Что такое адгезия и когезия

Сколько меда потребуется вам, чтобы повесить картину?

Взаимосвязь клейкости, когезии и адгезии делает склеивающие при надавливании адгезивы такими, какие они есть. Мы расскажем, почему это происходит.

Это должно на самом деле работать: подвешивание картины с помощью меда. Ведь мед не просто прилипает к пальцам. Он также приклеивает салфетку к пальцу, когда вы хотите вытереть мед. Он липнет! Но он не склеивает, говорят наши эксперты. Так происходит потому, что меду не хватает критической силы, которая имеется у склеивающего при надавливании адгезива на наших клейких лентах.

Клейкость

Мед обладает высокой липкостью, но малой прочностью склеивания

У склеивающего при надавливании адгезива задействуются три силы, благодаря которым происходит соединение: клейкость, когезия и адгезия. Клейкость – это то, что происходит, когда адгезив впервые контактирует с поверхностью, предназначенной для склеивания. Клейкостью описывается, насколько быстро должно быть создано клейкое соединение.

Существует, например, высокая клейкость, когда создается очень крепкое соединение при минимальном и чрезвычайно коротком контакте. При производстве бумаги, например, подобная высокая клейкость требуется тогда, когда машина протягивает 1,9 км бумаги в минуту, склеивающий при надавливании адгезив клейкой ленты должен склеивать чрезвычайно быстро при склеивании следующего рулона бумаги с концом законченного рулона без остановки машины. Мед тоже имеет очевидно выраженную клейкость: он прилипает, как только вы его касаетесь.

Адгезия

Адгезия описывает силу сцепления с поверхностью. Когезия – внутренняя сила адгезива, который должен выдерживать воздействие внешних сил без разрыва.

Второй силой, действующей в склеивающем при надавливании адгезиве, является адгезия. Как следует из перевода с латинского, она предполагает соединение. Точное определение: адгезия – это физическое притяжение или соединение двух материй, особенно макроскопически наблюдаемое притяжение разнородных материй. В случае с клейкой лентой, адгезия – это соединение, создаваемое между адгезивом и поверхностью. Адгезив с высокой адгезией особенно хорошо склеивается с поверхностями. У меда адгезия довольно высокая, поскольку мед приклеивается довольно хорошо.

Когезия

Третья и последняя сила, которую должен иметь склеивающий при надавливании адгезив: когезия. Когезия имеет латинское происхождение и означает «соединенное». Это внутренняя удерживающая сила адгезива, степень, с которой он сам прочно скрепляется. Высокая когезия означает, что адгезия особенно сильная, прочная и стабильная сама по себе. Кроме того, она очень устойчива к разрыву.

Это важно, например, когда клейкая лента должна стабильно удерживать большой вес, поскольку адгезив не может разорваться. Молекулы должны прочно связываться и крепко «держаться» друг за друга. Это явно не относится к меду, поскольку мед очень жидкий и разрывается особенно легко. Когезия меда слишком низкая.

Итак, мы нашли ответ: мед не является адгезивом в соответствии с нашим определением, поскольку у него отсутствует внутренняя удерживающая сила – когезия. Это значит, что ваша салфетка и руки будут все так же липнуть в дальнейшем. Но забудьте о подвешивании картины с помощью меда.

Баланс клейкости, когезии и адгезии определяется сферой применения ленты.

1. Временное применение

Клейкость и когезия подбираются с учетом области применения. Адгезия имеет второстепенную важность. Для множества областей применения требуется сбалансированное сочетание клейкости и когезии. Клейкость гарантирует мгновенную адгезию к основанию, в то время как когезия важна для удаления без следов. Для многих областей временного применения это важнее, чем высокая специфическая адгезия, которая проявила бы себя на высоком уровне (сопротивление отслаиванию).

• Временная/предварительная фиксация
• Временная защита поверхности
• Хорошая сила сцепления на деликатных поверхностях
• Удаление без следов
• Маскировка
• Ремонт
• Стойкость цвета и блеска

2. Перманентное применение

Адгезия и когезия подбираются с учетом области применения. Клейкость имеет второстепенную важность. Адгезивы в этой области характеризуются в основном сбалансированным сочетанием когезии и адгезии, создаваемым с учетом области применения. Важна долговечность соединения. Клейкость – сила сцепления с первого момента контакта – имеет второстепенное значение.

• Перманентное соединение и безопасное скрепление
• Хорошая устойчивость к старению/долговечность
• Подходит для гладких и шероховатых поверхностей
• Герметизация

3. Быстрое склеивание

Клейкость и адгезия подбираются с учетом области применения. Когезия имеет второстепенную важность. Для адгезивов в этой сфере важна мгновенная и прочная приклеиваемость. Поэтому требуется клейкость и/или адгезия. Так как в этой сфере обычно не идет речь о фиксации тяжелых грузов и отсутствует безусловное требование к удалению без остатка, когезия часто играет второстепенную роль.

• Быстрая адгезия
• Отсутствие постоянных тяжелых нагрузок

6.4. Когезия, адгезия, смачивание и растекание

Когезия (от лат. cohaesus – сцепленный, связанный). Диспергирование конденсированного тела сопровождается разрывом химических или межмолекулярных связей между составляющими его частицами, молекулами, атомами или ионами. Сцепление частей одного и того же однородного тела (жидкого или твердого) называется когезией. Свободная энергия разделения тела на части сечением в 1 м 2 и удаления их на такое расстояние, когда нарушается целостность тела, называется работой когезии (Ж_к). Каждая из двух образовавшихся поверхностей имеет свободную поверхностную энергию, равную а. Поэтому работу когезии определяют по формуле

где а – удельная свободная поверхностная энергия (для твердых тел) или поверхностное натяжение (для жидкостей) на границе раздела между конденсированной и газовой фазами. Единица измерения W_K – Дж/м .

