DE10233696A1

DE10233696A1 - Material wetting properties determination method in which air bubbles are emitted onto the surface of an immersed test-piece through a capillary tube and the bubble pressure or formation speed used as a wetting property measure

Info

Publication number: DE10233696A1
Application number: DE2002133696
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Haberland; Frank Dr.-Ing. Hollstein
Original assignee: Techno Coat Oberflachentechnik GmbH; Sita Messtechnik GmbH
Current assignee: Techno Coat Oberflachentechnik GmbH; Sita Messtechnik GmbH
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: DE10233696B4

Abstract

Method for determining the wetting properties of the surface of a test-piece immersed in liquid by blowing bubbles through a capillary tube onto the surface of the test-piece. The maximum bubble pressure or the bubble formation speed is then used as an indicator for the wetting properties of the surface. The invention also relates to a corresponding device for method implementation with a capillary tube for emission of bubbles onto the surface of a test-piece. The outlet of the tube is held at such a distance from the surface that the diameter of the bubbles is always less than the internal diameter of the tube. An Independent claim is made for a method for determining the wetting properties of a test-piece surface in which a liquid droplet is forced through a cannula onto the dry surface of a sample and the pressure necessary to cause wetting is measured and used as a measure for wetting behavior.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Benetzungseigenschaften der Oberfläche eines Materials.The invention relates to a method and a device for determining the wetting properties of the surface of a material.

Für viele Fertigungsprozesse und Erzeugnisse ist die Kenntnis über die Eigenschaften der Oberfläche eines Materials von großem Interesse. Ein wesentlicher Parameter ist dabei das Benetzungsvermögen einer Oberfläche. Das Benetzungsvermögen weist beispielsweise auf die Reinheit einer Oberfläche hin, wie eines zu behandelnden Metallteils oder eines zu verarbeitenden Halbleiterwafers.For Many manufacturing processes and products is knowledge of the Surface properties a material of great Interest. An important parameter is the wetting ability of a Surface. The wetting ability shows for example the cleanliness of a surface, such as one to be treated Metal part or a semiconductor wafer to be processed.

Eine seit langem genutzte Erscheinung als quantitativer Ausdruck für das Benetzungsvermögen einer Oberfläche durch eine Flüssigkeit ist der Gleichgewichts-Randwinkel, den ein Testtropfen der Flüssigkeit auf einer Oberfläche ausbildet. Da die Benetzung einer Oberfläche häufig Unregelmäßigkeiten aufweist, sind für eine hinreichend genaue Bestimmung des Benetzungsvermögens eine größere Zahl von Testtropfen auszumessen.A long-used appearance as a quantitative expression for the wetting ability of a surface through a liquid is the equilibrium contact angle that a test drop of the liquid on one surface formed. Since the wetting of a surface often shows irregularities, are for a sufficiently precise determination of the wetting ability larger number of Measure test drops.

Aus der DE 2 053 390 A1 ist hierzu ein Verfahren bekannt, bei dem auf die zu untersuchende Oberfläche Flüssigkeitstropfen aufgebracht und gleichzeitig beleuchtet werden und der Beleuchtungswinkel bis zum Erreichen des Grenzwinkels der Reflexion zum Beobachter verändert wird. Hierdurch kann mit einer Beobachtungsserie das Benetzungsvermögen eines größeren Oberflächenbereichs registriert werden.From the DE 2 053 390 A1 For this purpose, a method is known in which liquid drops are applied to the surface to be examined and simultaneously illuminated and the illumination angle is changed until the critical angle of reflection to the observer is reached. In this way, the wetting ability of a larger surface area can be registered with an observation series.

Weitere Verfahren zur optischen Messung der Grenzflächenspannung zwischen einem Testtropfen und einer zu untersuchenden Unterlage sind in DE 35 42 928 C2 , DE 197 54 765 C1 , DE 100 22 503 A1 , EP 0 715 162 A1 und US 36 18 374 A angegeben.Further methods for the optical measurement of the interfacial tension between a test drop and a surface to be examined are shown in DE 35 42 928 C2 . DE 197 54 765 C1 . DE 100 22 503 A1 . EP 0 715 162 A1 and US 36 18 374 A specified.

