表面エネルギーの分類

材料の表面エネルギーの単位は、ダイン毎センチメートル (dyn/cm) で表されます。材料の表面エネルギーは、高表面エネルギー、中表面エネルギー、低表面エネルギーの3グループに分類できます。

高表面エネルギー

  • 高表面エネルギー

    表面の分子が非常に強く相互に引き合うため、液体の分子にもよくなじみます。そのため、このような材料は比較的容易に“濡れ”広がり、ひいては、容易に接合できます。高表面エネルギー材料は、表面エネルギーが数百~数千dyn/cmほどで、多くの金属やガラスが該当します。


中表面エネルギー

  • 中表面エネルギー

    相対的に、完全に”濡れ”広がり薄い皮膜になる状態と、完全に球状の液滴になる状態の中間の状態を、中表面エネルギーとします。このタイプの材料は、通常、36 dyn/cm~300 dyn/cmになります。エンジニアリングプラスチックの多くがこの範囲の表面エネルギーをもつほか、木や石、コンクリートなどの自然材料もこれに該当します。


低表面エネルギー

  • 低表面エネルギー

    低表面エネルギー材料の表面の分子は、非常に安定しています。他の分子、特に接着剤の分子には、ほとんど引き付けられません。表面エネルギーが36 dyn/cmより低い材料は、低表面エネルギーであると見なされ、難接着性の材料です。ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィンプラスチックと、ポリテトラフロオルエチレン (PTFE) などの「ノンスティック」表面(=フライパンなど焦げ付き防止加工された表面)が該当します。


プラスチック

プラスチック
  • 低表面エネルギープラスチック

    低表面エネルギープラスチックは、通常、柔らかく、低密度で、融点が低いプラスチックです。このような低表面エネルギー材料はお互いくっつく性質があり、液体をはじくため、難接合材料です。3Mでは、このような材料にも使える接着剤とテープを開発しています。

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  • エンジニアリングプラスチック

    エンジニアリングプラスチックは、製造において非常によく利用されています。低コストで頑強でありながら、軽量であり、特定のニーズに合わせて複雑な形状に容易に成形できます。エンジニアリングプラスチックは、低表面エネルギー材料よりも表面エネルギーが高いため、テープや接着剤が“濡れ”やすく、接着しやすくなっています。

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プラスチック、金属以外の材料

基本的に、プラスチックよりも表面エネルギーが高く、金属よりも表面エネルギーが低い、さまざまな材料が該当します。ガラスやセラミック、コンクリートなどの従来のテクノロジーのほか、木、革、布などの自然素材が、このカテゴリに含まれます。従来の材料は比較的接合しやすい特徴をもちますが、それぞれに考慮すべき点があります。

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プラスチック、金属以外の材料

金属

金属は強く、幅広い温度や環境で良好に使用できます。表面エネルギーが非常に高く、液体との接触性が良好なため、非常に“濡れ”やすいという特徴があります。ほとんどの接着剤とテープはほとんどの金属に接着するため、金属を接合するときは、さまざまな接着製品の選択肢があります。

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金属

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