พื้นฐานของวิทยาศาสตร์พื้นผิว
เมื่อออกแบบผลิตภัณฑ์ จะต้องเลือกวัสดุพื้นผิวด้วยเหตุผลหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพ ความสวยงาม น้ำหนัก หรือปัจจัยอื่นๆ การออกแบบชิ้นส่วนยังมีแนวโน้มที่จะกำหนดรูปทรงเรขาคณิตของข้อต่อที่ยึดติด ดังนั้น เมื่อเลือกกาว จำเป็นต้องทำความเข้าใจว่าสารเคมีของกาวทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของวัสดุพื้นผิวอย่างไร
“พื้นผิว” และ “พื้นผิว” อาจหมายถึงวัสดุที่ยึดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างชิ้นส่วน เช่น ไม้หรือเหล็ก ในทางเทคนิค พื้นผิวประกอบด้วยคุณสมบัติของวัสดุทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นคุณสมบัติโดยรวม เช่น ความยืดหยุ่นหรือการลดการสั่นสะเทือน รวมถึงคุณสมบัติของพื้นผิว เช่น ความทนทานต่อการเสียดสีหรือพื้นผิว โดยส่วนใหญ่แล้ว “พื้นผิว” และ “พื้นผิว” สามารถใช้แทนกันได้ในบริบทของการยึดติดด้วยกาว และหมายถึงส่วนเฉพาะที่คุณกำลังยึดติดจริง ๆ ซึ่งเป็นจุดที่กาวสัมผัสกัน
พื้นผิวเทียบกับปริมาณ
สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าพื้นผิวของวัสดุพิมพ์อาจมีพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างมากจากวัสดุพิมพ์โดยรวม ลองพิจารณาโลหะที่ทาสี: "พื้นผิว" คือสีที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างมาก ทั้งในระดับจุลภาคและระดับมหภาค จาก "วัสดุพิมพ์โดยรวม" ของโลหะ ต่อไปนี้คือตัวอย่างสามประการที่พื้นผิวของวัสดุพิมพ์มีพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างมากจากวัสดุพิมพ์โดยรวม
|
|
|
|
||
|
ไม้เคลือบเงา : ไม้ที่ยังไม่เสร็จสิ้นก็คือไม้เพียงเท่านั้น แต่หากไม้ได้รับการเคลือบเงาแล้ว กาวก็จะเกาะติดกับพื้นผิวเคลือบเงานั่นเอง |
เหล็กขึ้นสนิม : ในกรณีของเหล็กที่เป็นสนิม กาวจะเกาะติดกับเหล็กบางส่วนและออกไซด์ของเหล็กบางส่วน โดยปริมาณของสนิมและการเตรียมพื้นผิวนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณสนิม |
ชิ้นส่วนพลาสติกที่ผลิต : ชิ้นส่วนพลาสติกจำนวนมากถูกสร้างขึ้นโดยใช้สารปลดแม่พิมพ์เพื่ออำนวยความสะดวกในการผลิต หากไม่ถอดสารปลดแม่พิมพ์ออกก่อนทำการติดกาว กาวจะต้องสามารถติดกับสารปลดแม่พิมพ์ได้ |
ความสำคัญของการสัมผัสพื้นผิว
กาวช่วยสร้างพันธะที่เชื่อมวัสดุสองชิ้นเข้าด้วยกัน เพื่อให้ติดแน่นได้อย่างเหมาะสม สิ่งสำคัญคือกาวจะต้องสามารถสัมผัสกับพื้นผิวของวัสดุแต่ละชิ้นได้ ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการอื่นๆ เช่น การยึดด้วยกลไกซึ่งเจาะพื้นผิว หรือกระบวนการเชื่อมซึ่งวัสดุจะถูกหลอมรวมเข้าด้วยกัน
เพื่อให้สัมผัสกับพื้นผิวได้ดี กาวจะต้องมีคุณสมบัติที่เหมาะสม ซึ่งรวมถึงคุณสมบัติทางเคมีและความหนืด ซึ่งจะมีการกล่าวถึงรายละเอียดในบทความหัวข้ออื่นๆ แต่พื้นผิวจะต้องมีคุณสมบัติที่เหมาะสมด้วยเช่นกัน คุณสมบัติสามประการที่ระบุไว้ด้านล่าง (พลังงานพื้นผิว ความสะอาด และความหยาบ) เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการสร้างการสัมผัสที่ใกล้ชิด
|
|
พลังงานพื้นผิว วัสดุที่มีค่าพลังงานพื้นผิวต่ำจะต้านทานการไหลของกาว ทำให้ไม่สามารถสัมผัสกันอย่างใกล้ชิดได้ วัสดุที่มีค่าพลังงานพื้นผิวสูงจะรองรับการไหลของกาว ช่วยให้สัมผัสกันอย่างใกล้ชิดได้ คุณสามารถจับคู่กาวกับพลังงานพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ หรือปรับเปลี่ยนพลังงานพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ได้ด้วยการรองพื้น กัดกร่อน หรือวิธีอื่นๆ |
|
|
การพิจารณาเรื่องความสะอาด สิ่งสกปรก น้ำมัน จารบี หรือฝุ่นละอองอาจก่อตัวเป็นชั้นที่ทำให้กาวไม่สามารถสัมผัสกับพื้นผิวจริงของวัสดุได้อย่างเหมาะสม ปัญหาการปนเปื้อนบนพื้นผิวสามารถจัดการได้ 2 วิธี คือ ทำความสะอาดพื้นผิวให้ปราศจากสิ่งปนเปื้อนทั้งหมด หรืออาจใช้กาวที่ออกแบบมาให้เข้ากันได้กับระดับการปนเปื้อนที่กำหนด |
|
|
การยึดติดกับพื้นผิวขรุขระ ความหยาบสามารถเพิ่มพื้นที่รวมที่มีให้สำหรับการติดกาวได้ ทำให้ข้อต่อมีความแข็งแรงมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ความหยาบที่มากเกินไปอาจขัดขวางการไหลของกาวบนพื้นผิว กาวอาจปรับให้เข้ากับความหยาบของพื้นผิวได้โดยการปรับเปลี่ยนพื้นผิวหรือเลือกกาวที่เหมาะสมยิ่งขึ้น |
