szög gyöngy

Mi a különbség a felületi szabad energia és a felületi energia között?Végső soron ez egy tisztán szemantikai kérdés.A felületi szabad energia egy adott térben (anyagfelületben) lévő szabad energia.A termodinamika legtisztább értelmében a szabad energia azt az energiát jelenti, amely munkára, hatások kiváltására és valami megtörténtére használható.A felületi szabad energia az anyag felületén kifejthető energiához kapcsolódik.
A gyártók és bárki számára, aki a tapadásban, tisztításban, ragasztásban, bevonatokban, tintákban és festékkészítményekben, tömítésben vagy bármely más, a felületek más felületekkel vagy környezetükkel való kölcsönhatását magában foglaló folyamatban vesz részt, a felületi szabad energia általában csak felületi energiára rövidül.
A felületek kritikus fontosságúak az összes fent felsorolt ​​folyamat számára, és még ha közvetlen hatással is vannak a termékgyártók teljesítményére minden iparágban, gyakran nem mérik és ezért nem is ellenőrzik őket.
A felület szabályozása a gyártás során a felhasznált anyagok felületi energiájának szabályozását jelenti.
A felület olyan molekulákból áll, amelyek kémiai kölcsönhatásba lépnek egymással és azokból a molekulákból, amelyek más anyagok felületét alkotják, amelyekkel érintkezésbe kerülnek.A felületi energia megváltoztatásához meg kell érteni, hogy ezek a molekulák tisztítással és kezeléssel eltávolíthatók, helyettesíthetők vagy más módon manipulálhatók, hogy különböző szintű felületi energiát állítsanak elő és a kívánt eredményeket elérjék.A felületi energia szabályozása érdekében a felületi kémia megváltoztatásának folyamatában végig kell mérni, hogy meghatározzuk, mikor és mennyivel.Így a tapadási vagy tisztítási folyamat során a szükséges felületi energia pontos mennyisége a megfelelő időben elérhető.
Ahhoz, hogy megértsük, hogyan építenek fel erős kötéseket és kémiailag tisztítják a felületeket a molekulák, meg kell értenünk azt a vonzást, amely összevonja a molekulákat, és a rendelkezésre álló felület teljes szabad energiáját alkotja.
Amikor a felület energiájáról beszélünk, akkor annak a felületnek a munkaképességéről beszélünk.Szó szerint ez a felület azon képessége, hogy molekulákat mozgatjon – ehhez a mozgáshoz energiára van szükség.Fontos megjegyezni, hogy a felület és a felületet alkotó molekulák ugyanazok.Molekulák nélkül nincs felület.Ha nincs energia, ezek a molekulák nem tudják befejezni a ragasztóanyagon történő adszorbeálást, így nincs kötés.
Ezért a munka egyenesen arányos az energiával.Több munka több energiát igényel.Sőt, ha több energiád van, a munkád is megnő.Egy molekula működési képessége abból fakad, hogy vonzódik más molekulákhoz.Ezek a vonzó erők a molekulák különböző kölcsönhatási módjaiból származnak.
Alapvetően a molekulák kölcsönhatásba lépnek, mert pozitív és negatív töltésű molekuláik vannak, és ellentétes töltéseket vonzanak a molekulák közé.A molekula körül elektronfelhő lebeg.Ezen állandóan mozgó elektronok miatt a molekula egy adott terület molekulájában változó töltéssel rendelkezik.Ha minden molekula körül egyenletes töltés van, akkor egyetlen molekula sem vonzza egymást.Képzeljünk el két golyóscsapágyat, mindegyik golyóscsapágy felületén egyenletes az elektroneloszlás.Egyik sem vonzza majd egymást, mert mindkettő negatív töltésű, és pozitív töltést nem lehet vonzani.
Szerencsére a való világban ezek az elektronikus felhők állandó mozgásban vannak, és bármelyik pillanatban vannak pozitív vagy negatív töltésű területek.Ha két molekula van körülöttük bármely időpontban véletlenszerűen töltött elektronokkal, akkor egy kis vonzalom lesz közöttük.A molekula körüli elektronfelhőben a pozitív és negatív töltések véletlenszerű újraeloszlása ​​által generált erőt diszperziós erőnek nevezzük.
Ezek az erők nagyon gyengék.A molekula szerkezetétől vagy összetételétől függetlenül minden molekula között diszperziós erő van, amely közvetlenül ellentétes a molekula szerkezete által generált poláris erővel.
