Приложение Б (обязательное). Методики определения класса гидрофобности защитной оболочки

Приложение Б
(обязательное)

Методики
определения класса гидрофобности защитной оболочки

Приведено два метода измерения гидрофобности поверхности изолятора: метод распыления и метод краевого угла. Выбор используемого метода оценки гидрофобности согласовывается с потребителем.

Б.1 Метод распыления

Б.1.1 Оборудование

Необходимое оборудование - это устройство, которое может производить мелкодисперсный туман, например, обычная бутылка с пульверизатором, наполненная водой. Вода не должна содержать примесей, моющих средств, растворителей и т.д., которые могут влиять на поверхностное натяжение воды. Можно использовать водопроводную воду высокого качества. Если есть какие-либо сомнения относительно качества воды, следует использовать деионизированную или дистиллированную воду.

Б.1.2 Проведение испытания

Поверхность чистого изолятора площадью от 50 до 100 см ² необходимо увлажнить с помощью распылителя воды (пульверизатора), дающего мелкие капли в виде тумана. При увлажнении пульверизатор необходимо разместить на расстоянии (20 10) см от изолятора. Опрыскивание следует выполнять в течение временного интервала продолжительностью от 10 до 20 с до стадии, когда вода начинает капать с края ребер (юбок) изолятора. Оценку гидрофобности следует проводить через 10 с после завершения распыления.

На каждом изоляторе оценку гидрофобности следует выполнять в девяти точках (по три точки в верхней, средней и нижней частях по высоте изолятора).

Б.1.3 Оценка

Всего в соответствии с предлагаемой классификацией устанавливают семь классов гидрофобности. Класс 1 соответствует полной гидрофобности (водоотталкиваемости) поверхности защитной оболочки, класс 7 - полной гидрофильности (смачиваемости) этой поверхности.

Для оценки класса гидрофобности используются два визуальных критерия:

а) форма капель;

б) процентная доля смачиваемой поверхности.

Оценку классов гидрофобности необходимо выполнять по усредненным результатам наблюдений искусственно увлажненной поверхности в разных точках изоляторов с использованием типовых фотографий (рисунок Б.1), описание которых приведено в таблице Б.1.

Рисунок Б.1 - Примеры поверхностей с классом гидрофобности от 1 до 6

Б.2 Метод контактного угла

Б.2.1 Общее

Метод контактного угла представляет собой измерение, которое включает оценку контактного (краевого) угла, образующегося между краем одиночной капли воды и поверхностью твердого материала в момент движения фронта капли по поверхности (динамический контактный угол).

Образцы для испытаний, вырезанные из изолятора, должны быть как можно более плоскими, а их размеры должны позволять нанесение не менее трех капель на отдельные участки поверхности, прилегающие друг к другу. Измеряемая поверхность должна быть чистой.

Используемая вода не должна содержать примесей, влияющих на поверхностное натяжение воды (например, поверхностно-активные вещества, растворители, масляные остатки и т.д.). Подходит деионизированная вода.

Рекомендуемый объем капли - 50 мкл. Для шероховатых поверхностей может понадобиться капля более крупного объема. Чтобы ограничить возможное влияние размера капли воды, объем должен быть как можно более постоянным при сравнении различных образцов. Могут использоваться объемы капли в диапазоне от 5 до 50 мкл. Малые объемы капель имеют преимущество в том, что на контактный угол меньше влияет сила тяжести. С другой стороны, для шероховатых поверхностей и других поверхностей, которые могут иметь большие контактные углы натекания и малые углы оттекания, слишком малый объем капли делает измерение динамических краевых углов очень сложным. Маленький объем капли также более чувствителен к испарению, что может повлиять на измерение. Объем оптимальной капли, таким образом, может зависеть от типа поверхности, температуры и влажности окружающей среды.

