JP2007040730A - Liquid repellent characteristic evaluation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料表面の撥水、撥油等の撥液特性を評価する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for evaluating liquid repellency characteristics such as water repellency and oil repellency on a sample surface.
従来、試料表面の撥水、撥油等の撥液特性を評価する装置として、例えば非特許文献1に、試料表面に付着した液滴の滑落角を測定する装置が開示されている。この装置は本来、接触角測定器として構成されているが、滑落角測定機能を兼備している。すなわち、水平に保持した試料表面に液滴を付着させた後に、試料を傾斜させた際に液滴の滑落が開始する角度を滑落角として測定できる。液体滴下用のシリンジと試料ステージとが一体のフレームに固定されており、このフレームを回転させることによって試料ステージを傾斜させるため、シリンジも一緒に傾斜する。水平な試料表面に液滴を付着させてから試料表面を傾斜させる試験方法については、この装置で十分に対応できる。
Conventionally, as an apparatus for evaluating liquid repellency characteristics such as water repellency and oil repellency on a sample surface, Non-Patent
ただし、試料表面の撥液特性として上記の装置で評価し得るのは、水平試料表面に付着した液滴の静摩擦下での滑落角であり、傾斜した試料表面に滴下した液滴の動摩擦下での滑落角は評価できない。 However, the liquid repellency of the sample surface can be evaluated by the above-mentioned apparatus based on the sliding angle of the droplets adhering to the horizontal sample surface under static friction, and under the dynamic friction of the droplets dropped on the inclined sample surface. The sliding angle cannot be evaluated.
この装置において、試料表面を傾斜させた状態でシリンジから液体を滴下して動摩擦下での滑落角を測定することも考えられる。しかし、このように測定すると下記の点で問題が生ずる。 In this apparatus, it is also conceivable to measure the sliding angle under dynamic friction by dropping a liquid from a syringe with the sample surface tilted. However, this measurement causes problems in the following points.
1)上述のように試料表面とシリンジとが一緒に傾斜する構造であるため、傾斜角によってシリンジ下端と試料表面の距離すなわち滴下高さが変わってしまう。 1) Since the sample surface and the syringe are inclined together as described above, the distance between the lower end of the syringe and the sample surface, that is, the dropping height changes depending on the inclination angle.
2)また、シリンジ下端のオリフィス輪郭が水平に対して傾斜するため、そこから下方へ出現する液滴の形状や体積が一定せず、測定精度(再現性)が低下する。 2) Further, since the orifice contour at the lower end of the syringe is inclined with respect to the horizontal, the shape and volume of the droplet appearing downward therefrom are not constant, and the measurement accuracy (reproducibility) is lowered.
3)更に、傾斜角が大きくなると、シリンジから滴下した液滴が試料表面から外れるので、大きな傾斜角を必要とする測定はできない。 3) Further, when the tilt angle is increased, the liquid droplet dropped from the syringe is detached from the sample surface, so that measurement requiring a large tilt angle cannot be performed.
同様に特許文献1にも、水平試料に液滴を載置して低速で連続的に傾斜させ、滑落が開始したら傾斜を停止し、停止後の傾斜角を滑落角として測定する装置が開示されている。この装置もやはり静摩擦下での測定のみを考慮したものであり、動摩擦下での測定はできない。
Similarly,
他に、特許文献2には試料表面上の液滴の接触角をカメラで撮像し、コンピュータ画像処理により測定する装置が開示されている。この装置では滑落角は測定できない。
In addition,
このように従来の装置では、静摩擦下での滑落角を測定はできるが、動摩擦下での測定はできない。 As described above, the conventional apparatus can measure the sliding angle under static friction, but cannot measure under dynamic friction.
更に、撥液特性としては滑落角以外にも、滑落速度、試料表面の液体残存有無、気流の影響、試料表面温度や液体温度の影響も重要な評価対象であるが、上記従来の装置にはこれらを評価するための機能が無い。 Furthermore, in addition to the sliding angle, the liquid repellency is not only the sliding angle but also the sliding speed, the presence / absence of liquid remaining on the sample surface, the influence of airflow, the influence of the sample surface temperature and liquid temperature, but the above-mentioned conventional devices There is no function to evaluate these.