Alle genannten Vorrichtungen beruhen auf einer rein statischen Messung des Randwinkels zwischen einem Testtropfen und einer Unterlage auf optischem Wege.All devices mentioned are based on a purely static measurement of the contact angle between one Test drops and a base optically.

Aus DE 199 55 986 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren und eine Vorrichtung zur dynamischen Beobachtung von dünnen Benetzungsfilmen auf beliebigen Oberflächen bekannt. Hierfür wird ein gasdichter Aufsatz mit regelbaren Innendruck verwendet, wobei sich unterhalb des Aufsatzes eine Kapillare befindet, durch die sich bei Druckerhöhung im Aufsatz eine Blase in einer Messflüssigkeit ausbildet, und wobei die Kapillare so angeordnet und konstruiert ist, dass durch sie hindurch der zu untersuchende Flüssigkeitsfilm mit einem Mikroskop beobachtet werden kann.Out DE 199 55 986 A1 a method and a device for the dynamic observation of thin wetting films on any surface is also known. For this purpose, a gas-tight attachment with adjustable internal pressure is used, whereby a capillary is located below the attachment, through which a bubble forms in a measuring liquid in the attachment when the pressure increases, and the capillary is arranged and constructed in such a way that the person to be examined passes through it Liquid film can be observed with a microscope.

Ferner ist aus DIN 53 364 eine rein empirisch entwickelte Testtintenmethode bekannt. Mit einem Pinsel wird eine Serie bekannter Testtinten in der Reihenfolge ihrer Oberflächenspannungen auf den zu untersuchenden Untergrund aufgebracht. Wenn eine Flüssigkeit nicht mehr benetzt, d. h. innerhalb zwei Sekunden sich wieder ansammelt, dann entspricht die "Oberflächenspannung" des Feststoffs der zuletzt verwendeten Tinte.Furthermore, DIN 53 364 is a pure one empirically developed test ink method known. With a brush becomes a series of well-known test inks in the order of their surface tensions applied to the surface to be examined. If a liquid no longer wetted, d. H. accumulates again within two seconds, then the "surface tension" corresponds the solid of the last used ink.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum statischen oder dynamischen Messen des Benetzungsvermögens einer Oberfläche ohne Gebrauch optischer oder geometrischer Messmittel anzugeben. Insbesondere soll die Vorrichtung als Handmessgerät oder Prozessmessgerät ausgebildet werden können, wobei letzteres ein automatisches Anzeigen, Aufzeichnen und Auswerten einer Vielzahl von Messwerten erlauben soll.The invention is based on the object Method and device for static or dynamic measurement of wetting ability a surface without specifying optical or geometric measuring equipment. In particular, the device is designed as a hand-held measuring device or process measuring device can be the latter being an automatic display, recording and evaluation allow a large number of measured values.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1, 4, 11 und 12 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausprägungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2, 3 und 5 bis 10 angegeben.The object is achieved by the in the independent claims 1, 4, 11 and 12 specified features solved. Advantageous further training and expressions are in the dependent claims 2, 3 and 5 to 10.

