Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng surface free energy at surface energy?Sa huling pagsusuri, ito ay isang purong semantikong tanong.Ang libreng enerhiya sa ibabaw ay ang libreng enerhiya sa isang tiyak na espasyo (materyal na ibabaw).Sa pinakadalisay na kahulugan ng thermodynamics, ang libreng enerhiya ay tumutukoy sa enerhiya na maaaring magamit upang gumana, maging sanhi ng mga epekto, at gumawa ng isang bagay.Ang libreng enerhiya sa ibabaw ay nauugnay sa enerhiya na maaaring gawin sa ibabaw ng materyal.
Para sa mga manufacturer at sinumang kasangkot sa pagdirikit, paglilinis, pagbubuklod, mga coatings, mga tinta at mga formulation ng pintura, sealing, o anumang iba pang prosesong kinasasangkutan ng interaksyon ng mga surface sa iba pang surface o sa kanilang kapaligiran, ang surface free energy ay karaniwang pinaikli sa Surface energy lang.
Ang mga ibabaw ay kritikal sa lahat ng mga prosesong nakalista sa itaas, at kahit na sila ay may direktang epekto sa pagganap ng mga tagagawa ng produkto sa lahat ng mga industriya, ang mga ito ay madalas na hindi nasusukat at samakatuwid ay hindi kinokontrol.
Ang pagkontrol sa ibabaw sa pagmamanupaktura ay tumutukoy sa pagkontrol sa enerhiya sa ibabaw ng mga materyales na ginamit.
Ang ibabaw ay binubuo ng mga molekula na may kemikal na pakikipag-ugnayan sa isa't isa at ang mga molekula na bumubuo sa ibabaw ng iba pang mga materyales kung saan sila nakikipag-ugnayan.Upang mabago ang enerhiya sa ibabaw, dapat itong maunawaan na ang mga molekulang iyon ay maaaring alisin sa pamamagitan ng paglilinis at paggamot, palitan o kung hindi man ay manipulahin upang makagawa ng iba't ibang antas ng enerhiya sa ibabaw at makamit ang ninanais na mga resulta.Upang makontrol ang enerhiya sa ibabaw, dapat itong masukat sa buong proseso ng pagbabago ng kimika sa ibabaw upang matukoy kung kailan at kung magkano.Sa ganitong paraan, ang tumpak na dami ng kinakailangang enerhiya sa ibabaw ay maaaring makuha sa naaangkop na oras sa panahon ng proseso ng pagdirikit o paglilinis.
Upang maunawaan kung paano ginagawa ng mga molekula ang gawain ng pagbuo ng matibay na mga bono at paglilinis ng mga ibabaw ng kemikal, kailangan nating maunawaan ang atraksyon na nagsasama-sama sa mga molekula at bumubuo ng kabuuang libreng enerhiya ng magagamit na ibabaw.
Kapag pinag-uusapan natin ang enerhiya ng ibabaw, pinag-uusapan natin ang kakayahan ng ibabaw na iyon na gumawa ng trabaho.Sa literal, ito ang kakayahan ng ibabaw na ilipat ang mga molekula-ang paggalaw na ito ay nangangailangan ng enerhiya.Mahalagang tandaan na ang isang ibabaw at ang mga molekula na bumubuo sa ibabaw ay pareho.Kung walang mga molekula, walang ibabaw.Kung walang enerhiya, ang mga molekula na ito ay hindi makumpleto ang gawain ng adsorbing sa malagkit, kaya walang pagbubuklod.
Samakatuwid, ang trabaho ay direktang proporsyonal sa enerhiya.Ang mas maraming trabaho ay nangangailangan ng mas maraming enerhiya.Bukod dito, kung mayroon kang mas maraming enerhiya, ang iyong trabaho ay tataas.Ang kakayahan ng isang molekula na gumana ay nagmumula sa pagkahumaling nito sa iba pang mga molekula.Ang mga kaakit-akit na pwersa na ito ay nagmumula sa iba't ibang paraan kung saan nakikipag-ugnayan ang mga molekula.
