ทำไมเทปติดยึดประเภทเดียวกันติดบนพื้นผิวต่างกันจึงมีแรงติดแน่นไม่เท่ากัน ทั้งหมดนี้ล้วนเป็นคำถามเกี่ยวกับพลังงานพื้นผิวและแรงตึงผิวของพื้นผิว การทดสอบด้วยหมึกและรายละเอียดข้อมูลที่จำเป็นจะช่วยคุณวาดภาพออกว่าสารติดยึดจะเกาะและติดกับพื้นผิวได้ดีอย่างไร
คุณจะมองเข้าไปในอนาคตด้วยลูกหมึกได้อย่างไร
แรงตึงผิวของพื้นผิวเป็นตัวกำหนดว่าเทปติดยึดจะติดกับพื้นผิวได้แน่นขนาดใด “การทดสอบด้วยหมึก” แสดงให้เห็นเรื่องนี้
แรงตึงผิวของพื้นผิวของโมเลกุลน้ำ
พื้นผิว: แรงตึงผิว และ พลังงาน
แรงตึงผิวของพื้นผิว และ พลังงานพื้นผิว เป็นสองสิ่งที่ต่างกัน คุณสามารถนึกภาพออกได้ง่ายมาก: ในของเหลว โมเลกุลเคลื่อนที่ไปทุกทิศทาง แรงภายในโมเลกุลต่างทำให้กันและกันเป็นกลางทั้งหมด แต่บนพื้นผิว สิ่งนี้จะต่างกัน: ที่นี่ แรงภายในโมเลกุลมีการกระทำจากด้านบน โมเลกุลเคลื่อนที่เข้าภายใน ลงไปในน้ำ
ก่อตัวเป็น “ผิว” บนด้านนอก ซึ่งจะยึดติดด้วยกันในอากาศด้วยแรงตึงผิวของพื้นผิว แรงตึงผิวของพื้นผิวเป็นเหตุผลที่ทำให้ของเหลวต้องการรักษาพื้นผิวของตนให้เล็กที่สุดเท่าที่ทำได้ นี่คือเหตุผลที่ว่าเพราะเหตุใดหยดหมึกจึงสามารถรับรูปลูกกลมที่สมบูรณ์แบบได้ ส่วนพลังงานพื้นผิว เป็นเรื่องที่กลับกัน คือ เป็นจำนวนพลังงานที่จำเป็นต้องใช้ในการแยกพันธะเพื่อให้มีการสร้างพื้นผิวใหม่เกิดขึ้น คำสองคำนี้มักใช้เป็นคำพ้องความหมายสำหรับของเหลว
ของเหลวบนพื้นผิวที่มีพลังงานต่ำจะคงรูปทรงลูกกลมไว้ ของเหลวบนพื้นผิวที่มีพลังงานสูงจะไหลอย่างราบเรียบ ซึ่งหมายความว่า: ที่นี่เป็นที่ที่ดีสำหรับการติดเทป
พลังงานสูง พันธะเชื่อมติดแน่นหนา
พลังงานพื้นผิวของวัสดุเป็นเครื่องตัดสินว่าเทปติดยึดจะติดกับวัสดุนั้นได้ดีเพียงไร สิ่งต่อไปนี้ใช้ได้ในฐานะเป็นเรื่องของหลักการ: พลังงานพื้นผิวของวัสดุยิ่งสูงเท่าไร เทปติดยึดหรือสารติดยึดจะติดได้ยิ่งดีมากขึ้นกับวัสดุนั้น ที่เป็นเช่นนี้เพราะว่าพลังงานพื้นผิวระดับสูงให้การประกันว่าสารติดยึดสามารถสร้างพื้นผิวใหม่ได้อย่างรวดเร็ว และไหลแผ่กว้างไปทั่วพื้นผิว “กลอุบาย” ง่าย ๆ สำหรับการวัดพลังงานพื้นผิว คือ การทดสอบด้วยหมึก เรื่องนี้สรุปได้ง่าย ๆ ดังนี้ คือ บนพื้นผิวที่มีพลังงานพื้นผิวสูง หมึกจะไหลไปอย่างราบเรียบเสมอกัน ดังนั้นสารติดยึดจะติดกับพิ้นผิวหน้านี้ได้ง่าย ในกรณีที่พื้นผิวมีพลังงานพื้นผิวต่ำ หยดหมึกจะยังคงจับตัวเป็นลูกกลมและไหลกลิ้งออกไป สารติดยึดติดกับพื้นผิวนี้ได้ไม่ดีเหมือนกับพื้นผิวแบบข้างต้น
จุดยอดของลูกกลมหมึก
