капля и за какое время.
- Повторите на нескольких местах каждого образца и усредните; запишите разброс.
Для сравнения контрольного и опытного образцов не обязателен дорогой гониометр: одинаковые условия съёмки и повторность важнее абсолютной точности.
Чего этот тест не показывает
Первое: угол описывает только верхний слой. Если добавка не распределена по объёму, а образовалась тонкая гидрофобная корка (например, из-за осаждения порошка при вибрации), капля стоит шариком, но после скола или истирания вода впитывается. Второе: пористый материал меняет форму капли во времени: она впитывается, и «угол» перестаёт быть стабильной величиной. Поэтому важно время наблюдения, а не только фото в нулевой момент. Третье: шероховатость и микропоры искажают кажущийся угол. Четвёртое: загрязнение поверхности, пыль и остатки смазки меняют смачивание сильнее, чем малые изменения дозы. Именно поэтому при расхождении «угол хороший, водопоглощение плохое» верят водопоглощению: оно ближе к реальной работе материала.
Связка с водопоглощением и высолами
Грамотная проверка гидрофобизатора — это тройка измерений: угол смачивания на поверхности, водопоглощение объёма (метод вроде EN 1015-18 для растворов) и оценка высолов после циклов увлажнения. Угол быстрый, водопоглощение объективное, высолы показывают поведение в службе. Если все три показателя улучшились, эффект реальный. Если улучшился только угол, добавка либо в корке, либо слабо распределена; если водопоглощение снизилось, а угол остался средним, возможно, работает объёмная гидрофобность при шероховатой поверхности. Про высолы смотрите гидрофобизатор и высолы.
Как интерпретировать результаты
| Что видим | Вероятный вывод | Следующий шаг |
|---|---|---|
| Контроль: капля впитывается быстро, опыт: стоит долго | гидрофобизация поверхности есть | проверить водопоглощение объёма |
| Опыт: угол большой, но через минуты капля впитывается | слабый или неглубокий эффект | поднять дозу, проверить распределение |
| Опыт и контроль одинаковы | эффект отсутствует или доза мала | проверить смешивание, дозу, срок реакции |
| Угол различается между точками одного образца | неоднородность смеси или поверхности | улучшить смешивание, подготовку |
| Угол большой, но образец крошится или пылит | избыток добавки или воздуха | пересчитать дозу, проверить плотность |
Не забывайте, что у образцов, высушенных до разной остаточной влажности, угол разный. Сушите их по одинаковому режиму и храните вместе.
Что записывать в журнал
Дата и время теста, номера образцов и партий материалов, доза добавки, возраст образца, условия хранения, температура и влажность воздуха, температура воды, объём капли, число повторов, фото с линейкой, измеренные углы, наблюдения за впитыванием. Журнал нужен не ради порядка: при пересмотре рецептуры вы увидите, какие изменения давали эффект, а какие случайно совпали с хорошей погодой. Связь с технологией дозирования описана в статье дозировка и пенообразование.
Старение поверхности: угол в динамике
Гидрофобность не вечна. Поверхность загрязняется, истирается, подвергается ультрафиолету и циклам увлажнения. Поэтому для ответственных задач угол измеряют не один раз, а в динамике: на свежем образце, после нескольких недель на открытом воздухе, после циклов намачивания и высушивания, после мягкой чистки. Если угол падает быстро, а водопоглощение остаётся низким, гидрофобность держится в объёме, и поверхностный эффект просто изнашивается; если падают оба показателя, добавки недостаточно или она вымывается. Такая динамика даёт технологу гораздо больше информации, чем единичный снимок.
Типичные ошибки при съёмке
Самая частая ошибка — снимать каплю сверху: угол при этом не виден. Камера должна быть на уровне поверхности и смотреть вдоль неё. Вторая — разный объём капли: большая капля растекается шире под собственным весом. Третья — разное освещение и фон, из-за которых контур капли читается по-разному. Четвёртая — сравнение свежеприготовленного образца с лежавшим месяц: у них разная остаточная влажность и степень карбонизации поверхности. Всё это исправляется стандартом на съёмку, который стоит записать один раз и положить рядом с камерой.
Простой протокол для заводской лаборатории
Достаточно одной страницы. Шапка: дата, смена, партия смеси, доза. Таблица: номер образца, возраст, подготовка поверхности, температура воды, объём капли, угол в момент 0, через 1 минуту, через 5 минут, время впитывания. Внизу: подпись, фото. Такой лист можно ввести за день, и он без дорогого оборудования показывает, куда движется свойство. Единственное жёсткое правило: одинаковые условия для контроля и опыта, иначе сравнение теряет смысл.
Что мы берём на себя
Мы присылаем образцы порошковых гидрофобизаторов и паспорта, а также шаблон протокола для теста каплей и водопоглощения, чтобы вы получили сопоставимые данные. Если у вас есть результаты, поможем их прочитать и подобрать дозу. Для сравнения классов добавок смотрите сравнение силана, силоксана и стеарата; продукт группы — A-SIL. Запрос оформляйте через форму КП.
Мнение компании
Капля воды на образце — самый наглядный тест, и именно поэтому его любят показывать в презентациях. Мы просим клиентов не останавливаться на красивой картинке: смотрите впитывание, объём, высолы. Тогда вывод о добавке опирается на данные, а не на эффект капли шариком.