Indem auf anspruchsvolle optische Erfassungs- oder Auswerteeinheiten verzichtet wird, gestalten sich das Verfahren und die Vorrichtung anwenderfreundlich und preiswert. Die Messergebnisse hängen in keiner Weise mehr von subjektiven Einflüssen ab, wie sie von Beobachter zu Beobachter oder auch von Messung zu Messung durch ein und denselben Beobachter bei optischen Auswerteverfahren unvermeidbar sind. Bei einer fotographischen Aufzeichnung wären immerhin noch diese Aufzeichnungen auszuwerten. Die Erfindung erlaubt weiterhin ein Ausmessen von Oberflächen, die optisch nur sehr schwer oder überhaupt nicht erfasst werden können. Weiterhin ist mit einfachen Mitteln eine Automatisierung von Messungen möglich.By opting for sophisticated Registration or evaluation units are dispensed with the method and the device user-friendly and inexpensive. The measurement results hang no longer depend on subjective influences like those of observers to observers or from measurement to measurement by one and the same Observers in optical evaluation methods are inevitable. at a photographic record would still be these records evaluate. The invention further allows measurement of surfaces that optically very difficult or at all cannot be recorded. Farther automation of measurements is possible with simple means.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is based on an embodiment are explained in more detail. In the associated The drawings show:

1 eine erste prinzipielle Darstellung einer Messanordnung, 1 a first basic illustration of a measuring arrangement,

2 eine zweite prinzipielle Darstellung einer Messanordnung, 2 a second basic representation of a measuring arrangement,

3 eine dritte prinzipielle Darstellung einer Messanordnung, 3 a third basic representation of a measuring arrangement,

4 eine schematische Darstellung eines Messvorgangs auf einer Oberfläche mit schlechten Benetzungseigenschaften und 4 a schematic representation of a measurement process on a surface with poor wetting properties and

5 im Vergleich zu 4 eine schematische Darstellung eines Messvorgangs auf einer Oberfläche mit guten Benetzungseigenschaften. 5 compared to 4 a schematic representation of a measurement process on a surface with good wetting properties.

In einem Messgefäß 1 befindet sich eine Flüssigkeit bekannter Oberflächenspannung und bekannter Temperatur. Die Flüssigkeit ist im Beispiel Leitungswasser und hat demzufolge eine Oberflächenspannung von δ = 72,8 mN/m bei 20°C. Im Messgefäß 1 ist ein Auflager 2 für einen Prüfling 3 vorgesehen. Das Auflager 2 hat die Aufgabe, dafür zu sorgen, dass der Prüfling 3 in einer definierten Eintauchtiefe in Bezug zur Wasseroberfläche und damit auch zu einer lotrechten Kapillare 4 angeordnet ist, die auf den Prüfling 3 so weit abgesenkt ist, dass ihre Spitze die Oberfläche 5 des Prüflings berührt. Damit sind auch der Abstand zwischen der Kapillare 5 und der Oberfläche 5 des Prüflings 3 sowie der Blasenaustrittswinkel α an der Blasenaustrittsöffnung der Kapillare 4 auf einfache Weise definiert. Die Kapillare 4 ist beispielsweise aus Polyaryletherketon, einem Werkstoff mit einem stark hydrophoben Verhalten, der verhindert, dass unliebsam Flüssigkeit in die Kapillare 4 eindringt. Die Kapillarenwand verjüngt sich zur Spitze hin bis gegen Null, wodurch der Innenradius und der Außenradius der Kapillare 4 praktisch zusammenfallen und die Blase definierter ausgebildet wird. Der Radius beträgt an der Blasenaustrittsstelle beispielsweise 0,5 mm. Die Blasenaustrittsöffnung der Kapillare (4) sitzt nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gegen Federdruck an der Oberfläche (5) des Prüflings (3) auf.In a measuring vessel 1 there is a liquid of known surface tension and temperature. In the example, the liquid is tap water and therefore has a surface tension of δ = 72.8 mN / m at 20 ° C. In the measuring vessel 1 is a support 2 for a candidate 3 intended. The support 2 has the task of ensuring that the examinee 3 at a defined immersion depth in relation to the water surface and thus also to a vertical capillary 4 is arranged on the test specimen 3 is lowered so far that its tip is the surface 5 touched by the examinee. This is also the distance between the capillary 5 and the surface 5 of the examinee 3 and the bubble exit angle α at the bubble exit opening of the capillary 4 easily defined. The capillary 4 is, for example, made of polyaryl ether ketone, a material with a highly hydrophobic behavior that prevents unpleasant liquid from entering the capillary 4 penetrates. The capillary wall tapers towards the tip to almost zero, which means the inner radius and the outer radius of the capillary 4 practically collapse and the bubble is more defined. The radius at the bubble exit point is, for example, 0.5 mm. The bubble outlet opening of the capillary ( 4 ) sits on the surface against spring pressure according to an advantageous embodiment of the invention ( 5 ) of the examinee ( 3 ) on.