Például a diszperziós erő az egyetlen erő, amely a nitrogénmolekulák között létezik.Szobahőmérsékleten a nitrogén egyfajta gáz, mert túl gyenge a diszpergáló ereje, még a legmérsékeltebb hőmérsékleten sem képes ellenállni a hőrezgésnek, és nem tudja összetartani a nitrogénmolekulákat.A nitrogén csak akkor válik cseppfolyóssá, ha szinte az összes hőenergiát -195°C alá hűtve eltávolítjuk.Ha a hőenergia kellőképpen lecsökken, a gyengébb diszperziós erő legyőzheti a termikus rezgést, és összehúzhatja a nitrogénmolekulákat, hogy folyadékot képezzenek.
Ha a vizet nézzük, molekulamérete és tömege hasonló a nitrogénéhez, de a vízmolekulák szerkezete és összetétele eltér a nitrogénétől.Mivel a víz nagyon poláris molekula, a molekulák nagyon erősen vonzzák egymást, és a víz folyékony marad, amíg a víz hőmérséklete 100 °C fölé nem emelkedik.Ezen a hőmérsékleten a hőenergia legyőzi a molekuláris A poláris erők összetartásával a víz gázzá válik.
A kulcsfontosságú szempont a diszperziós erő és a molekulákat egymáshoz vonzó poláris erő közötti erősségkülönbség.Amikor ezeknek a vonzó erőknek a felszíni energiájáról beszélünk, kérjük, tartsa ezt szem előtt.
A szórt felületi energia a felületi energia része, amely az anyag felületén lévő elektronfelhők molekulákban való szétszóródásával keletkezik.A teljes felületi energia vonzó kifejezése a molekulák egymáshoz való vonzódásának.A szórt felületi energiák a teljes energia részét képezik, még akkor is, ha gyenge és ingadozó komponensek.
Különböző anyagok esetén a szórt felületi energia eltérő.Az erősen aromás polimerek (például a polisztirol) sok benzolgyűrűt és viszonylag nagy felületi energiát diszpergáló komponenseket tartalmaznak.Hasonlóképpen, mivel nagyszámú heteroatomot (például klórt) tartalmaznak, a PVC is viszonylag nagy szórt felületi energiakomponenssel rendelkezik teljes felületi energiájában.
Ezért a diszperziós energia szerepe a gyártási folyamatban a felhasznált anyagoktól függ.Mivel azonban a diszperziós erő alig függ az adott molekulaszerkezettől, ezek szabályozásának módja nagyon korlátozott.
A szórt elektronelhajlás ezen ingadozásokon alapuló kölcsönhatása nem az egyetlen módja annak, hogy a molekulák kölcsönhatásba lépjenek egymással.Bizonyos szerkezeti jellemzők miatt, amelyek más vonzó erőket hoznak létre a molekulák között, a molekulák kölcsönhatásba léphetnek más molekulákkal.Számos módszer létezik ezen egyéb erők osztályozására, például a sav-bázis kölcsönhatásokra, ahol a molekulák az elektronok elfogadásának vagy adományozásának képességén keresztül lépnek kölcsönhatásba.
Egyes molekulák olyan szerkezeti jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek állandó dipólusokat hoznak létre, ami azt jelenti, hogy a molekula körüli elektronok véletlenszerű diszperziója mellett a molekula egyes részei mindig pozitívabbak vagy negatívabbak, mint mások.Ezek az állandó dipólusok vonzóbbak, mint a diszperzív kölcsönhatások.
Szerkezetükből adódóan egyes molekulák tartósan töltött régiókkal rendelkeznek, amelyek pozitív vagy negatív töltésűek.A poláris felületi energia a felületi energia összetevője, amelyet ezeknek a töltéseknek a molekulák közötti vonzása okoz.
Könnyen koncentrálhatunk minden nem diszperzív kölcsönhatást a poláris kölcsönhatások védelme alá.
A molekula diszperziós tulajdonságai a molekula méretétől függenek, különösen attól, hogy hány elektron és proton van jelen.Az elektronok és protonok számát nem nagyon tudjuk szabályozni, ami korlátozza a felületi energia diszperziós összetevőjének szabályozási képességét.
A poláris komponens azonban a protonok és az elektronok helyzetétől – a molekula alakjától – függ.Az elektronok és protonok eloszlását megváltoztathatjuk olyan kezelési módszerekkel, mint a koronakezelés és a plazmakezelés.Ez hasonló ahhoz, ahogyan megváltoztathatjuk a tömbös agyag alakját, de mindig ugyanazt a minőséget fogja megőrizni.
A sarki erők nagyon fontosak, mert részei annak a felületi energiának, amelyet a felületkezelés során szabályozunk.A dipól-dipól vonzás az erős tapadás oka a legtöbb ragasztó, festék, tinta és felület között.Tisztítással, lángkezeléssel, koronakezeléssel, plazmakezeléssel vagy bármilyen más felületkezeléssel alapvetően növelhetjük a felületi energia poláris komponensét, javítva ezzel a tapadást.