Адгезия (от лат. adhaesio – прилипание, притяжение) – это процесс возникновения межмолекулярных взаимодействий между двумя приведенными в контакт разнородными фазами. Обратимая изотермическая работа, необходимая на разрыв образовавшихся связей между разнородными фазами на площади сечением 1 м 2 , называется работой адгезии (Ж,). Работу адгезии вычисляют по уравнению Дюпре:

где а_х — поверхностное натяжение на границе «первая фаза – газ»; ст₂ – удельная свободная поверхностная энергия на границе раздела «вторая фаза – газ»; о₁₂– межфазное натяжение на фанице между двумя фазами. Единица измерения

Из уравнения 6.27 следует, что на отрыв одной фазы от другой необходимо затрачивать тем больше работы, чем больше поверхностные натяжения исходных фаз и чем меньше межфазное натяжение на границе конденсированных фаз.

Рассмотрим работу адгезии на границе раздела между двумя жидкостями. При образовании межфазной границы между двумя не- смешивающимися жидкостями разной полярности межфазная энергия 0, то 0 90° и жидкость не смачивает поверхность – поверхность лиофобная (гидрофобная). Границей смачиваемости и несмачиваемости является cos 0 = 0 (0 = 90°) и при этом значении происходит инверсия смачиваемости.

Из уравнений (6.27) и (6.29) получается уравнение Дюпре – Юнга

Из последнего уравнения вытекает важное следствие, что изменяя поверхностное натяжение на границе «жидкость – газ» можно изменить работу адгезии. Поэтому одним из методов уменьшения работы адгезии является применение поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые снижают поверхностное натяжение жидкостей.

Растекание (полное смачивание) происходит при 0 = 0. При этом капля жидкости растекается по поверхности и образует тонкую пленку. Это происходит при выполнении соотношения а2 > о12 -I- аг.

Для количественной характеристики поведения жидкости на твердой поверхности используют коэффициент растекания (коэффициент Гаркинса) (/). Он определяется как разность работ адгезии и когезии

Если /> 0, го жидкость растекается по твердой поверхности. В случае/

Адгезия и когезия

Физическая сущность смачивания особенно хорошо определяется с помощью понятий адгезии и когезии, имеющих четкий физический смысл.

Адгезия – это энергия молекулярной связи между поверхностями двух соприкасаемых фаз. Количественно ее определяют работой, затрачиваемой на разделение тел в расчете на единицу площади. Сцепление же между молекулами (атомами, ионами) в объеме тела называется когезией. Соответственно силы, действующие между молекулами, находящимися в разных фазах, называют силами адгезии, а внутри фазы – силами когезии.

Различают адгезию между двумя жидкостями или твердыми телами, а также между твердыми телами и жидкостью. Характер последнего типа адгезии оказывает большое влияние на процессы капиллярного контроля, поскольку от него зависит смачивание пенетрантом контролируемой поверхности.

Термодинамической характеристикой адгезии является убыль свободной энергии на единицу площади адгезионного контакта в изотермическом обратимом процессе. Работа при адгезионном отрыве W_a сопровождается образованием двух единичных поверхностей и ликвидацией межфазной единичной поверхности.

Используя уравнением Дюпре, можно вычислить W_a по экспериментально измеренным значениям σ и cosθ. Оно показывает, что чем лучше смачивание, тем больше адгезия. Поскольку при разрыве поверхности жидкости образуются две новые поверхности со свободной поверхностной энергией σ, работу когезии W_к можно выразить как W_к = 2 σ.

Таким образом, адгезионные силы стремятся растянуть каплю жидкости на твердой поверхности, а когезионные силы – стянуть ее, препятствуя растяжению. Разность S = W_a – W_к определяет коэффициент растекания, и его величина играет важную роль при теоретическом исследовании процессов растекания жидкости по твердой поверхности.

Величина работы адгезии имеет большое значение при очистке контролируемой поверхности от загрязнений. Например, изменение свободной поверхностной энергии при отрыве частицы загрязнений от поверхности определяется как E = σ_зж + σ_иж – σ_из, где σ_зж, σ_иж, σ_из – соответственно удельная поверхностная энергия на межфазных границах «изделие – загрязнение», «изделие – жидкость» и «загрязнение – жидкость».

Отрыв частицы возможен при E > 0, откуда следует необходимое условие очистки поверхности от загрязнений: σ_из = σ_зж + σ_иж, откуда следует, что для уменьшения адгезии загрязнений к поверхности нужно максимально уменьшить σ_зж и σ_иж, сохраняя постоянной или даже увеличивая величину σ_иж.

Исходя из этого, в качестве моющих добавок необходимо выбирать поверхностно-активные вещества, адсорбирующиеся как на поверхности раздела «изделие – жидкость», так и на поверхности раздела «загрязнение – жидкость».

Источники:

http://www.tesatape.ru/wikitapia/skol-ko-meda-potrebuetsa-vam-ctoby-povesit-kartinu.html

http://ozlib.com/813251/himiya/kogeziya_adgeziya_smachivanie_rastekanie

http://ndt-testing.ru/adgezija-kogezija.html