JPS6160370B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6160370B2 JPS6160370B2 JP15149780A JP15149780A JPS6160370B2 JP S6160370 B2 JPS6160370 B2 JP S6160370B2 JP 15149780 A JP15149780 A JP 15149780A JP 15149780 A JP15149780 A JP 15149780A JP S6160370 B2 JPS6160370 B2 JP S6160370B2
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- JP
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- point
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- screen
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- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
- G01N13/02—Investigating surface tension of liquids
- G01N2013/0208—Investigating surface tension of liquids by measuring contact angle
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、固体に対する液体のぬれ性の実際的
測定法である。液体の固体面に対する接触角を簡
便に、かつ、精度よく測定する方法に関する。
測定法である。液体の固体面に対する接触角を簡
便に、かつ、精度よく測定する方法に関する。
ぬれの現象には、付着ぬれ、拡張ぬれ、浸漬ぬ
れの３態があり、接触角は固液界面における液体
の付着ぬれの程度を測る尺度として知られてい
る。付着ぬれの関与する問題としては、広い工業
的分野があり、たとえば、界面活性剤、金属の表
面処理、印刷インキ、塗料、接着剤、浮遊選鉱等
が挙げられる。
れの３態があり、接触角は固液界面における液体
の付着ぬれの程度を測る尺度として知られてい
る。付着ぬれの関与する問題としては、広い工業
的分野があり、たとえば、界面活性剤、金属の表
面処理、印刷インキ、塗料、接着剤、浮遊選鉱等
が挙げられる。
接触角を測定する方法として広く行なわれてい
るのは、固体板面上に滴下した微小な液滴をレン
ズ系で拡大し、ゴニオメーターで直接測角する方
法である。これは液滴法と呼ばれ、広く普及して
いる方法である。この方法は接触角を読み取る際
に、接線の引き方に個人差があり、測定誤差が生
じ易い欠点がある。
るのは、固体板面上に滴下した微小な液滴をレン
ズ系で拡大し、ゴニオメーターで直接測角する方
法である。これは液滴法と呼ばれ、広く普及して
いる方法である。この方法は接触角を読み取る際
に、接線の引き方に個人差があり、測定誤差が生
じ易い欠点がある。
本発明は、この液滴法の改良をはかつたもので
あり、固一液接触部にレーザ光線を照射し、その
反射光によつて接触角を拡大して測定するように
したものである。
あり、固一液接触部にレーザ光線を照射し、その
反射光によつて接触角を拡大して測定するように
したものである。
以下、図面を用いて本発明の測定方法を説明す
る。
る。
第１図において、固体試料板１の表面上に液体
試料の液滴２を形成し、固体試料板１の前方に置
かれたレーザー装置３から発射したレーザー光線
４を固体試料板１の表面と平行かつ接するように
固一液接触部に照射する。固体試料板１の後方に
入射レーザー光線４と垂直なスクリーン５を置い
て投影すると、スクリーン５上に液滴２の影６と
液滴２の表面で反射されたレーザー光線の像が得
られる。反射レーザー光線の像の側縁部７と固体
試料板１の表面とのなす角αを測定すると、接触
角θは θ＝90゜−α の関係で得られる。このとき、側縁部７の線は明
るく輝いて見えるため読み取り易く、また、液滴
の影６に近い部分は広い範囲で直線とみなせるの
で読取誤差が少なく、測定値の再現性が良好であ
る。
試料の液滴２を形成し、固体試料板１の前方に置
かれたレーザー装置３から発射したレーザー光線
４を固体試料板１の表面と平行かつ接するように
固一液接触部に照射する。固体試料板１の後方に
入射レーザー光線４と垂直なスクリーン５を置い
て投影すると、スクリーン５上に液滴２の影６と
液滴２の表面で反射されたレーザー光線の像が得
られる。反射レーザー光線の像の側縁部７と固体
試料板１の表面とのなす角αを測定すると、接触
角θは θ＝90゜−α の関係で得られる。このとき、側縁部７の線は明
るく輝いて見えるため読み取り易く、また、液滴
の影６に近い部分は広い範囲で直線とみなせるの
で読取誤差が少なく、測定値の再現性が良好であ
る。
つぎに、第２図を用いて、本測定方法の簡単な