本発明は、従来装置で行なわれていた静摩擦下での滑落角測定に加えて、従来装置では不可能であった動摩擦下での滑落角の測定を可能とした撥液特性評価装置を提供することを主目的とする。 The present invention provides a liquid-repellent property evaluation apparatus that enables measurement of sliding angle under dynamic friction, which is impossible with a conventional apparatus, in addition to the sliding angle measurement under static friction performed with a conventional apparatus. The main purpose.
本発明は更に、滑落角の測定の他に、滑落速度、試料表面の液体残存有無、気流の影響、試料表面温度や液体温度の影響も評価することができる撥液特性評価装置をも提供することを付加的な目的とする。 The present invention further provides a liquid repellency evaluation apparatus capable of evaluating not only the sliding angle measurement but also the sliding speed, the presence or absence of liquid remaining on the sample surface, the influence of airflow, the influence of the sample surface temperature and the liquid temperature. This is an additional purpose.
上記の目的を達成するために、本発明によれば、試料表面の撥液特性を評価する装置であって、
架台上部に高さ調整可能に保持された液体滴下用のシリンジ、
架台中部の上記シリンジの下方に、上記シリンジからの液体滴下方向と直交する水平な回転軸の周りを回転可能に保持され、該回転軸を試料表面と一致させて試料を保持する試料ステージ、および
上記試料ステージの回転角の計測手段、
を備えたことを特徴とする撥液特性評価装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an apparatus for evaluating liquid repellency characteristics of a sample surface,
Syringe for liquid dripping held at the top of the pedestal so that the height can be adjusted,
A sample stage that is held below the syringe in the middle of the gantry so as to be rotatable around a horizontal rotation axis that is orthogonal to the direction of liquid dripping from the syringe, and that holds the sample by aligning the rotation axis with the sample surface; Means for measuring the rotation angle of the sample stage,
An apparatus for evaluating liquid repellency characteristics is provided.
本発明の装置による主効果として、試料表面と一致した回転軸に対して滴下方向が直交しているので、回転による試料の傾斜角によらず常に試料表面と滴下用シリンジ下端の距離すなわち滴下高さが一定に確保され且つ試料表面上の滴下位置も常に一定に維持されるため、動摩擦下での滑落角を高精度で安定して測定することができる。 As a main effect of the apparatus of the present invention, since the dropping direction is orthogonal to the rotation axis that coincides with the sample surface, the distance between the sample surface and the lower end of the dropping syringe, that is, the dropping height is always used regardless of the tilt angle of the sample due to rotation Since the drop position on the sample surface is always kept constant, the sliding angle under dynamic friction can be stably measured with high accuracy.
もちろん本発明の装置は、静摩擦下での滑落角の測定もできる。水平にした試料表面に液滴を滴下・載置してから試料ステージを連続的に回転させ、滑落開始した時点の回転角を滑落角として測定すればよい。 Of course, the apparatus of the present invention can also measure the sliding angle under static friction. What is necessary is just to measure a rotation angle at the time of starting a sliding as a sliding angle, after rotating a sample stage continuously after dropping and mounting a droplet on the horizontal sample surface.
本発明の付加的な効果は、以下の実施形態において説明する。 Additional effects of the present invention will be described in the following embodiments.
図1に、本発明の望ましい実施形態による撥液特性評価装置の一例を示す。図1(1)は正面図、図1(2)は側面図である。 FIG. 1 shows an example of a liquid repellent property evaluation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. 1 (1) is a front view, and FIG. 1 (2) is a side view.
