ugaona perla

Koja je razlika između površinske slobodne energije i površinske energije?U konačnoj analizi, ovo je čisto semantičko pitanje.Površinska slobodna energija je slobodna energija u određenom prostoru (materijalna površina).U najčistijem smislu termodinamike, slobodna energija se odnosi na energiju koja se može koristiti za rad, izazivanje efekata i stvaranje nečega.Površinska slobodna energija povezana je s energijom koja se može izvršiti na površini materijala.
Za proizvođače i sve koji su uključeni u adheziju, čišćenje, lijepljenje, premaze, boje i formulacije boja, zaptivanje ili bilo koji drugi proces koji uključuje interakciju površina s drugim površinama ili njihovom okolinom, površinska slobodna energija se obično skraćuje na samo Površinsku energiju.
Površine su kritične za sve gore navedene procese, pa čak i ako imaju direktan utjecaj na performanse proizvođača proizvoda u svim industrijama, često se ne mjere i stoga ne kontroliraju.
Kontrola površine u proizvodnji odnosi se na kontrolu površinske energije upotrijebljenih materijala.
Površina se sastoji od molekula koji kemijski međusobno djeluju i molekula koji čine površinu drugih materijala s kojima dolaze u kontakt.Da bi se promijenila površinska energija, mora se shvatiti da se ti molekuli mogu ukloniti čišćenjem i tretmanom, zamijeniti ili na drugi način manipulirati kako bi se proizveli različiti nivoi površinske energije i postigli željeni rezultati.Da bi se kontrolisala površinska energija, ona se mora meriti tokom procesa promene površinske hemije da bi se odredilo kada i koliko.Na taj način se može dobiti precizna količina potrebne površinske energije u odgovarajuće vrijeme tokom procesa prianjanja ili čišćenja.
Da bismo razumjeli kako molekule obavljaju posao izgradnje jakih veza i kemijskog čišćenja površina, moramo razumjeti privlačnost koja spaja molekule i čini ukupnu slobodnu energiju dostupne površine.
Kada govorimo o energiji površine, govorimo o sposobnosti te površine da izvrši rad.Doslovno, ovo je sposobnost površine da pomiče molekule - ovo kretanje zahtijeva energiju.Važno je zapamtiti da su površina i molekuli koji čine površinu iste.Bez molekula nema površine.Ako nema energije, ovi molekuli ne mogu završiti rad adsorpcije na ljepilu, pa nema ni vezivanja.
Dakle, rad je direktno proporcionalan energiji.Više posla zahtijeva više energije.Štaviše, ako imate više energije, vaš rad će se povećati.Sposobnost molekula da funkcionira potiče od njegove privlačnosti prema drugim molekulima.Ove privlačne sile dolaze iz nekoliko različitih načina na koje molekuli međusobno djeluju.
U osnovi, molekuli međusobno djeluju jer imaju pozitivno i negativno nabijene molekule i privlače suprotne naboje između molekula.Oblak elektrona lebdi oko molekula.Zbog ovih elektrona koji se stalno kreću, molekul ima promjenjiv naboj u molekulu date površine.Ako svi molekuli imaju ujednačen naboj oko sebe, nijedan molekul neće privući jedni druge.Zamislite dva kuglična ležaja, svaki kuglični ležaj ima ujednačenu distribuciju elektrona na svojoj površini.Ni jedno drugo se neće privući jer oboje imaju negativan naboj i nijedan pozitivan naboj se ne može privući.
Srećom, u stvarnom svijetu ovi elektronski oblaci su u stalnom kretanju, a u svakom trenutku postoje područja s pozitivnim ili negativnim nabojem.Ako imate dva molekula sa nasumično nabijenim elektronima oko njih u bilo kojem trenutku, oni će imati malu privlačnost između sebe.Sila nastala nasumičnom preraspodjelom pozitivnih i negativnih naboja u elektronskom oblaku oko molekule naziva se sila disperzije.
Ove snage su veoma slabe.Bez obzira na strukturu ili sastav molekula, između svih molekula postoji sila disperzije, koja je direktno suprotna polarnoj sili koju stvara struktura molekula.
