앵글비드

표면 자유 에너지와 표면 에너지의 차이점은 무엇입니까?최종 분석에서 이는 순전히 의미론적인 질문입니다.표면 자유 에너지는 특정 공간(재료 표면)에서의 자유 에너지입니다.열역학의 가장 순수한 의미에서 자유 에너지는 일하고, 영향을 미치고, 어떤 일이 일어나도록 하는 데 사용할 수 있는 에너지를 의미합니다.표면 자유 에너지는 물질의 표면에서 행해질 수 있는 에너지와 관련이 있습니다.
제조업체와 접착, 청소, 결합, 코팅, 잉크 및 페인트 제제, 밀봉 또는 표면과 다른 표면 또는 환경의 상호 작용과 관련된 기타 프로세스에 관련된 모든 사람의 경우 표면 자유 에너지는 일반적으로 표면 에너지로 단축됩니다.
표면은 위에 나열된 모든 프로세스에 매우 중요하며 모든 산업 분야에서 제품 제조업체의 성능에 직접적인 영향을 미치더라도 측정되지 않아 제어되지 않는 경우가 많습니다.
제조 과정에서 표면을 제어한다는 것은 사용되는 재료의 표면 에너지를 제어하는 ​​것을 의미합니다.
표면은 서로 화학적으로 상호작용하는 분자와 이들이 접촉하는 다른 물질의 표면을 구성하는 분자로 구성됩니다.표면 에너지를 변경하려면 해당 분자를 세척 및 처리를 통해 제거하거나 교체하거나 조작하여 다양한 수준의 표면 에너지를 생성하고 원하는 결과를 얻을 수 있다는 점을 이해해야 합니다.표면에너지를 제어하기 위해서는 표면화학을 변화시키는 과정 전반에 걸쳐 측정하여 언제, 얼마만큼 변화시킬 것인지를 결정해야 한다.이러한 방식으로 접착 또는 세척 공정 중 적절한 시기에 필요한 표면 에너지의 정확한 양을 얻을 수 있습니다.
분자가 강한 결합을 형성하고 표면을 화학적으로 청소하는 작업을 수행하는 방법을 이해하려면 분자를 서로 끌어당기고 사용 가능한 표면의 전체 자유 에너지를 구성하는 인력을 이해해야 합니다.
표면의 에너지에 관해 이야기할 때, 우리는 그 표면이 일을 하는 능력에 대해 이야기합니다.말 그대로, 이것은 분자를 움직이는 표면의 능력입니다. 이 움직임에는 에너지가 필요합니다.표면과 표면을 구성하는 분자가 동일하다는 것을 기억하는 것이 중요합니다.분자가 없으면 표면도 없습니다.에너지가 없으면 이러한 분자는 접착제에 흡착하는 작업을 완료할 수 없으므로 결합이 없습니다.
따라서 일은 에너지에 정비례합니다.더 많은 작업에는 더 많은 에너지가 필요합니다.더욱이 에너지가 더 많으면 작업량이 늘어납니다.분자의 기능 능력은 다른 분자에 대한 인력에서 비롯됩니다.이러한 인력은 분자가 상호 작용하는 여러 가지 다른 방식에서 비롯됩니다.
기본적으로 분자는 양전하와 음전하를 띤 분자를 가지고 있기 때문에 상호 작용하며 분자 사이에 반대 전하를 끌어당깁니다.전자 구름이 분자 주위를 떠다닙니다.이러한 끊임없이 움직이는 전자로 인해 분자는 주어진 영역의 분자에서 가변 전하를 갖습니다.모든 분자가 주위에 균일한 전하를 갖고 있다면 어떤 분자도 서로 끌어당길 수 없습니다.두 개의 볼 베어링을 상상해 보세요. 각 볼 베어링은 표면에 전자가 균일하게 분포되어 있습니다.둘 다 음전하를 갖고 있고 양전하를 끌어당길 수 없기 때문에 둘 다 서로 끌어당기지 않습니다.
다행스럽게도 현실 세계에서는 이러한 전자 구름이 끊임없이 움직이고 있으며 언제든지 양전하 또는 음전하를 띠는 영역이 있습니다.임의의 시점에서 주변에 무작위로 충전된 전자를 가진 두 개의 분자가 있으면 두 분자 사이에 약간의 인력이 있을 것입니다.분자 주변의 전자 구름에 양전하와 음전하가 무작위로 재분배되어 발생하는 힘을 분산력이라고 합니다.
이러한 힘은 매우 약합니다.분자의 구조나 구성에 관계없이 모든 분자 사이에는 분자의 구조에 의해 발생하는 극성력과 정반대의 분산력이 존재합니다.