Az IPA törlőkendő ugyanazon oldalának ugyanazon a felületen történő kétszeri használatával csak alacsony energiájú anyagok kerülhetnek a felületre, hogy akaratlanul is csökkentsék a felületi energia poláris komponensét.Ezenkívül a felület túlkezelt lehet, ami elpárologtatja és csökkenti a felületi energiát.Ha a felület egyáltalán nem keletkezik, a felületi energia poláris komponense is megváltozik.A tiszta tárolófelület vonzza a molekulákat a környezetben, beleértve a csomagolóanyagokat is.Ez megváltoztatja a felszín molekuláris tájképét, és csökkentheti a felszíni energiát.
A diszperzió méretét alig tudjuk szabályozni.Ezek az erők alapvetően rögzítettek, és nem sok értéke van a diszperziós erő megváltoztatásának, mint a felületminőség szabályozásának eszközének, hogy a gyártási folyamat során megbízható tapadást érjünk el.
Amikor a felületet tervezzük vagy módosítjuk, akkor a felületi energia poláris összetevőjének tulajdonságait tervezzük.Ezért ha egy felületkezelési eljárást szeretnénk kidolgozni az anyag felületének szabályozására, akkor a felület poláris összetételét szeretnénk szabályozni.
A felszíni szabadenergia a molekulák között ható összes egyéni erő összege.Van néhány képlet a felületi szabad energia meghatározására.Ha úgy döntünk, hogy az összes nem diszpergáló erőt poláris erőként kezeljük, akkor a felületi szabadenergia kiszámítása egyszerű.A képlet a következő:
Megbízható termékek gyártásánál, felületkezelésénél, tisztításánál és előkészítésénél a felületi szabadenergia megegyezik a felületi energiával.
A különféle folyamatokhoz kapcsolódó gyártási követelmények miatt, mint például a hézag tapadási teljesítménye, a tinta megfelelő tapadása a műanyaghoz vagy az „öntisztító” bevonat bevonati teljesítménye az okostelefon képernyőjén, mindez a vezérléstől függ. a felület tulajdonságairól.Ezért nagyon fontos megérteni a felületi energiát a gyártási koncepció következményeként.
A felszíni energia a molekulák egymás vonzásának különböző módjaiból származik.A molekulák közötti poláris kölcsönhatások a legfontosabbak az adhéziós és tisztítási folyamatban, mivel ezek a molekuláris szintű kölcsönhatások azok a molekuláris kölcsönhatások, amelyeket felületkezeléssel, csiszolással, csiszolással, tisztítással, törléssel vagy bármilyen más felület-előkészítési módszerrel tudunk leginkább szabályozni.
A polaritás és a diszperziós összetétel, valamint a felületi feszültség ismerete nagyon fontos a ragasztók, tinták és bevonatok fejlesztéséhez.A ragasztóval, tintával, festékkel és bevonattal gyártott termékeknél azonban általában csak a felületi energia poláris összetevőjére kell figyelnünk, mert ezt befolyásolja a gyártási folyamat.
A teljes felületi energia mérése viszonylag bonyolult és hibára hajlamos folyamat.Egyetlen folyadék, például víz érintkezési szögét azonban szinte teljes mértékben a felületi energia poláris összetevője határozza meg.Ezért ha megmérjük a vízcsepp magassága által bezárt szöget a felszínen, elképesztő pontossággal megtudhatjuk, hogyan változik a felületi energia poláris komponense.Általában minél nagyobb a felületi energia, annál kisebb a szög, amelyet a vízcseppek vonzása és terjedése vagy nedvesítése okoz.Az alacsony felületi energia hatására a víz gyöngyözik, és kis buborékokká zsugorodik a felületen, nagyobb érintkezési szöget képezve.Ennek az érintkezési szögmérésnek a konzisztenciája a felületi energiához és így a tapadási teljesítményhez kapcsolódik, ami megbízható és megismételhető módot biztosít a gyártóknak termékeik szilárdságának biztosítására.
Ha többet szeretne megtudni a gyártási folyamat vezérléséről a kiszámíthatóbb eredmények elérése érdekében, töltse le ingyenes e-könyvünket: Ellenőrizze a kiszámítható tapadást a gyártás során a folyamat során.Ez az e-könyv útmutató a folyamatfigyeléshez prediktív analitika segítségével, amely folyamat kiküszöböl minden találgatást a felületminőség megőrzésével kapcsolatban a ragasztási folyamat során.