幾何学的証明を与える。図において、は測定し
ようとする液滴の平面図、はその側面図、は
スクリーン上に投影された図形である。
幾何学的証明を与える。図において、は測定し
ようとする液滴の平面図、はその側面図、は
スクリーン上に投影された図形である。
液滴２が小さい場合には液滴２の表面は近似的
に球面とみなせる。Ｏは液滴２の球面の中心、
O′は、それに対応するスクリーン面上の点で
ある。
に球面とみなせる。Ｏは液滴２の球面の中心、
O′は、それに対応するスクリーン面上の点で
ある。
まず、液滴２の円周上で、入射レーザー光線
L1に接する点をＡとし、Ａ点を含んでレーザー
光線L1に垂直な平面と液滴２の表面との交線ａ
とすれば、ａ線上の点に入射したレーザー光線は
すべて入射角＝０で、液滴２の表面に接するか
ら、反射光のスクリーン面上への投影は液滴２
の影６に接するである。液滴２のＡ点に入射し
たレーザー光線L1は当然スクリーン面のA″点
に投影される。
L1に接する点をＡとし、Ａ点を含んでレーザー
光線L1に垂直な平面と液滴２の表面との交線ａ
とすれば、ａ線上の点に入射したレーザー光線は
すべて入射角＝０で、液滴２の表面に接するか
ら、反射光のスクリーン面上への投影は液滴２
の影６に接するである。液滴２のＡ点に入射し
たレーザー光線L1は当然スクリーン面のA″点
に投影される。
つぎに、液滴２の円筒上のＡ点のごく近くの点
をＢとし、Ｂ点に入射したレーザー光線をL2と
し、Ｂ点を含んでレーザー光線L2に垂直な平面
と液滴２の表面との交線をｂとし、交線ｂの中点
をｃとする。点ｃ上に入射したレーザー光線L3
の反射光は図上のc′点に投影される。この点
c′を図上に延長すると、ｃ点の反射光のスクリ
ーン面上への投影点が得られる。線Ｂ上の点
に入射するレーザー光線はすべて同じ入射角をも
つているから、スクリーン面上でO′を中心と
し点を含む円弧になる。
をＢとし、Ｂ点に入射したレーザー光線をL2と
し、Ｂ点を含んでレーザー光線L2に垂直な平面
と液滴２の表面との交線をｂとし、交線ｂの中点
をｃとする。点ｃ上に入射したレーザー光線L3
の反射光は図上のc′点に投影される。この点
c′を図上に延長すると、ｃ点の反射光のスクリ
ーン面上への投影点が得られる。線Ｂ上の点
に入射するレーザー光線はすべて同じ入射角をも
つているから、スクリーン面上でO′を中心と
し点を含む円弧になる。
さらに、液滴２の点Ｂに入射したレーザー光線
のスクリーン面上への投影を求める。点Ｂにお
ける球面の法線ベクトルをＨBとすると、反射の
法則から、点Ｂにおける反射光は入射光L2と法
線ベクトルＨBを含む平面内にある。この平面は
スクリーン面と垂直に交わり、スクリーン面
上でO′を通り、点B′を含む直線をなし、この直
線上に法線ベクトルＨBの射影H′Bが重なる。こ
の直線と前記の円弧との交点がＢ点における
反射光の投影である。円弧の上端がで、これ
より上方には反射光がないので暗くなる。スクリ
ーン面上で斜線の部分は反射光の行かない所で
ある。点Ｂが液滴２の外周上を点Ａを出発して右
廻りに回転すると、その反射光のスクリーン面
上の投影はA′点を出発してO′A′を含む直線に接
して移動することがわかる。したがつて、角度α
を測定すると、θ＝90゜−αから接触角θを求め
ることができる。とくに、液滴とスクリーンとの
距離を離すほど、角度αを精度よく測定すること
ができる。
のスクリーン面上への投影を求める。点Ｂにお
ける球面の法線ベクトルをＨBとすると、反射の
法則から、点Ｂにおける反射光は入射光L2と法
線ベクトルＨBを含む平面内にある。この平面は
スクリーン面と垂直に交わり、スクリーン面
上でO′を通り、点B′を含む直線をなし、この直
線上に法線ベクトルＨBの射影H′Bが重なる。こ
の直線と前記の円弧との交点がＢ点における
反射光の投影である。円弧の上端がで、これ
より上方には反射光がないので暗くなる。スクリ
ーン面上で斜線の部分は反射光の行かない所で
ある。点Ｂが液滴２の外周上を点Ａを出発して右
廻りに回転すると、その反射光のスクリーン面
上の投影はA′点を出発してO′A′を含む直線に接
して移動することがわかる。したがつて、角度α
を測定すると、θ＝90゜−αから接触角θを求め
ることができる。とくに、液滴とスクリーンとの
距離を離すほど、角度αを精度よく測定すること
ができる。
以下に実際の測定例を示す。
実施例 １
表面研磨したガラス板上に、20μのポリメタ
クリル酸メチルの３％エチルセロソルブアセテー
ト溶液の液滴を作り、ガラス板を水平に固定し
た。この液滴にガラス板面に接するようにHe―
Neレーザーの6328Åを照射した。液滴の後方50
cmの所にレーザービームと垂直なスクリーンを置
き投影したところ、スクリーン上に第３図に示す
ような反射光による図形が得られた。すなわち、
液滴の影部６は暗く、その上部の曲線に囲まれた
部分８は明るかつた。明部８の側縁部７は、液滴
の影部６の端を通る直線９に接するように比較的
長い直線部を形成し、水平線に対して59゜の角度
をなしていた。したがつて、接触角θは90゜−59
゜＝31゜と計算された。