Durch die Kapillare 4 werden in Anlehnung an ein Verfahren zur Messung der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit nach der Blasendruckmethode Luftblasen gedrückt. Mit dem Herausdrücken von Restflüssigkeit bzw. Luft aus einer Kapillare 4 steigt der Gasdruck in der Kapillare 4, bis die Gas/Flüssigkeits-Grenzfläche die Blasenaustrittsöffnung der Kapillare 4 erreicht.Through the capillary 4 Air bubbles are pressed based on a method for measuring the surface tension of a liquid using the bubble pressure method. By squeezing out residual liquid or air from a capillary 4 the gas pressure in the capillary rises 4 until the gas / liquid interface blocks the bubble outlet of the capillary 4 reached.

Bei der oben erwähnten Messung der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit nach der Blasendruckmethode werden die Blasen bis zur Halbkugelform (minimaler Radius der Blase) aufgebläht. Zu diesem Zeitpunkt erreicht der Blasendruck sein Maximum, beispielsweise 1000 Pa. Übersteigt dann der Blasenradius den Radius der Kapillare 4 an der Blasenaustrittstelle, fällt der Blasendruck deutlich ab. Der maximale Druck in der Gasblase ist direkt proportional zur bekannten Oberflächenspannung 6 des Wassers.In the above-mentioned measurement of the surface tension of a liquid using the bubble pressure method, the bubbles are inflated to the shape of a hemisphere (minimum radius of the bubble). At this point the bladder pressure reaches its maximum, for example 1000 Pa. Then the bubble radius exceeds the radius of the capillary 4 at the bladder outlet, the bladder pressure drops significantly. The maximum pressure in the gas bubble is directly proportional to the known surface tension 6 of the water.

Mit der messtechnischen Erfassung des maximalen Blasendrucks, der sich bei der Ausbildung einer Blase zwischen dem Rand der Kapillare 4 und der Oberfläche 5 eines Prüflings 3 ausbildet, kann erfindungsgemäß die Benetzungsfähigkeit des Prüflings 3 und damit unter Vergleich zu einer reinen Prüflingsoberfläche seine Verunreinigung ermittelt werden.With the measurement of the maximum bladder pressure that occurs when a blister forms between the edge of the capillary 4 and the surface 5 of a candidate 3 forms, according to the invention the wettability of the test specimen 3 and thus its contamination can be determined in comparison to a pure test specimen surface.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist wie gesagt die Oberflächenspannung der verwendeten Flüssigkeit (z. B. Wasser) bekannt und deshalb nicht Messobjekt. Wird eine Blase im Wasserbad auf die Oberfläche 5 des Prüflings 3 gedrückt, entspricht der maximale Blasendruck genau dem Radius, der auftritt, wenn die Blase aus dem Öffnungsspalt zum Prüfling 3 hin herausgedrückt wird. Sind alle anderen Größen fest, wie Eintauchtiefe der Kapillare in die Flüssigkeit, Öffnungsspalt zwischen Kapillare 4 und Prüfling 3, Oberflächenspannung der Flüssigkeit und Radius der Kapillare 4, ist der maximale Blasendruck nur noch von dem Benetzungsverhalten der Festkörperoberfläche des Prüflings 3 abhängig.In the method according to the invention, as already mentioned, the surface tension of the liquid used (for example water) is known and is therefore not a measurement object. Will a bubble in a water bath on the surface 5 of the examinee 3 pressed, the maximum bubble pressure corresponds exactly to the radius that occurs when the bubble from the opening gap to the test object 3 is pushed out. Are all other sizes fixed, such as immersion depth of the capillary in the liquid, opening gap between the capillary 4 and examinee 3 , Surface tension of the liquid and radius of the capillary 4 , the maximum bubble pressure is only from the wetting behavior of the solid surface of the test specimen 3 dependent.