Sa panimula, ang mga molekula ay nakikipag-ugnayan dahil mayroon silang positibo at negatibong sisingilin na mga molekula, at nakakaakit sila ng magkasalungat na singil sa pagitan ng mga molekula.Isang ulap ng mga electron ang lumulutang sa paligid ng molekula.Dahil sa patuloy na gumagalaw na mga electron na ito, ang molekula ay may variable na singil sa isang molekula ng isang partikular na lugar.Kung ang lahat ng mga molekula ay may pare-parehong singil sa kanilang paligid, walang mga molekula ang mag-aakit sa isa't isa.Isipin ang dalawang ball bearings, ang bawat ball bearing ay may pare-parehong pamamahagi ng mga electron sa ibabaw nito.Ni hindi mag-aakit sa isa't isa dahil pareho silang may negatibong singil at walang positibong singil ang maaaring maakit.
Sa kabutihang palad, sa totoong mundo, ang mga elektronikong ulap na ito ay patuloy na gumagalaw, at may mga lugar na may positibo o negatibong singil anumang oras.Kung mayroon kang dalawang molekula na may random na sisingilin na mga electron sa kanilang paligid sa anumang punto ng oras, magkakaroon sila ng kaunting atraksyon sa pagitan nila.Ang puwersa na nabuo sa pamamagitan ng random na muling pamamahagi ng mga positibo at negatibong singil sa ulap ng elektron sa paligid ng molekula ay tinatawag na puwersa ng pagpapakalat.
Ang mga puwersang ito ay napakahina.Anuman ang istraktura o komposisyon ng molekula, mayroong isang puwersa ng pagpapakalat sa pagitan ng lahat ng mga molekula, na direktang kabaligtaran sa puwersa ng polar na nabuo ng istraktura ng molekula.
Halimbawa, ang puwersa ng pagpapakalat ay ang tanging puwersa na umiiral sa pagitan ng mga molekula ng nitrogen.Sa temperatura ng silid, ang nitrogen ay isang uri ng gas, dahil ang dispersing force ay masyadong mahina, hindi nito mapaglabanan ang thermal vibration kahit na sa pinaka-moderate na temperatura, at hindi nito kayang hawakan ang mga molekula ng nitrogen nang magkasama.Tanging kapag tinanggal natin ang halos lahat ng enerhiya ng init sa pamamagitan ng paglamig nito sa ibaba -195°C, nagiging likido ang nitrogen.Kapag ang thermal energy ay sapat na nabawasan, ang mahinang dispersion force ay maaaring madaig ang thermal vibration at hilahin ang nitrogen molecules upang bumuo ng isang likido.
Kung titingnan natin ang tubig, ang laki at masa ng molekular nito ay katulad ng sa nitrogen, ngunit ang istraktura at komposisyon ng mga molekula ng tubig ay iba sa nitrogen.Dahil ang tubig ay isang napaka-polar na molekula, ang mga molekula ay mag-aakit sa isa't isa nang napakalakas, at ang tubig ay mananatiling likido hanggang ang temperatura ng tubig ay tumaas nang higit sa 100°C.Sa temperatura na ito, ang enerhiya ng init ay nagtagumpay sa molekular Sa pamamagitan ng mga puwersang polar na pinagsama-sama, ang tubig ay nagiging isang gas.
Ang pangunahing punto upang maunawaan ay ang pagkakaiba sa lakas sa pagitan ng puwersa ng pagpapakalat at ang puwersa ng polar na umaakit ng mga molekula sa isa't isa.Kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa enerhiya sa ibabaw na ginawa ng mga kaakit-akit na puwersang ito, mangyaring tandaan ito.
Ang dispersed surface energy ay bahagi ng surface energy, na nabuo sa pamamagitan ng dispersion ng electron clouds sa mga molecule sa ibabaw ng materyal.Ang kabuuang enerhiya sa ibabaw ay isang kaakit-akit na pagpapahayag ng pagkahumaling ng mga molekula sa isa't isa.Ang mga dispersed surface energies ay bahagi ng kabuuang enerhiya, kahit na sila ay mahina at pabagu-bagong mga bahagi.
Para sa iba't ibang mga materyales, ang dispersed na enerhiya sa ibabaw ay iba.Ang mga highly aromatic polymers (tulad ng polystyrene) ay mayroong maraming benzene ring at medyo malaki ang surface energy dispersing component.Katulad nito, dahil naglalaman ang mga ito ng malaking bilang ng mga heteroatom (tulad ng chlorine), ang PVC ay mayroon ding medyo malaking dispersed surface energy component sa kanilang kabuuang surface energy.
Samakatuwid, ang papel ng dispersion energy sa proseso ng pagmamanupaktura ay nakasalalay sa mga materyales na ginamit.Gayunpaman, dahil ang puwersa ng pagpapakalat ay halos hindi nakasalalay sa tiyak na istraktura ng molekular, ang paraan upang makontrol ang mga ito ay napakalimitado.
