Classificare l'energia superficiale

Quindi conosci l'energia superficiale di un materiale in dynes per centimetro... e adesso? L'energia superficiale dei materiali può essere classificata in tre gruppi: alta, media e bassa energia superficiale.

Alta energia superficiale

Le molecole sulla superficie sono così fortemente attratte l'una dall'altra che sarà facile per loro essere attratte anche dalle molecole liquide. Di conseguenza, questi materiali sono relativamente facili da bagnare e, dunque, da fissare. I materiali ad alta energia superficiale hanno energie di superficie dell'ordine di 100 o 1000 dynes/cm e comprendono molti metalli e vetro.

Media energia superficiale

Tutto è relativo. In mezzo tra strati perfettamente bagnati e le gocce perfettamente sferiche, si posiziona l'energia superficiale media. Si tratta di materiali tipicamente da 36 dynes/cm fino a circa 300 dynes/cm. Molte materie plastiche hanno energie superficiali in questa gamma, così come materiali naturali come legno, pietra o cemento.

Bassa energia superficiale

Le molecole sulla superficie dei materiali a bassa energia superficiale si trovano nella condizione ideale così come sono. C'è pochissima attrazione per tutte le molecole, specialmente le molecole adesive. I materiali con energia superficiale sotto 36 dynes/cm sono considerati a bassa energia superficiale e sono particolarmente difficili da incollare. Questi includono plastiche poliolefiniche come polipropilene e polietilene, nonché superfici "antiaderenti" come politetrafluoroetilene (PTFE).

Energia superficiale dei diversi materiali

Richiama le categorie di legame del materiale e la gamma di energie superficiali per ciascuno (nella foto a destra). Per ciascuna di queste categorie esploreremo le energie superficiali per tipi di materiali comuni.

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Materie plastiche

Confronto tra le energie superficiali di diversi tipi di plastica.

Plastiche a bassa energia superficiale

Le plastiche a bassa energia superficiale (LSE) sono generalmente morbide, a bassa densità e hanno un basso punto di fusione. Questi materiali a bassa energia superficiale aderiscono e respingono i liquidi, rendendoli difficili da incollare. 3M ha progettato adesivi e nastri che funzionano, ma ci sono meno opzioni che si possono scegliere.

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Tecnoplastiche

Le tecnoplastiche sono molto comuni nella produzione: sono economiche, robuste e resistenti, ma sono anche leggere e facili da modellare in forme complicate per soddisfare esigenze specifiche. Le tecnoplastiche hanno energie superficiali più elevate rispetto alle plastiche LSE, quindi sono più facili da fissare e bagnare per nastri e adesivi.

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Materiali tradizionali

Si tratta di un gruppo ampio e variegato: fondamentalmente include molti elementi che hanno energie superficiali più elevate della plastica ma energie di superficie inferiori rispetto ai metalli. Questa categoria comprende vecchie tecnologie come vetro, ceramica e cemento nonché materiali naturali come legno, pelle e tessuto. I materiali tradizionali sono relativamente facili da fissare, ma ognuno ha le proprie caratteristiche.

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Questo grafico mostra i livelli di energia superficiale dei materiali tradizionali.

Metallo

I metalli sono forti e funzionano bene in un'ampia gamma di temperature e ambienti. Hanno energie superficiali molto elevate e sono aperti al contatto con liquidi e quindi molto facili da bagnare. La maggior parte degli adesivi e dei nastri aderiscono alla maggior parte dei metalli, quindi ogni volta che si lega il metallo si ha una vasta gamma di opzioni adesive.