クリル酸メチルの３％エチルセロソルブアセテー
ト溶液の液滴を作り、ガラス板を水平に固定し
た。この液滴にガラス板面に接するようにHe―
Neレーザーの6328Åを照射した。液滴の後方50
cmの所にレーザービームと垂直なスクリーンを置
き投影したところ、スクリーン上に第３図に示す
ような反射光による図形が得られた。すなわち、
液滴の影部６は暗く、その上部の曲線に囲まれた
部分８は明るかつた。明部８の側縁部７は、液滴
の影部６の端を通る直線９に接するように比較的
長い直線部を形成し、水平線に対して59゜の角度
をなしていた。したがつて、接触角θは90゜−59
゜＝31゜と計算された。
以上説明したように、本発明によれば、従来法
に比べて容易に、しかも精度よく接触角を測定す
ることができる。
に比べて容易に、しかも精度よく接触角を測定す
ることができる。
第１図は本発明の接触角測定方法の説明図、第
２図は本発明の接触角測定方法の幾何学的証明を
与えるための説明図、第３図は本発明の測定方法
によりスクリーン上に投影された図形を示す図で
ある。 図において、１…固体試料板、２…液体試料の
液滴、３…レーザー装置、４…レーザー光線、５
…スクリーン、６…液滴２の影、７…反射レーザ
ー光線の像の側縁部、８…反射レーザー光線像の
明部。
２図は本発明の接触角測定方法の幾何学的証明を
与えるための説明図、第３図は本発明の測定方法
によりスクリーン上に投影された図形を示す図で
ある。 図において、１…固体試料板、２…液体試料の
液滴、３…レーザー装置、４…レーザー光線、５
…スクリーン、６…液滴２の影、７…反射レーザ
ー光線の像の側縁部、８…反射レーザー光線像の
明部。
Claims (1)
- １ 水平に保持された固体試料板の表面に形成し
た液体試料の液滴に対し、互いに平行なレーザー
光線を前記固体試料板の表面に平行に、かつ該表
面に接するように前記液滴の前方から入射させ前
記液滴の側縁部を照射し、前記液滴による前記レ
ーザー光線の反射光を前記液滴の後方に前記レー
ザー光線に対して垂直に置かれたスクリーン上に
投影し、該投影光線像の接線と前記固体試料表面
とのなす角度を測定し、接触角を求めることを特
徴とする接触角測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15149780A JPS5776439A (en) | 1980-10-30 | 1980-10-30 | Method for measurement of contact angle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15149780A JPS5776439A (en) | 1980-10-30 | 1980-10-30 | Method for measurement of contact angle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5776439A JPS5776439A (en) | 1982-05-13 |
| JPS6160370B2 true JPS6160370B2 (ja) | 1986-12-20 |
Family
ID=15519788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15149780A Granted JPS5776439A (en) | 1980-10-30 | 1980-10-30 | Method for measurement of contact angle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5776439A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6085353A (ja) * | 1983-10-17 | 1985-05-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 接触角測定方法 |
| FR2645645B1 (fr) * | 1989-04-06 | 1991-07-12 | Photonetics | Perfectionnements aux procedes et dispositifs pour determiner l'angle de contact d'une goutte de liquide posee sur un substrat |
| JP5418941B2 (ja) * | 2009-08-04 | 2014-02-19 | 日本曹達株式会社 | 基材上に形成された膜の検査方法 |
-
1980
- 1980-10-30 JP JP15149780A patent/JPS5776439A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5776439A (en) | 1982-05-13 |
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