Ang pakikipag-ugnayan ng scattered electron deflection batay sa mga pagbabagong ito ay hindi lamang ang paraan para sa mga molekula na makipag-ugnayan sa isa't isa.Dahil sa ilang mga tampok na istruktura na lumilikha ng iba pang mga kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng mga molekula, ang mga molekula ay maaaring makipag-ugnayan sa ibang mga molekula.Mayroong maraming mga paraan upang pag-uri-uriin ang iba pang mga puwersa, tulad ng mga pakikipag-ugnayan ng acid-base, kung saan nakikipag-ugnayan ang mga molekula sa pamamagitan ng kanilang kakayahang tumanggap o mag-donate ng mga electron.
Ang ilang mga molekula ay may mga tampok na istruktura na gumagawa ng mga permanenteng dipoles, na nangangahulugan na, bilang karagdagan sa random na pagpapakalat ng mga electron sa paligid ng molekula, ang ilang mga bahagi ng molekula ay palaging mas positibo o negatibo kaysa sa iba.Ang mga permanenteng dipole na ito ay mas kaakit-akit kaysa sa mga dispersive na pakikipag-ugnayan.
Dahil sa kanilang istraktura, ang ilang mga molekula ay may permanenteng sisingilin na mga rehiyon na alinman sa positibo o negatibong sisingilin.Ang polar surface energy ay isang bahagi ng surface energy, na sanhi ng pagkahumaling ng mga singil na ito sa pagitan ng mga molecule.
Madali nating matutuon ang lahat ng hindi nakakalat na pakikipag-ugnayan sa ilalim ng proteksyon ng mga polar na pakikipag-ugnayan.
Ang mga katangian ng pagpapakalat ng isang molekula ay isang function ng laki ng molekula, lalo na kung gaano karaming mga electron at proton ang naroroon.Wala kaming gaanong kontrol sa bilang ng mga electron at proton, na naglilimita sa aming kakayahang kontrolin ang dispersion component ng surface energy.
Gayunpaman, ang polar component ay nakasalalay sa posisyon ng mga proton at electron-ang hugis ng molekula.Mababago natin ang pamamahagi ng mga electron at proton sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng paggamot gaya ng paggamot sa corona at paggamot sa plasma.Ito ay katulad ng kung paano natin mababago ang hugis ng block clay, ngunit ito ay palaging mapanatili ang parehong kalidad.
Napakahalaga ng polar forces dahil bahagi sila ng surface energy na kinokontrol natin kapag nagsasagawa tayo ng surface treatment.Ang dipole-dipole attraction ay ang sanhi ng malakas na pagdirikit sa pagitan ng karamihan sa mga pandikit, pintura at tinta at mga ibabaw.Sa pamamagitan ng paglilinis, paggamot sa apoy, paggamot sa corona, paggamot sa plasma o anumang iba pang anyo ng paggamot sa ibabaw, maaari nating panimula na mapataas ang polar na bahagi ng enerhiya sa ibabaw, at sa gayon ay mapabuti ang pagdirikit.
Sa pamamagitan ng paggamit ng parehong bahagi ng IPA wipe nang dalawang beses sa parehong ibabaw, tanging ang mga substansyang mababa ang enerhiya ang maaaring ipasok sa ibabaw upang hindi sinasadyang bawasan ang polar na bahagi ng enerhiya sa ibabaw.Bilang karagdagan, ang ibabaw ay maaaring labis na ginagamot, na nagpapabagabag at nagpapababa ng enerhiya sa ibabaw.Kapag ang ibabaw ay hindi ginawa sa lahat, ang polar na bahagi ng enerhiya sa ibabaw ay magbabago din.Ang isang malinis na ibabaw ng imbakan ay umaakit ng mga molekula sa kapaligiran, kabilang ang mga materyales sa packaging.Binabago nito ang molecular landscape ng surface at maaaring mabawasan ang surface energy.
Halos hindi natin makontrol ang laki ng dispersion.Ang mga puwersang ito ay karaniwang naayos, at may maliit na halaga sa pagsisikap na baguhin ang puwersa ng pagpapakalat bilang isang paraan ng pagkontrol sa kalidad ng ibabaw upang makamit ang maaasahang pagdirikit sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura.
