JPH0511778B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は各種液体の表面張力の測定に関し、特
に連続工程に使用される液の表面張力測定に適し
た表面張力測定装置に関する。 （発明の背景） 表面張力測定法は、数多く知られており、以下
毛管（上昇、圧力）法、泡圧法、輪環法、ウイル
ヘルミ（Wilhelmy）法、静滴（泡）法、振動ジ
エツト法、液滴法等種々あるが、最も簡便で広く
行われており、更には自動測定という観点から利
用されているのが液滴法である。 液滴法には、液重法と液容法とがあるが、いづ
れもノズル先端から液滴を形成させ、表面張力を
求めようとするものである。 周知のように液滴法では垂直なノズルの先端よ
り滴下する液滴の重量と、ノズル先端周囲長（一
般には円周）に沿つて上方に作用する表面張力と
の釣合として表面張力が求められるが、実際に滴
下する液量は先端に形成された液滴の一部であり
且つ先端より離脱滴下する状況は液滴の形のゆら
ぎ、後続して滴下する小滴の発生など誤差の要因
を様々に蔵している。 従つて液滴法による測定で注意を要することと
して、「実験化学講座」７界面化学〔日本化学会
編、丸善）に記述の如く、液滴の生成、落下は、
できるだけ徐々に行なうことが必要とされるが、
実際には有限の速度で行う結果、溶液によつては
更に平衡表面張力よりのずれが入つてくるため、
平衡表面張力を測定しようとする場合大きな誤差
となる。 すなわち、界面活性剤濃度がミセル濃度
（CMC）未満の溶液や、界面配向速度の遅い界面
活性剤適用溶液の場合、液滴法による平衡表面張
力測定は困難である。 （発明の目的） 本発明の目的は、濃度がミセル濃度（CMC）
未満或は界面配向性の遅い界面活性剤溶液を含め
た各種液体の少くとも平衡表面張力と看做される
測定値がえられる液滴法表面張力測定装置を提供
することである。 （発明の構成その作用） 前記した本発明の目的は、液滴法による表面張
力測定に於て、液滴形成ノズル先端部に毛細溝を
リング状にめぐらし、且つ液滴の滴下方向に沿つ
て詳毛細溝を越えた側のノズル外径が越えない側
のノズル外径より小である多段先端を有する表面
張力測定装置によつて達成される。 次に本発明の態様を図を用いて説明する。 第２図に液滴法で従来一般に用いられる測定管
を示した。同図ａに於て２１はノズル、２２は液
溜、２３は流量調節のためのバルブである。液溜
２２の上下の管部には目盛が刻まれ流出量の検知
に用いられるものもある。 同図ｂはノズル先端に於ける液滴の形成状況を
示している。 また第３図には従来の液滴法に用いられるノズ
ルの先端の形状の例としてイ，ロ及びハを示し
た。例ハの形状のものが最も一般的に用いられ
る。 液滴法に於て重要であり、且つ同時に問題点は
第２図ｂの破線円で囲んだノズル先端の外周縁に
於る気−液界面の状態にある。 液滴形成のためにノズル先端から液がゆつくり
と液滴内に供給されると前記外周縁の気−液界面
は開裂しながら更新されてゆく。この時平衡表面
張力になりにくい溶液、例えばミセル濃度
（CMC）に満たない界面活性性溶質濃度の溶液或
は界面配向速度の遅い部類の界面活性剤溶液の表
面張力測定では更新状況によつて大きな影響を受
け測定値にバイアスとばらつきを生じ易く、精度
高く且つ希薄溶液の測定に関し定評のあるウイル
ヘルミ（Wilhelmy）法による測定値から大きく
背馳する結果を与える。 本発明は、これらの欠点を極力排除したもので
あつて第１図に本発明に係るノズル先端の断面図
を示す。図に示した例は２段先端を有するノズル
である。 同図に於て１１は測定管の先に設けられたノズ
ル、１１１はリング状毛細溝、１１２は先端リン
グである。更にａは先端リングの外径、ｂはノズ
ル外径、ｃはノズル及び先端リングの内径であ
る。またｄは毛細溝１１１の溝幅、ｅは先端リン
グ１１２の厚みである。 これらａ，ｂ，ｃ，ｄ及びｅは、測定対象の液
の特性、測定に許される所要時間によつて異つて
くるけれども液滴容積と液滴半径の３乗との比を
補正項として用いるハーキンス・ブラウン
（Harkins−Brown）の補正表の最も好ましい範
囲に収まるように実験的に定められる。２段先端
の場合ａ＝3.0〜4.0mm、ｂ＝5.0〜6.0mm、ｃ≒1.0
mm、ｄ＝0.5〜1.0mm及びｅ＝0.2〜0.5mmの範囲が
実用上有用である。 またノズル先端の材質は、測定対象液に濡れる
ものであれば金属、ガラス、合成樹脂或は濡れる
よう表面加工されたもの等何でもよいが実用上金
属が好ましい。 （実施例） 次に実施例により本発明を具体的に説明する。 実施例 １ 下記仕様のステンレス製２段先端ノズルを用い
測定対象液として平衡表面張力に速かに達するベ
ンゼン、界面配向速度の遅い界面活性剤のサポニ
ン（10％）溶液を用い、また本発明及びウイルヘ
ルミ法による装置並びに第３図ハに示す切放し先
端を有するノズルを本発明に係るノズルに代えて
本発明の測定装置に装着して表面張力を測定し、
その結果を第１表に掲げた。

【表】 第１表に明らかなようにベンゼンに対しては３
者共よい一致を示すが、サポニンの例では本発明
による測定値がウイルヘルミ法に甚だ近い値を与
え、且つ測定値のばらつきに関しては該法の約1/
２で再現性のよい信頼すべき測定装置であること
を示している。一方、従来法では測定値に大きな
バイアスがあり、しかもばらつきが甚だ大きい。 また本発明装置のサポニンへの適用の場合、測
定所要時間は従来法の約1/4程度に短縮され測定
値の信頼性を併せれば甚だ有利である。 （発明の効果） 本発明のように毛細溝を差挟んで先端リングを
設けるノズル先端構造とすることにより、毛細溝
の毛細管効果、残留既成液表面層の助けにより液
滴の形成速度が速かで滴下する液滴の形状のゆら
ぎが少く、後続する小滴の発生がないことも加わ
つて信頼性の高い、しかも迅速な表面張力の測定
が可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる多段先端ノズルの１実
施例の断面図である。第２図は液滴法に用いる測
定管の１例の断面図、第３図は従来の液滴法に用
いるノズル例の断面を示す。 １１……ノズル、１１１……毛細溝、１１２…
…先端リング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液滴法による表面張力測定に於て、液滴形成
   ノズル先端部に毛細溝をリング状にめぐらし、且
   つ液滴の滴下方向に沿つて詳毛細溝を越えた側の
   ノズル外径が越えない側のノズル外径より小であ
   る多段先端を有する表面張力測定装置。