図示した撥液特性評価装置100は、架台10の上部に液体滴下用のシリンジ12が高さ調整可能に保持されている。シリンジ12は、上部のシリンダ12Aと下部の細管12Bとから構成されている。架台10の中部の、シリンジ12の下方に、シリンジ12からの液体滴下方向と直交する水平な回転軸Rの周りを回転可能に保持され、回転軸Rを試料表面Zと一致させて試料Sを保持する試料ステージ14を備えている。また、図示はしていないが、試料ステージ14の回転角の計測手段を備えている。
In the illustrated liquid repellent
試料ステージ14は、駆動モーター16により回転して任意の角度θまで傾斜し、その位置で停止できる。水平に対するステージ傾斜角θはモーター16による回転角であり、例えばモーター16に連動したポテンショメータの出力として測定される。
The
試料Sの表面Z上の液滴の滑落角を測定するには、ステージ14を種々の傾斜角で停止し、各傾斜角毎にシリンジ12から液滴を滴下し滑落の有無を判定する。この繰り返しにより動摩擦下での滑落角が求まる。
In order to measure the sliding angle of the droplet on the surface Z of the sample S, the
装置100は更に、滑落速度Vを測定するための機構を備えている。その基本構成を図2に示す。図2(1)は傾斜した試料面Zの側部上方から見た斜視図、図2(2)は傾斜試料面Zを下から見上げた斜視図である。
The
滑落速度Vの測定対称区間は、予め試料ステージ14上に2位置P1、P2を設定し、レーザビーム発光・受光装置LからのレーザビームXを各位置P1、P2に配置したミラーM間(図示の例では合計3個のミラー間)で往復させた状態にしておき、傾斜角θの試料面Zの上方のシリンジ12から液滴Fを試料面Zに滴下し、試料面Zを滑落する液滴Fが各位置P1、P2でレーザビームXを横切った各時刻と、位置P1、P2間の距離dとから、液滴Fの滑落速度Vを求める。なお、位置P1、P2で液滴FがレーザビームXを横切った際に計時装置が自動的に始動、停止するようにトリガーを設定することもできる。
In the measurement symmetry section of the sliding speed V, two positions P1 and P2 are set in advance on the
図1の装置100は更に、CCDカメラ18を備えていて、試料面Zを液滴Fが滑落した軌跡上に液体が残留しているか否かを判定することができる。
The
試料Sを傾斜させるための駆動モーター16による回転軸Rは水平で試料面Z内にあり、シリンジ12からの液滴の滴下方向(鉛直方向)と直交する。したがって、シリンジ12からの液滴の滴下位置は常に試料面Z上のこの直交点上なので、試料面Zを傾斜させてもシリンジ12の下端(細管12Bの下端)と試料面Z上の直交点との距離すなわち滴下距離は常に一定であり、液滴の落下速度は常に一定に維持される。これにより動摩擦下での滑落角θ、滑落速度V、液体残留有無Y/Nを高精度で再現性良く測定できる。
The rotation axis R by the
もちろん本発明の装置100は、シリンジ12の先端を試料面Zに近接させて滴下距離0すなわち滴下速度0として静摩擦下での測定をすることもできる。
Of course, the
上記で説明した滑落角θ、滑落速度V、液体残留有無Y/Nの観測結果は、演算処理装置CPにより処理された後に、各々表示・記録装置D1、D2、D3に出力される。 The observation results of the sliding angle θ, the sliding speed V, and the liquid remaining Y / N described above are processed by the arithmetic processing unit CP and then output to the display / recording devices D1, D2, and D3, respectively.