นี่คือวิธีที่ทำให้คุณหยั่งรู้อนาคตได้ด้วยลูกกลมหมึก: การวัดแรงตึงผิวของพื้นผิวจะช่วยคุณได้มากถ้าคุณยังไม่มั่นใจเต็มที่ว่าคุณสมบัติของพื้นผิวที่คุณต้องการติดเป็นอย่างไร การทดสอบ แรงตึงผิวของพื้นผิวด้วยหมึก เป็นเครื่องมือที่ไว้วางใจได้ในสถานการณ์เช่นนี้ เพราะว่าการทดสอบนี้ทำได้รวดเร็วและง่าย สิ่งที่ดีที่สุด คือ คุณสามารถวัดแรงตึงผิวของพื้นผิวได้โดยไม่ยากลำบากที่บ้านด้วย คุณเพียงแต่ต้องหยดหมึกจำนวนหนึ่งลงบนพื้นผิวหน้าแล้วสังเกตดูว่าหยดหมึกก่อตัวเป็นรูปหรือสลายตัวออกไป เพราะว่าสารติดยึดจะทำกิริยาในทำนองเดียวกันนี้: คือ จะไหลแผ่กว้างออกไปบนผิวหน้าหรือไม่
ที่ไหนจะยุดติดได้ดีที่สุด
พื้นผิวที่มีพลังงานต่ำ เช่น พลาสติก ติดเข้าด้วยลำบาก – หยดหมึกจะไหลออกจากพื้นผิว หลักการนี้ใช้ได้กับสารติดยึด พื้นผิวที่มีพลังงานต่ำ อย่างเช่น ใยสังเคราะห์ เป็นต้น เป็นการท้าทายพิเศษ ถ้าคุณเลือกเทปติดยึดที่เหมาะสมน้อยกว่า เทปจะลอกออกได้ง่ายขึ้น พื้นผิวติดยากที่มีคุณสมบัติการติดยึดต่ำ ได้แก่ โพลีเอทิลีน (PE) โพลีสไตรีน (PS) พอลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE) พอลิโพรพิลีน (PP) ซิลิโคน หรือ การเคลือบด้วยฝุ่น
ในทางกลับกัน มีวัสดุที่มีพื้นผิวพลังสูง สารติดยึดติดเข้ากับวัสดุนี้ได้ดีมาก สารติดยึดแผ่ออกไปได้กว้างและราบเสมอกันบนพื้นผิว พื้นผิวพลังสูงได้แก่ เหล็กกล้า อะลูมิเนียม โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) และ โพลีคาร์บอเนต (PC) สารติดยึดติดกับวัสดุเหล่านี้ได้ง่ายมากและวางใจได้
แต่ก็มีวิธีแก้ปัญหาสำหรับผู้ที่ต้องการติดสารติดยึดเข้ากับพื้นผิวที่มีแรงตึงผิวของพื้นผิวต่ำ ผลของการวัดไม่เป็นเรื่องสำคัญของพันธะการติดยึดที่ได้ผลออกมา แรงตึงผิวของพื้นผิวสามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่ายด้วยสารเคลือบ โดยจะเพิ่มพลังงานพื้นผิวทางเคมีและประกันว่าสารติดยึดสามารถติดได้ดี อีกประการหนึ่ง คือ การทำความสะอาดและขจัดไขมันบนพื้นผิวออกอย่างหมดจดจะสร้างความมหัศจรรย์บ่อยครั้ง พลังงานพื้นผิวเปลี่ยนแปลงที่นี่เหมือนกัน
ไม่กลมดี อย่างนั้นหรือ ดีมาก!
หลักสำคัญ คือ การทดสอบแรงตึงผิวของพื้นผิวด้วยหมึกบอกเรื่องหนึ่งที่สำคัญเหนือสิ่งใดให้คุณทราบ คือ ถ้าสารติดยึดไม่ต้องการกลับเป็นลูกกลมขนาดเล็กที่มองเห็นได้โดยกล้องจุลทรรศน์อย่างเร็วที่สุดเท่าที่ทำได้ ถ้าสารกระจายตัวได้ดี และถ้าไม่ “กลมรอบ” บนเทปติดยึดแล้ว คุณได้ค้นพบคู่หูที่สมบูรณ์แบบสำหรับพื้นผิวที่คุณต้องการติด