Измерение краевых углов должно быть выполнено в течение минуты после нанесения капли на поверхность. Это особенно важно при высокой температуре окружающей среды и низкой относительной влажности, которые увеличивают скорость испарения капли. Если измерение проводится в камере с насыщенным водяным паром, влияние испарения устраняется.

Б.2.2 Оборудование

Существует различное оборудование для измерения краевых углов. Наиболее простое измерение производится с помощью увеличительного прибора с градуированной сеткой (гониометра) закрепленного на раме со шприцем для нанесения капли на испытуемый образец. Другой метод включает увеличение капли с помощью светового проектора (за каплей) и проецирование изображения капли на градуированный фон. Может применяться оборудование, включающее камеру, дисплей и компьютер для анализа измерений.

Б.2.3 Измерение краевого угла оттекания на горизонтальной поверхности

Оценка гидрофобности поверхности производится путем измерения краевого угла оттекания ( _r), как наиболее точно отражающего гидрофобные свойства поверхности. Измерение должно быть выполнено на горизонтальной плоскости путем забора воды из капли с помощью шприца со шкалой (см. рисунок Б.2) в момент отступления фронта жидкости. Измерение  _r должно быть выполнено с обеих проецируемых сторон капли. На каждом изоляторе оценку гидрофобности следует выполнять в девяти точках (по три точки в верхней, средней и нижней частях по высоте изолятора).

Капиллярную пипетку шприца рекомендуется держать погруженной в каплю во время всего измерения, чтобы избежать вибраций и искажений капли, которые в противном случае могут повлиять на результат.

Рисунок Б.2 - Определение угла оттекания ( _r) на плоской поверхности при изъятии воды из капли

Б.2.4 Измерение краевого угла оттекания на наклонной поверхности

Измерение краевого угла оттекания ( _r) на наклонной поверхности проводится в момент начала движения капли по поверхности при постепенном плавном наклоне этой поверхности (см. рисунок Б.3). На каждом изоляторе оценку гидрофобности следует выполнять в девяти точках (по три точки в верхней, средней и нижней частях по высоте изолятора).

Рисунок Б.3 - Определение угла оттекания ( _r) на наклонной плоскости в момент начала движения капли

Б.2.5 Оценка

Оценку гидрофобности необходимо выполнять по усредненным результатам измерений краевого угла оттекания ( _r) в разных точках изоляторов с последующим сравнением результатов с критериями, приведенными в таблице Б.1.

Таблица Б.1 - Критерии для классификации гидрофобности защитной оболочки изоляторов

Характеристика гидрофобности	Класс гидрофобности	Критерии по методу распыления	Критерии по методу контактного угла
Гидрофобная поверхность	1	Образуются только отдельные капли. Их форма, если смотреть перпендикулярно к поверхности, практически круглая	r > 80°
	2	Образуются только отдельные капли. Большая часть поверхности покрыта каплями, форма которых, если смотреть перпендикулярно к поверхности, все еще правильная, но отклоняется от круглой формы
Промежуточная поверхность	3	Образуются только отдельные капли. Большая часть поверхности покрыта каплями неправильной формы	10° <  r < 80°
	4	Наблюдаются как отдельные капли, так и водяные дорожки или участки с водяной пленкой. Менее 10 % наблюдаемой площади покрыто водяными дорожками или водяной пленкой
	5	Наблюдаются как отдельные капли, так и водяные дорожки или участки с водяной пленкой. Более 10 %, но менее 90 % наблюдаемой площади покрыто водяными дорожками или водяной пленкой
Гидрофильная поверхность	6	Более 90 %, но менее 100 % наблюдаемой площади покрыто водяными дорожками или водяной пленкой (т.е. небольшие несмоченные участки/пятна/следы все же наблюдаются)	r < 10°
	7	Сплошная водяная пленка на всей поверхности изолятора (полная смачиваемость)
Примечание - Приведенные методики гармонизированы с методами оценки гидрофобности, содержащимися в [3].