以下に、本発明の撥液特性評価装置100を用いて種々の測定を行なった実施例を説明する。なお、各実施例においては、それぞれ付加的な改良を行なっている。
Examples in which various measurements are performed using the liquid repellent
〔実施例1〕
図3に、シリンジ12の下部を構成する細管12Bの下端部分を示す。細管12Bの中心を貫通する導管12Pを通って上部のシリンダ12A(図1)から液体が滴下される。図示した細管12Bは下端が先細りのテーパ形状Tとしてある。
[Example 1]
In FIG. 3, the lower end part of the
液体の表面張力が細管12Bの本体12BOの材料よりも小さい場合に、導管12Pの下端開口から出現した液体が、細管12Bの外周に沿って這い上がることがあり、滴下量が安定しない。
When the surface tension of the liquid is smaller than the material of the main body 12BO of the
図3のテーパ形状Tはその防止策である。表面張力による付着力は付着面積が大きくなると増大するので、テーパ形状Tとすることにより下端の表面積が小さくなり、這い上がりを起こす付着力を減ずることができる。 The taper shape T in FIG. 3 is a preventive measure. Since the adhesion force due to the surface tension increases as the adhesion area increases, the taper shape T reduces the surface area of the lower end, thereby reducing the adhesion force causing the scooping up.
図3(1)の例では、テーパ形状Tとした上で更に、テーパ部Tを含む細管12Bの下端寄り領域12BSをショットブラスト加工により粗面化して表面張力を小さくした。
In the example of FIG. 3A, the tapered shape T is used, and the region 12BS near the lower end of the
図3(2)の例では、ショットブラスト層12BSの上に更に、低表面張力層12BXをコートしてある。細管本体12BOの代表的な材質はステンレス鋼等であり、これに対して低表面張力層12BXはアルミナ等により形成する。アルミナ層12BXの形成はプラズマ溶射等により行なうことができる。 In the example of FIG. 3B, the low surface tension layer 12BX is further coated on the shot blast layer 12BS. A typical material of the thin tube main body 12BO is stainless steel or the like, while the low surface tension layer 12BX is formed of alumina or the like. The formation of the alumina layer 12BX can be performed by plasma spraying or the like.
このようにして液滴との付着力を小さくして液滴の這い上がりを抑えた細管12Bを用いることにより、微量な液滴をバラツキ無く精密に制御できるので、滑落角および滑落速度を正確に測定することができる。
By using the
このように細管先端をテーパ形状Tとした場合と、テーパ形状Tとし更にアルミナコートによる表面改質を施した場合と、通常のノーマル形状の場合とについて、滴下量を測定した。テーパ角は6度、ショット粒径は1.2mmであった。液体としては軽油を用いた。マイクロシリンジ12のシリンダ12Aの容量は50μlであった。測定系を含む環境温度は25℃であった。
Thus, the amount of dripping was measured when the tip of the thin tube was tapered T, when the tapered shape T was further modified by surface coating with alumina coating, and when the normal shape was normal. The taper angle was 6 degrees and the shot particle size was 1.2 mm. Light oil was used as the liquid. The capacity of the
図4に上記の測定結果をまとめて示す。 FIG. 4 summarizes the above measurement results.
同図から明らかなように、無処置のノーマル形状の場合は滴下量が8μlであったのに対して、テーパ形状(表面ショットブラスト処理)とした場合には滴下量が4μlと半減し、これに表面改質を施した場合は滴下量が3.5μlまで低下した。この結果から、テーパ形状(表面ショットブラスト処理)により細管外周への軽油の這い上がりはほぼ抑止できており、更にアルミナコートを施すことにより這い上がり抑止はほぼ完全に達成されていると考えられる。 As is apparent from the figure, the drop amount was 8 μl in the case of the non-treated normal shape, whereas the drop amount was reduced by half to 4 μl in the case of the taper shape (surface shot blasting). In the case where surface modification was applied, the amount dropped was reduced to 3.5 μl. From this result, it is considered that the scooping up of the light oil to the outer periphery of the thin tube can be substantially suppressed by the taper shape (surface shot blasting process), and further the scooping up suppression is achieved almost completely by applying the alumina coating.