An der Dreiphasengrenze Oberfläche des Prüflings, Oberfläche der Gasblase und Grenzfläche zwischen Festkörper und Gasblase besteht bei einem sich gemäß der YOUNG-schen Gleichung einstellenden Randwinkel ein Kräftegleichgewicht zwischen der benetzenden Kraft (Spreiten der Flüssigkeit) und der entnetzenden Kraft (Blasendruck).At the three-phase boundary surface of the test specimen, surface the gas bubble and interface between solid and gas bubble exists in one according to the YOUNG equation adjusting wedge angle a balance of forces between the wetting force (spreading the liquid) and the dewetting one Force (bladder pressure).

Wird das Kräftegleichgewicht durch den Druck des nachströmenden Gases gestört, weicht die 3-Phasenkontaktlinie von der Kapillare weg aus. Die Blase wird folglich in Abhängigkeit des Randwinkels mehr oder weniger stark gekrümmt. Bei einer Oberfläche mit guten Entnetzungseigenschaften, beispielsweise Teflon, muss die Blase kaum gekrümmt werden, da die 3-Phasenkontaktlinie sich längs der Oberfläche bis zum Ablösen der Blase ausbreitet. Bei einer Oberfläche mit schlechten Entnetzungseigenschaften, beispielsweise Glas, wird die Grenzfläche stark gekrümmt, weil die Unterstützung durch das Entnetzen fehlt und je nach Randwinkel die Flüssigkeit sogar die Oberfläche entgegengerichtet benetzt. Bei einer bestimmten Blasengröße treibt die Blase auf, je nachdem, wie gut sie an der Festkörperoberfläche haftet.The balance of power is achieved by pressure of the inflowing Gas disrupted deviates the 3-phase contact line away from the capillary. The bubble consequently becomes dependent of the contact angle more or less strongly curved. With a surface with good dewetting properties, for example Teflon, the Bladder hardly curved as the 3-phase contact line extends along the surface up to to peel off the bladder spreads. With a surface with poor dewetting properties, for example glass, the interface will be strongly curved because the support from dewetting is missing and, depending on the contact angle, the liquid even the surface wetted in opposite directions. At a certain bubble size that drives Inflate depending on how well it adheres to the solid surface.

Daraus kann die folgende weitere Auswertemethode abgeleitet werden, nämlich Blasen mit einem konstanten Volumenstrom durch die Kapillare 4 gegen die Oberfläche des Prüflings zu drücken und die Blasenbildungsgeschwindigkeit (Blasenfrequenz) als Maß für die Be-/Entnetzungsfähigkeit zu messen. Dabei wird ausgenutzt, dass die Blasen je nach Entnetzungsfähigkeit der Oberfläche des Festkörpers unterschiedliche Verweildauern haben, bevor sie bei ausreichender Größe auf Grund des Auftriebes die Adhäsion überwinden und von der Festkörperoberfläche aufsteigen.The following further evaluation method can be derived from this, namely bubbles with a constant volume flow through the capillary 4 press against the surface of the test object and measure the bubble formation rate (bubble frequency) as a measure of the wetting / dewetting ability. This takes advantage of the fact that, depending on the ability of the surface of the solid to dewetting, the bubbles have different dwell times before they overcome the adhesion and rise from the surface of the solid due to the buoyancy.