Na primjer, sila disperzije je jedina sila koja postoji između molekula dušika.Na sobnoj temperaturi, dušik je vrsta plina, jer je disperzivna sila preslaba, ne može se oduprijeti termičkim vibracijama čak ni na najumjerenijoj temperaturi i ne može držati molekule dušika zajedno.Tek kada uklonimo skoro svu toplotnu energiju hlađenjem na ispod -195°C, dušik postaje tečan.Kada se toplotna energija dovoljno smanji, slabija sila disperzije može savladati toplotnu vibraciju i povući molekule azota zajedno da formiraju tečnost.
Ako pogledamo vodu, njena molekularna veličina i masa su slične onima u dušiku, ali struktura i sastav molekula vode se razlikuju od onih u dušiku.Budući da je voda vrlo polarna molekula, molekuli će se međusobno jako privlačiti, a voda će ostati tečna sve dok temperatura vode ne poraste iznad 100°C.Na ovoj temperaturi, toplotna energija savladava molekularnu Sa polarnim silama koje se drže zajedno, voda postaje gas.
Ključna stvar koju treba razumjeti je razlika u snazi ​​između sile disperzije i polarne sile koja privlači molekule jedni drugima.Kada govorimo o površinskoj energiji koju proizvode ove privlačne sile, imajte to na umu.
Raspršena površinska energija je dio površinske energije, koja nastaje disperzijom elektronskih oblaka u molekulima na površini materijala.Ukupna površinska energija je atraktivan izraz međusobnog privlačenja molekula.Raspršene površinske energije su dio ukupne energije, čak i ako su slabe i fluktuirajuće komponente.
Za različite materijale disperzna površinska energija je različita.Visoko aromatični polimeri (kao što je polistiren) imaju mnogo benzenskih prstenova i relativno velike komponente za dispergiranje površinske energije.Slično tome, budući da sadrže veliki broj heteroatoma (kao što je hlor), PVC takođe ima relativno veliku dispergovanu komponentu površinske energije u njihovoj ukupnoj površinskoj energiji.
Stoga uloga disperzione energije u procesu proizvodnje ovisi o korištenim materijalima.Međutim, budući da sila disperzije gotovo ne ovisi o specifičnoj molekularnoj strukturi, način njihove kontrole je vrlo ograničen.
Interakcija otklona raspršenih elektrona zasnovana na ovim fluktuacijama nije jedini način na koji molekuli međusobno komuniciraju.Zbog određenih strukturnih karakteristika koje stvaraju druge privlačne sile između molekula, molekuli mogu komunicirati s drugim molekulima.Postoji mnogo načina da se ove druge sile klasifikuju, kao što su kiselinsko-bazne interakcije, gde molekuli interaguju kroz svoju sposobnost da prihvate ili doniraju elektrone.
Neki molekuli imaju strukturne karakteristike koje proizvode trajne dipole, što znači da su, pored nasumične disperzije elektrona oko molekule, neki dijelovi molekula uvijek pozitivniji ili negativniji od drugih.Ovi trajni dipoli su privlačniji od disperzivnih interakcija.
Zbog svoje strukture, neki molekuli imaju trajno nabijene regije koje su ili pozitivno ili negativno.Polarna površinska energija je komponenta površinske energije, koja je uzrokovana privlačenjem ovih naboja između molekula.
Sve nedisperzivne interakcije možemo lako koncentrirati pod zaštitom polarnih interakcija.
Svojstva disperzije molekula su funkcija veličine molekule, posebno koliko je prisutno elektrona i protona.Nemamo mnogo kontrole nad brojem elektrona i protona, što ograničava našu sposobnost da kontrolišemo disperzijsku komponentu površinske energije.
Međutim, polarna komponenta ovisi o položaju protona i elektrona - obliku molekula.Možemo promijeniti distribuciju elektrona i protona kroz metode liječenja kao što su tretman koronom i tretman plazmom.Ovo je slično načinu na koji možemo promijeniti oblik blok gline, ali će uvijek zadržati isti kvalitet.