〔実施例2〕
図5に、撥液特性評価装置100の試料ステージ14のみを示す。試料ステージ14は、試料Sの測定対象面Zを上向きにして保持し、内蔵したヒータ14Hにより試料Sを所定温度に加熱保持できるようになっている。
[Example 2]
FIG. 5 shows only the
一般に、液体は温度が上昇すると表面張力が低下する。そのため、温度上昇に伴って滑落角は小さくなり、滑落速度は速くなる。液体の温度は付着した試料Sの温度に影響され、特に小さい液滴は付着直後にほぼ試料と同じ温度になるため、試料Sの撥液特性は温度の影響を強く受ける。 In general, the surface tension of a liquid decreases as the temperature increases. Therefore, as the temperature rises, the sliding angle decreases and the sliding speed increases. The temperature of the liquid is affected by the temperature of the sample S to which it is attached. Particularly, since a small droplet has almost the same temperature as the sample immediately after the attachment, the liquid repellency of the sample S is strongly influenced by the temperature.
本実施形態によるヒータ内臓ステージ14を用いることにより、試料Sの温度を種々に変えて、試料表面Zに付着した液体が対応した温度となった場合について、試料表面Zの撥液特性の温度依存性を評価することができる。
By using the heater built-in
図1の撥液特性評価装置100に図5のヒータ内蔵式試料ステージ14を装着して、試料温度を種々に変えて滑落速度を測定した。測定条件は下記のとおりであった。
The
<滑落速度の測定条件>
液体:軽油
滴下量:5μl
滴下距離(細管下端と試料面Zの距離):10mm
滑落速度測定距離(d):10mm
測定時周囲温度:25℃
試料傾斜角:60°(一定)
測定位置:試料面Z中心を通る回転軸Rに沿って5点(図6参照)。
<Sliding speed measurement conditions>
Liquid: Light oil Drop volume: 5 μl
Dropping distance (distance between thin tube lower end and sample surface Z): 10 mm
Sliding speed measurement distance (d): 10 mm
Ambient temperature during measurement: 25 ° C
Sample tilt angle: 60 ° (constant)
Measurement position: 5 points along the rotation axis R passing through the center of the sample surface Z (see FIG. 6).
測定結果を図7に示す。測定位置5点(A,B,C,D,E)のいずれも試料表面Zの温度上昇に伴い滑落速度は顕著に増加している。 The measurement results are shown in FIG. The sliding speed of the five measurement positions (A, B, C, D, E) significantly increases as the temperature of the sample surface Z increases.
〔実施例3〕
図8に、撥液特性評価装置100の液体滴下用のシリンジ12のみを示す。シリンジ12は、主部が上部のシリンダ12Aと下部の細管12Bとから成り、シリンダ12A内に収容した液体をピストン12Pの摺動により細管12Bの下端から射出する。
Example 3
FIG. 8 shows only the
図示したシリンジ12はシリンダ12Aから細管12Bを含む外周全体を、膜ヒータ20で覆い、更にその外側を断熱層22で覆ってある。膜ヒータ20は、例えばニクロム薄膜を耐熱フィルム(例えばポリイミドフィルム)でラミネートして膜状にしたものであり、シリンジ12を全長に渡って加熱することができる。断熱層22は、例えばアルミナ・シリカを主原料とする成形体である。
In the illustrated
なお、図示はしていないが、細管12Bは代表的にはステンレス鋼製であり低熱伝導であるため、外周面に高熱伝導のアルミニウムを蒸着して、膜ヒータ20による加熱効率を高めてある。
Although not shown, since the
実施例2では試料Sの温度が種々に変わった場合の撥液特性を評価するためにヒータ14Hを内蔵した試料ステージ14を用いたが、本実施例のシリンジ12を用いれば滴下する液体自体の温度が種々に変わった場合の撥液特性を評価することができる。
In the second embodiment, the
図1の撥液特性評価装置100に図8のヒータ内臓シリンジ12を装着して、液体温度を種々に変えて滑落角を測定した。
The heater built-in
滑落角の測定は下記の条件および手順で行なった。 The sliding angle was measured under the following conditions and procedures.