Beim Aufdrücken einer Blase auf eine Oberfläche durchläuft der Blasendruck also ein Maximum, welches außer von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit von der Einspannung der Grenzfläche Gas/Flüssigkeit bestimmt wird. Sobald konstruktionsbedingt ein Blasenradius erzwungen wird, der kleiner ist als der minimale Radius, der sich an dieser Kapillare 4 ohne Oberfläche 5 des Prüflings 3 ausbildet, wird der Einfluss der Oberfläche 5 des Prüflings 3 erfassbar und auswertbar. Andernfalls würde das Druckmaximum im normalen Druckverlauf untergehen. Es muss folglich dafür gesorgt werden, dass der erzwungene Blasenradius auch bei bester Entnetzung immer noch kleiner ist als der Innenradius der Kapillare 4. Die Auswertung des Blasendrucks bzw. der Blasenfrequenz ersetzt erfindungsgemäß die Messung des Randwinkels.When a bubble is pressed onto a surface, the bubble pressure passes through a maximum which is determined not only by the surface tension of the liquid, but also by the clamping of the gas / liquid interface. As soon as a bubble radius is forced, which is smaller than the minimum radius, which is attached to this capillary 4 without surface 5 of the examinee 3 forms, the influence of the surface 5 of the examinee 3 detectable and evaluable. Otherwise the maximum pressure would go down in the normal course of the pressure. It must therefore be ensured that the forced bubble radius is still smaller than the inner radius of the capillary, even with the best dewetting 4 , The evaluation of the bladder pressure or the bladder frequency replaces the measurement of the contact angle according to the invention.

In 2 ist eine Anordnung mit einer waagerechten Oberfläche 5 eines Prüflings 3 und einer senkrechten Kapillare 4 dargestellt, deren Spitze angeschrägt ist und zusammen mit der waagerechten Oberfläche des Prüflings 3 einen Blasenaustrittswinkel α und damit den Spalt an der Blasenaustrittsstelle definiert. Anstelle der angeschrägten Spitze könnte die Kapillare 4 auch selbst schräg auf die Oberfläche 5 des Prüflings 3 aufgesetzt werden.In 2 is an arrangement with a horizontal surface 5 of a candidate 3 and a vertical capillary 4 shown, the tip of which is chamfered and together with the horizontal surface of the test specimen 3 defines a bubble exit angle α and thus the gap at the bubble exit point. Instead of the beveled tip, the capillary 4 even at an angle to the surface 5 of the examinee 3 be put on.

In 3 werden die Blasen durch eine im Winkel α angeschrägte Kapillare 4 gegen die untere waagerechte Prüflingsoberfläche 5 gedrückt. Eine derartige Anordnung kann Vorteile bei einem automatischen Prüfprozess in der Fertigung mit sich bringen, bei dem fortlaufend Prüflinge 3 gemessen werden oder eine Vielzahl von Messstellen an einem größeren Prüfling gemessen werden, der über die Kapillare bewegt wird.In 3 the bubbles are formed by a capillary which is tapered at an angle α 4 against the lower one horizontal specimen surface 5 pressed. Such an arrangement can bring advantages in an automatic test process in production, in which test specimens continuously 3 be measured or a large number of measuring points are measured on a larger test specimen that is moved over the capillary.

In 4 ist die Entnetzung einer Teflon-Oberfläche und in 5 die Entnetzung einer Glasoberfläche stark schematisiert dargestellt. In den dazugehörigen Messdiagrammen sind der Blasendruck p über die Zeit t und die Blasenfrequenz für zwei unterschiedliche Wassersäulen von 50 mm und 5 mm aufgetragen. Man erkennt beispielhaft, dass bei identischen Prüfbedingungen an einer gereinigten Glasoberfläche ein höherer Blasendruck und eine höhere Blasenfrequenz gemessen werden als an einer gereinigten Teflonoberfläche.In 4 is the dewetting of a Teflon surface and in 5 the dewetting of a glass surface is shown very schematically. In the associated measurement diagrams, the bubble pressure p over time t and the bubble frequency for two different water columns of 50 mm and 5 mm are plotted. It can be seen, for example, that under identical test conditions, a higher bubble pressure and a higher bubble frequency are measured on a cleaned glass surface than on a cleaned Teflon surface.