예를 들어, 분산력은 질소 분자 사이에 존재하는 유일한 힘입니다.실온에서 질소는 일종의 가스입니다. 분산력이 너무 약하기 때문에 가장 적당한 온도에서도 열 진동에 저항할 수 없으며 질소 분자를 함께 묶을 수 없습니다.질소를 -195°C 이하로 냉각시켜 거의 모든 열에너지를 제거해야만 질소가 액체가 됩니다.열 에너지가 충분히 줄어들면 약한 분산력이 열 진동을 극복하고 질소 분자를 끌어당겨 액체를 형성할 수 있습니다.
물을 보면, 분자 크기와 질량은 질소와 유사하지만, 물 분자의 구조와 구성은 질소와 다릅니다.물은 매우 극성인 분자이기 때문에 분자들은 서로 매우 강하게 끌어당기며, 물의 온도가 100°C 이상으로 올라갈 때까지 물은 액체 상태를 유지합니다.이 온도에서는 열 에너지가 분자를 압도합니다. 극성 힘이 결합되어 물은 기체가 됩니다.
이해해야 할 핵심은 분산력과 분자를 서로 끌어당기는 극성력의 강도 차이입니다.이러한 인력에 의해 생성되는 표면에너지에 대해 이야기할 때 이 점을 명심하시기 바랍니다.
분산 표면 에너지는 표면 에너지의 일부로, 물질 표면의 분자 내 전자 구름의 분산에 의해 생성됩니다.총 표면 에너지는 분자들이 서로 끌어당기는 매력을 표현한 것입니다.분산된 표면 에너지는 약하고 변동하는 구성 요소라 하더라도 전체 에너지의 일부입니다.
재료에 따라 분산된 표면 에너지가 다릅니다.폴리스티렌과 같은 방향족 고분자는 벤젠 고리가 많고 표면 에너지 분산 성분이 상대적으로 큽니다.마찬가지로, PVC에는 많은 수의 헤테로원자(예: 염소)가 포함되어 있기 때문에 전체 표면 에너지에서 상대적으로 큰 분산 표면 에너지 구성 요소를 갖습니다.
따라서 제조 과정에서 분산 에너지의 역할은 사용되는 재료에 따라 달라집니다.그러나 분산력은 특정 분자 구조에 거의 의존하지 않기 때문에 이를 제어하는 ​​방법은 매우 제한적입니다.
이러한 변동에 기초한 산란된 전자 편향의 상호작용은 분자가 서로 상호작용하는 유일한 방법은 아닙니다.분자 사이에 다른 인력을 생성하는 특정 구조적 특징으로 인해 분자는 다른 분자와 상호 작용할 수 있습니다.분자가 전자를 받아들이거나 기증하는 능력을 통해 상호 작용하는 산-염기 상호 작용과 같은 다른 힘을 분류하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
일부 분자는 영구 쌍극자를 생성하는 구조적 특징을 가지고 있습니다. 이는 분자 주위에 전자가 무작위로 분산되는 것 외에도 분자의 일부 부분이 항상 다른 부분보다 더 양성 또는 음성임을 의미합니다.이러한 영구 쌍극자는 분산 상호작용보다 더 매력적입니다.
구조로 인해 일부 분자에는 양전하 또는 음전하를 띠는 영구적으로 하전된 영역이 있습니다.극성 표면 에너지는 분자 사이에 이러한 전하가 인력으로 인해 발생하는 표면 에너지의 구성 요소입니다.
우리는 극성 상호작용의 보호 하에 모든 비분산 상호작용을 쉽게 집중시킬 수 있습니다.
분자의 분산 특성은 분자 크기, 특히 존재하는 전자와 양성자의 수에 따라 달라집니다.우리는 전자와 양성자의 수를 크게 제어할 수 없으므로 표면 에너지의 분산 구성 요소를 제어하는 ​​능력이 제한됩니다.
그러나 극성 성분은 양성자와 전자의 위치, 즉 분자의 모양에 따라 달라집니다.코로나 처리, 플라즈마 처리 등의 처리 방법을 통해 전자와 양성자의 분포를 변화시킬 수 있습니다.이것은 블록 점토의 모양을 바꾸는 방법과 유사하지만 항상 동일한 품질을 유지합니다.
극력은 표면 처리를 수행할 때 제어하는 ​​표면 에너지의 일부이기 때문에 매우 중요합니다.쌍극자-쌍극자 인력은 대부분의 접착제, 페인트, 잉크 및 표면 사이의 강한 접착력의 원인입니다.세정, 화염처리, 코로나처리, 플라즈마처리 등 표면처리를 통해 표면에너지의 극성성분을 근본적으로 높여 접착력을 향상시킬 수 있습니다.
