測定原理(動的接触角)

主な動的接触角の測定原理をご紹介します。

固体表面に液滴を着液後、液を注入したり吸入したりする際の挙動を測定する方法です。 通常の静的な接触角では、着液後数秒で平衡状態になります(図1)。 その後、液を注入すると液滴は膨らんでいきます。その際の接触角(図2、 θ A )を前進接触角(advancing contact angle)と呼びます。

接触角(静止状態)
図1
動的接触角(拡張時)
図2
動的接触角(収縮時)
図3

また、反対に液を吸入すると液滴は縮小しますので、その際の接触角(図3、 θ R )を後退接触角(receding contact angle)と呼びます。

θ A - θ R を濡れのヒステリシス(接触角のヒステリシス contact angle hysteresis)と呼び、固体表面の粗さや不均一性の指標として用いることができます。

拡張/収縮法による動的接触角の測定には、通常の接触角計にオートディスペンサを用いることによって測定することができます。

傾斜法(滑落法、転落法、Sliding Method、Measurement on a slope)とは、液滴を水平にした固体表面に着液後、傾斜させる際の挙動を測定する方法です。

水平状態から徐々に傾けていくと液滴はある傾斜角度から滑りだします。この角度を滑落角(転落角、sliding angle、図4: α )といい、その際の液滴の前方の接触角を前進接触角(advancing contact angle、図4: θ A )、後方の接触角を後退接触角(receding contact angle、図4: θ R )と呼びます。

前進接触角・後退角接触角と滑落角
図4:前進接触角・後退接触角と滑落角
  • 前進接触角: θ A
  • 後退接触角: θ R
  • 滑落角: α

傾斜法の測定で得られるデータとしては、下記の測定値を取得できます。

  • 前進接触角(前進角)
  • 後退接触角(後退角)
  • 滑落角(転落角)
  • 着液後の液滴の直径
  • 液滴の滑落速度(μm/s)/加速度(μm/s2

傾斜法による測定は、通常の接触角計に傾斜ユニット(TBU-100)を組み合わせて行います。

B100W+TBU-100
装置構成:接触角計B100W、傾斜ユニットTBU-100

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