Méthode d'Owens, Wendt, Rabel et Kaelble (OWRK)

La méthode standard d'Owens, Wendt, Rabel et Kaelble permet de calculer l'énergie de surface d'un solide à partir de l'angle de contact avec plusieurs liquides. Ainsi, l'énergie de surface est divisée en une partie polaire et une partie dispersive.

Données fondamentales

Selon l'équation de Young, il existe un lien entre l'angle de contact θ, la tension de surface du liquide σl, la tension interfaciale σsl entre le liquide et le solide et l'énergie de surface σs du solide :

Afin de pouvoir calculer l'énergie de surface à partir de l'angle de contact, la deuxième variable inconnue σsl doit être déterminée.

Selon la méthode de Fowkes, la tension interfaciale σsl est calculée en se basant sur les deux tensions de surface σs et σl et les interactions similaires entre les phases. Ces interactions sont interprétées comme la représentation géométrique d'une partie dispersive σD et d'une partie polaire σP de la tension de surface ou de l'énergie de surface :

Au moins deux liquides avec des parties dispersives et polaires de la tension de surface sont requis pour déterminer l'énergie de surface du solide, dont au moins un d'entre eux doit avoir une partie polaire > 0.

Selon le modèle à deux composants, la tension interfaciale dépend si les parties polaire et dispersive peuvent former des interactions avec des parties correspondantes de la phase adjacente. Par exemple, la tension interfaciale par rapport à l'eau comme liquide polaire est plus faible lorsque le solide est également polaire. Si, d'autre part, la partie polaire du solide est petite, alors le terme à la racine carrée (σPl ⋅ σPs)1/2 suppose une valeur faible. Les interactions polaires apportent alors seulement une petite contribution pour réduire la tension interfaciale ; cela correspond à un mouillage faible et à un angle de contact élevé.
Le schéma suivant symbolise les différentes interactions à l'aide de mains - seules les mains « correspondantes » peuvent être reliées les unes aux autres.

Représentation schématique d'un modèle de contact de phases à deux composants

Rôle

La méthode d'OWRK est utilisée lors de l'analyse de l'effet des interactions polaires et dispersives sur la mouillabilité et l'adhésion. En particulier, le contact entre les surfaces de polarités différentes et l'effet de changement dans la polarité, par exemple par le revêtement ou le traitement plasma, peuvent être évalués et optimisés à l'aide de la méthode d'OWRK, dans des processus comme la peinture, l'impression, le liage et le revêtement hydrophobe ou hydrophile.

Bibliographie

D. H. Kaelble, Dispersion-Polar Surface Tension Properties of Organic Solids. Extrait de : J. Adhesion 2 (1970), P. 66-81.
D. Owens; R. Wendt, Estimation of the Surface Free Energy of Polymers. Extrait de : J. Appl. Polym. Sci 13 (1969), P. 1741-1747.
W. Rabel, Einige Aspekte der Benetzungstheorie und ihre Anwendung auf die Untersuchung und Veränderung der Oberflächeneigenschaften von Polymeren. Extrait de : Farbe und Lack 77,10 (1971), P. 997-1005.