IPA 와이프의 같은 면을 동일한 표면에 두 번 사용하면 저에너지 물질만 표면에 유입되어 표면 에너지의 극성 성분을 의도치 않게 감소시킬 수 있습니다.또한, 표면을 과도하게 처리하여 표면 에너지를 휘발시키고 감소시킬 수 있습니다.표면이 전혀 생성되지 않으면 표면 에너지의 극성 성분도 변경됩니다.깨끗한 보관 표면은 포장재를 포함한 환경의 분자를 끌어당깁니다.이는 표면의 분자 지형을 변화시키고 표면 에너지를 감소시킬 수 있습니다.
분산의 크기를 거의 제어할 수 없습니다.이러한 힘은 기본적으로 고정되어 있으며 제조 과정에서 안정적인 접착력을 얻기 위해 표면 품질을 제어하는 ​​수단으로 분산력을 변경하려는 노력은 거의 가치가 없습니다.
표면을 설계하거나 수정할 때 표면 에너지의 극성 성분의 특성을 설계합니다.따라서 재료의 표면을 제어하기 위한 표면 처리 공정을 개발하려면 표면의 극성 조성을 제어해야 합니다.
표면 자유 에너지는 분자 사이에 작용하는 모든 개별 힘의 합입니다.표면 자유 에너지에 대한 몇 가지 공식이 있습니다.모든 비분산 힘을 극력으로 취급하기로 결정하면 표면 자유 에너지 계산은 간단합니다.공식은 다음과 같습니다.
신뢰할 수 있는 제품의 제조, 표면 처리, 세척 및 준비에서 표면 자유 에너지는 표면 에너지와 동일합니다.
조인트의 접착 성능, 플라스틱에 대한 잉크의 적절한 접착 또는 스마트폰 화면의 "자가 세척" 코팅 성능과 같은 다양한 공정과 관련된 생산 요구 사항으로 인해 모두 제어에 달려 있습니다. 표면 특성의.따라서 제조 개념의 결과로 표면 에너지를 이해하는 것이 매우 중요합니다.
표면 에너지는 분자가 서로 끌어당기는 다양한 방식에서 발생합니다.분자 간의 극성 상호 작용은 접착 및 세척 공정에서 가장 중요합니다. 왜냐하면 이러한 분자 수준 상호 작용은 표면 처리, 연삭, 샌딩, 세척, 닦기 또는 기타 표면 준비 방법을 통해 가장 많이 제어할 수 있는 분자 상호 작용이기 때문입니다.
극성, 분산 구성, 표면 장력에 대한 지식은 접착제, 잉크 및 코팅 개발에 매우 ​​중요합니다.그러나 접착제, 잉크, 페인트, 코팅제를 사용하여 제조된 제품의 경우 일반적으로 표면 에너지의 극성 성분만 주의하면 됩니다. 이는 제조 공정에 의해 영향을 받는 성분이기 때문입니다.
총 표면 에너지를 측정하는 것은 상대적으로 복잡하고 오류가 발생하기 쉬운 과정입니다.그러나 물과 같은 단일 액체의 접촉각은 거의 전적으로 표면 에너지의 극성 성분에 의해 결정됩니다.따라서 표면에 있는 물방울의 높이에 의해 생성된 각도를 측정함으로써 표면 에너지의 극성 성분이 어떻게 변하는지 놀라울 정도로 정확하게 알 수 있습니다.일반적으로 표면 에너지가 높을수록 물방울이 끌어당겨 퍼지거나 젖음으로써 발생하는 각도가 작아집니다.표면 에너지가 낮으면 물이 구슬처럼 생기고 표면의 작은 거품으로 수축되어 더 큰 접촉각을 형성하게 됩니다.이 접촉각 측정의 일관성은 표면 에너지, 즉 접착 성능과 관련이 있으며, 이는 제조업체에게 제품의 강도를 보장할 수 있는 안정적이고 반복 가능한 방법을 제공합니다.
보다 예측 가능한 결과를 얻기 위해 제조 공정을 제어하는 ​​방법에 대해 자세히 알아보려면 당사의 무료 전자책을 다운로드하십시오. 공정을 통해 제조 시 예측 가능한 접착력 검증.이 e-book은 접착 공정 전반에 걸쳐 표면 품질을 유지하는 데 대한 모든 추측을 제거하는 프로세스인 예측 분석을 사용한 프로세스 모니터링에 대한 가이드입니다.