<滑落角の測定条件>
液体:軽油
滴下量:4μl
滴下距離(細管下端から試料表面までの距離):10mm
<滑落角の測定手順>
用いた撥液特性評価装置100の最大可能傾斜角60°まで試料ステージ14を傾斜させ、シリンジ12から液滴を滴下し、滑落することを確認した。
<Sliding angle measurement conditions>
Liquid: Light oil Drop volume: 4 μl
Dropping distance (distance from the lower end of the thin tube to the sample surface): 10 mm
<Measurement procedure of sliding angle>
The
次に、ステージ傾斜角θをやや小さくして液体滴下し滑落の有無により傾斜角を漸減または漸増させて同じ操作を繰り返し、丁度滑落の開始する角度を滑落角として確定する。 Next, the stage tilt angle θ is slightly reduced, the liquid is dropped, the tilt angle is gradually decreased or gradually increased depending on the presence or absence of sliding, and the same operation is repeated, and the angle at which the sliding starts is determined as the sliding angle.
図9(1)に滑落角の測定結果を示す。液体温度の上昇に伴い滑落角が単調に減少することが分かる。 FIG. 9 (1) shows the measurement result of the sliding angle. It can be seen that the sliding angle monotonously decreases as the liquid temperature increases.
図9(2)に同じ軽油の種々の温度における動粘度の測定結果を示す。動粘度の測定は落体法により行い、落体させる容器を恒温槽に入れて測定した。液体温度の上昇に伴い動粘度が単調に減少することが分かる。 FIG. 9 (2) shows the measurement results of kinematic viscosity at various temperatures of the same light oil. The kinematic viscosity was measured by the falling body method, and the container to be dropped was placed in a thermostatic bath. It can be seen that the kinematic viscosity decreases monotonically as the liquid temperature increases.
図9(1)に示した滑落角の温度依存性は図9(2)に示した動粘度の温度依存性と明瞭な相関関係があることが分かる。 It can be seen that the temperature dependence of the sliding angle shown in FIG. 9 (1) has a clear correlation with the temperature dependence of the kinematic viscosity shown in FIG. 9 (2).
〔実施例4〕
図10に、本発明の他の望ましい実施形態による撥液特性評価装置の一例を示す。
Example 4
FIG. 10 shows an example of a liquid repellency evaluation apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
図示した撥液特性評価装置200は、試料ステージ14上の試料Sの表面に気流Wを供給する送風システム24を備えている。送風系24は、図中の右端から流量調整弁26を介して供給された空気、窒素、アルゴン等の安定なガスGをパイプ28で風洞30に導き、風洞30から気流Wとして試料表面Zに平行に吹き付ける。気流Wの流量の微調整は流量調整弁26により行なうが、流量調整弁26の上流に配置した図示しないガス供給系によりある範囲内に予め流量制御しておく。
The illustrated liquid repellent
この送風システム24を用いて、試料表面Z上にあって滑落しない状態の液滴Fに気流Wを吹き付けて強制的に滑落を開始させることにより、撥液作用を打ち消す諸因子を評価するための重要なパラメータとして剥離流速を測定することができる。
By using this
また、使用環境によっては試料S上の液滴Fに風等の気流が作用する場合もあり、気流による撥液特性への影響を評価することが重要になる。 Further, depending on the use environment, an airflow such as wind may act on the droplets F on the sample S, and it is important to evaluate the influence of the airflow on the liquid repellency characteristics.