Nach einer weiteren Ausprägung der Erfindung wird anstatt einer Luftblase ein Flüssigkeitstropfen mit bekannter Oberflächenspannung (z. B. Wasser) durch eine Kanüle auf eine trockene Prüflingsoberfläche gedrückt, um den zum Spreiten nötigen Druck als Maß für das Benetzungsvermögen zu verwenden. Bei gut benetzbaren Oberflächen ist ein kleinerer Druck, bei schlecht benetzbaren Oberflächen ein größerer Druck erforderlich. Dabei wird nach einer Weiterbildung der Erfindung vor der Kapillare ein Druckspeicher angeordnet, um einen steileren Druckabfall nach dem Druckmaximum zu erreichen und damit das Druckmaximum besser abzugrenzen.After another version of the Invention instead of an air bubble is a drop of liquid with known surface tension (e.g. water) through a cannula pressed onto a dry specimen surface in order to the pressure needed to spread to be used as a measure of the wetting ability. With well wettable surfaces is a smaller print, on poorly wettable surfaces greater pressure required. This is a further development of the invention A pressure accumulator is arranged in front of the capillary to ensure a steeper pressure drop after reaching the pressure maximum and thus the pressure maximum better delineate.

11: Messgefäß mit Flüssigkeit (Wasser)Measuring vessel with liquid (Water)
22: Auflager für PrüflingIn stock for test object
33: Prüflingexaminee
44: Kapillarecapillary
55: Oberfläche des PrüflingsSurface of the DUT
αα: Blasenaustrittswinkel zwischen Kapillare und PrüflingBladder outlet angle between capillary and test object

Claims

Method for determining the wetting properties of the surface of a test piece immersed in a liquid by means of gas bubbles pressed onto the surface of the test piece by a capillary, characterized in that the maximum bubble pressure or the rate of bubble formation (bubble frequency) is an indicator of the wettability of the surface ( 5 ) of the examinee ( 3 ) serves.

A method according to claim 1, characterized in that a Measuring device is calibrated before a measuring cycle using known quantities, like surface tension the liquid, Temperature of the liquid, Capillary geometry, distance and angle of the capillary to the surface, comparison surface.

Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that that measurements on different at the same time or successively Locating the surface of the examinee be made and a mean value from neglected individual measurements atypical measured values is formed.

Device for determining the wetting properties of the surface of a test piece immersed in a liquid by means of one or more gas bubble (s) pressed onto the surface by a capillary, in particular according to a method according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the bubble outlet opening of the Capillary ( 4 ) relative to the surface ( 5 ) of the examinee ( 3 ) is arranged so that at the bubble exit point against the surface of the test piece to be measured ( 5 ) a bubble radius of the bubble (s) is forced, which is always smaller than the inner radius of the capillary ( 4 ) is at the bubble outlet opening.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the bubble outlet opening of the capillary ( 4 ) in measuring position at a defined angle (α) on the surface ( 5 ) of the examinee ( 3 ) sits on.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the bubble outlet opening of the capillary ( 4 ) is chamfered and the capillary ( 4 ) in the measuring position with the longest point of the slope on the surface ( 5 ) of the examinee ( 3 ) sits at a defined angle (α).

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the bubble outlet opening of the capillary ( 4 ) against spring pressure on the surface ( 5 ) of the examinee ( 3 ) sits on.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the capillary ( 4 ) immersed in the liquid from above.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the capillary ( 4 ) is led into the liquid from below.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that manually or automatically different zones of the surface ( 5 ) of the examinee ( 3 ) be measured.

Method for determining the wetting properties of the surface of a test specimen by means of a drop of liquid of known surface tension, characterized in that a trop is pressed through a cannula onto the dry surface of the test specimen and the pressure required for wetting is used as a measure of the wetting ability.

Device for a method according to claim 11, characterized in that before a pressure accumulator is arranged in the capillary.