Kapag kami ay nagdidisenyo o binago ang ibabaw, kami ay nagdidisenyo ng mga katangian ng polar na bahagi ng enerhiya sa ibabaw.Samakatuwid, kung gusto naming bumuo ng isang proseso ng paggamot sa ibabaw upang kontrolin ang ibabaw ng materyal, pagkatapos ay gusto naming kontrolin ang polar na komposisyon ng ibabaw.
Ang libreng enerhiya sa ibabaw ay ang kabuuan ng lahat ng mga indibidwal na puwersa na kumikilos sa pagitan ng mga molekula.Mayroong ilang mga formula para sa libreng enerhiya sa ibabaw.Kung magpasya kaming tratuhin ang lahat ng di-nagkakalat na pwersa bilang mga polar na puwersa, ang pagkalkula ng libreng enerhiya sa ibabaw ay simple.Ang formula ay:
Sa paggawa ng maaasahang mga produkto, paggamot sa ibabaw, paglilinis at paghahanda, ang libreng enerhiya sa ibabaw ay kapareho ng enerhiya sa ibabaw.
Dahil sa mga kinakailangan sa produksyon na kasangkot sa iba't ibang mga proseso, tulad ng pagganap ng pagdirikit ng magkasanib na bahagi, ang wastong pagdirikit ng tinta sa plastik o ang pagganap ng patong ng patong na "paglilinis sa sarili" sa screen ng smartphone, lahat ay nakasalalay sa kontrol. ng mga katangian sa ibabaw.Samakatuwid, napakahalaga na maunawaan ang enerhiya sa ibabaw bilang resulta ng konsepto ng pagmamanupaktura.
Ang enerhiya sa ibabaw ay nagmumula sa iba't ibang paraan kung saan umaakit ang mga molekula sa isa't isa.Ang mga polar na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ay ang pinakamahalaga para sa proseso ng pagdirikit at paglilinis, dahil ang mga molecular-level na pakikipag-ugnayan na ito ay ang mga molekular na pakikipag-ugnayan na higit nating makokontrol sa pamamagitan ng paggamot sa ibabaw, paggiling, pag-sanding, paglilinis, pagpupunas o anumang iba pang paraan ng paghahanda sa ibabaw .
Ang kaalaman sa komposisyon ng polarity at dispersion at pag-igting sa ibabaw ay napakahalaga para sa pagbuo ng mga adhesive, inks at coatings.Gayunpaman, para sa mga produktong ginawa gamit ang adhesives, inks, paints at coatings, karaniwang kailangan lang nating bigyang pansin ang polar component ng surface energy, dahil isa ito sa apektado ng proseso ng pagmamanupaktura.
Ang pagsukat ng kabuuang enerhiya sa ibabaw ay medyo kumplikado at madaling kapitan ng pagkakamali.Gayunpaman, ang contact angle ng isang likido tulad ng tubig ay halos ganap na tinutukoy ng polar na bahagi ng enerhiya sa ibabaw.Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagsukat ng anggulo na ginawa ng taas ng isang patak ng tubig sa ibabaw, malalaman natin nang may kamangha-manghang katumpakan kung paano nagbabago ang polar component ng enerhiya sa ibabaw.Sa pangkalahatan, mas mataas ang enerhiya sa ibabaw, mas maliit ang anggulo na dulot ng mga patak ng tubig na napakaakit at kumakalat o basa.Ang mababang enerhiya sa ibabaw ay magsasanhi ng tubig sa butil at pag-urong sa maliliit na bula sa ibabaw, na bubuo ng mas malaking anggulo sa pakikipag-ugnay.Ang pagkakapare-pareho ng pagsukat ng anggulo ng contact na ito ay nauugnay sa enerhiya sa ibabaw at samakatuwid ay sa pagganap ng pagdirikit, na nagbibigay sa mga tagagawa ng maaasahan at paulit-ulit na paraan upang matiyak ang tibay ng kanilang mga produkto.
Upang matuto nang higit pa tungkol sa pagkontrol sa proseso ng pagmamanupaktura upang makamit ang mas mahuhulaan na mga resulta, i-download ang aming libreng e-book: I-verify ang predictable adhesion sa pagmamanupaktura sa pamamagitan ng proseso.Ang e-book na ito ay ang iyong gabay sa pagproseso ng pagsubaybay gamit ang predictive analytics, isang proseso na nag-aalis ng lahat ng hula tungkol sa pagpapanatili ng kalidad sa ibabaw sa buong proseso ng pagbubuklod.
Oras ng post: Mar-29-2021