Polarne sile su vrlo važne jer su dio površinske energije koju kontroliramo kada izvodimo površinske obrade.Dipol-dipol privlačnost je uzrok jakog prianjanja između većine ljepila, boja i mastila i površina.Kroz čišćenje, tretman plamenom, tretman koronom, tretman plazmom ili bilo koji drugi oblik površinske obrade, možemo fundamentalno povećati polarnu komponentu površinske energije, čime se poboljšava prianjanje.
Koristeći istu stranu IPA maramice dvaput na istoj površini, na površinu se mogu uneti samo niskoenergetske supstance kako bi se nenamjerno smanjila polarna komponenta površinske energije.Osim toga, površina može biti previše obrađena, što isparava i smanjuje površinsku energiju.Kada se površina uopće ne proizvodi, polarna komponenta površinske energije će se također promijeniti.Čista površina za skladištenje privlači molekule u okolini, uključujući materijale za pakovanje.Ovo mijenja molekularni pejzaž površine i može smanjiti površinsku energiju.
Teško da možemo kontrolisati veličinu disperzije.Ove sile su u osnovi fiksne, i malo je vrijedno pokušavati promijeniti silu disperzije kao sredstvo kontrole kvaliteta površine kako bi se postigla pouzdana adhezija tokom procesa proizvodnje.
Kada dizajniramo ili modificiramo površinu, dizajniramo svojstva polarne komponente površinske energije.Stoga, ako želimo razviti proces površinske obrade za kontrolu površine materijala, onda želimo kontrolirati polarni sastav površine.
Slobodna površinska energija je zbir svih pojedinačnih sila koje djeluju između molekula.Postoje neke formule za površinsku slobodnu energiju.Ako odlučimo da sve nedisperzivne sile tretiramo kao polarne sile, izračunavanje površinske slobodne energije je jednostavno.Formula je:
U proizvodnji pouzdanih proizvoda, površinskoj obradi, čišćenju i pripremi, površinska slobodna energija je ista kao i površinska energija.
Zbog zahtjeva proizvodnje uključenih u različite procese, kao što su učinak prianjanja spoja, pravilno prianjanje tinte na plastiku ili učinak premaza „samočistećeg“ premaza na ekranu pametnog telefona, sve ovisi o kontroli svojstava površine.Stoga je vrlo važno razumjeti površinsku energiju kao posljedicu proizvodnog koncepta.
Površinska energija dolazi iz različitih načina na koje se molekule međusobno privlače.Polarne interakcije između molekula najvažnije su za proces prianjanja i čišćenja, jer su te interakcije na molekularnom nivou molekularne interakcije koje možemo najviše kontrolirati površinskom obradom, brušenjem, brušenjem, čišćenjem, brisanjem ili bilo kojim drugim metodama pripreme površine.
Poznavanje polariteta i sastava disperzije i površinskog napona veoma je važno za razvoj lepkova, boja i premaza.Međutim, kod proizvoda proizvedenih pomoću ljepila, mastila, boja i premaza, obično trebamo obratiti pažnju samo na polarnu komponentu površinske energije, jer je ona na koju utječe proces proizvodnje.
Mjerenje ukupne površinske energije je relativno složen proces sklon greškama.Međutim, kontaktni ugao jedne tečnosti poput vode gotovo je u potpunosti određen polarnom komponentom površinske energije.Stoga, mjerenjem ugla koji proizvede visina kapi vode na površini, možemo sa neverovatnom tačnošću znati kako se polarna komponenta površinske energije menja.Generalno, što je veća površinska energija, manji je ugao izazvan tako što se kapljice vode tako privlače i šire ili vlažu.Niska površinska energija će uzrokovati da se voda zgrči i skupi u male mjehuriće na površini, formirajući veći kontaktni kut.Konzistentnost ovog mjerenja kontaktnog ugla je povezana s površinskom energijom, a time i sa performansama prianjanja, što proizvođačima pruža pouzdan i ponovljiv način da osiguraju snagu svojih proizvoda.
Da biste saznali više o kontroli procesa proizvodnje radi postizanja predvidljivijih rezultata, preuzmite našu besplatnu e-knjigu: Provjerite predvidljivu adheziju u proizvodnji kroz proces.Ova e-knjiga je vaš vodič za praćenje procesa pomoću prediktivne analitike, procesa koji eliminiše sva nagađanja o održavanju kvaliteta površine tokom procesa lepljenja.