図11に示す風洞30を用いて気流流速を種々に変えたときの液滴が移動開始するときの気流流速を測定した。気流Wの流速測定には、試料表面Zに対して気流の下流側に熱線を配した測定ユニットを用いることができる。
Using the
図11(1)は用いた風洞30の諸元であり、偏流を防止するためにコーン角を15°とし、風洞先端には整流板32を配してある。
FIG. 11 (1) shows the specifications of the
図11(2)に示したように、風洞30から吹き出す気流Wは均一な流速分布を持つ。
As shown in FIG. 11 (2), the airflow W blown from the
この送風系24を用いて気流流速を種々に変えたときに静止液滴が移動開始した際の滑落速度を測定した。測定条件は下記のとおりであった。
Using this
<測定条件>
液体:軽油
測定時周囲温度:25℃
気流流速:熱線流速計で求めた空気流速
滑落角度:180°
図12(1)に示すように、表面に撥油被膜Cを被覆した試料Sの表面に液滴F0を載置し、この静止した液滴F0に風洞30(図11)からの気流Wを吹き付けて、液滴F0が図示したF1のように移動したときに移動開始時の気流流速を求めた。
<Measurement conditions>
Liquid: Light oil Measurement ambient temperature: 25 ° C
Airflow velocity: Air flow velocity obtained with a hot wire anemometer Sliding angle: 180 °
As shown in FIG. 12 (1), a droplet F0 is placed on the surface of a sample S coated with an oil repellent coating C on the surface, and the airflow W from the wind tunnel 30 (FIG. 11) is applied to the stationary droplet F0. When the droplet F0 was sprayed and moved as indicated by F1, the air flow velocity at the start of movement was obtained.
図12(2)に測定結果を示すように、気流流速が大きくなるとそれにより移動開始した液滴の滑落速度も大きくなることが分かる。このようにして、滑落に関するパラメータとして、撥油被膜および試料表面の表面張力、両者間に生じる分子間引力、滴下液体の粘度を打ち消すためのパラメータとして剥離流速が求まる。 As shown in FIG. 12 (2), it can be seen that as the air flow velocity increases, the sliding speed of the droplets that start moving increases accordingly. In this way, the peeling flow rate is obtained as a parameter for canceling the oil repellent coating and the surface tension of the sample surface, the intermolecular attractive force generated between them, and the viscosity of the dropped liquid as parameters relating to sliding.
本発明によれば、従来装置で行なわれていた静摩擦下での滑落角測定に加えて、従来装置では不可能であった動摩擦下での滑落角の測定を可能とした撥液特性評価装置が提供される。本発明によれば更に、滑落角の測定の他に、滑落速度、試料表面の液体残存有無、気流の影響、試料表面温度や液体温度の影響も評価することができる撥液特性評価装置も提供される。 According to the present invention, in addition to the sliding angle measurement under static friction performed by the conventional apparatus, the liquid repellency characteristic evaluation apparatus that enables measurement of the sliding angle under dynamic friction, which is impossible with the conventional apparatus. Provided. In addition to measuring the sliding angle, the present invention also provides a liquid repellency evaluation apparatus capable of evaluating the sliding speed, the presence or absence of liquid on the sample surface, the influence of airflow, the influence of the sample surface temperature and the liquid temperature. Is done.
100 撥液特性評価装置
10 架台
12 液体滴下用のシリンジ
12A シリンダ
12B 細管
12BS 細管12のショットブラスト処理層
12BX 細管12のショットブラスト処理層上のアルミナ層
12P シリンジ12のピストン
14 ステージ
14H ステージ14の内臓ヒータ
16 駆動モーター
18 CCDカメラ
20 膜ヒータ
22 断熱層
24 送風システム
26 流量調整弁
28 パイプ
30 風洞
32 整流版
R 回転軸
S 試料
Z 試料面
θ ステージ傾斜角
V 滑落速度
P1、P2 滑落速度測定用2位置
d P1・P2間の距離
L レーザビーム発光・受光装置
X レーザビーム
M ミラー
F 液滴
D1、D2、D3 表示・記録装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
架台上部に高さ調整可能に保持された液体滴下用のシリンジ、
架台中部の上記シリンジの下方に、上記シリンジからの液体滴下方向と直交する水平な回転軸の周りを回転可能に保持され、該回転軸を試料表面と一致させて試料を保持する試料ステージ、および
上記試料ステージの回転角の計測手段、
を備えたことを特徴とする撥液特性評価装置。 An apparatus for evaluating the liquid repellency of the sample surface,
Syringe for liquid dripping held at the top of the pedestal so that the height can be adjusted,
A sample stage that is held below the syringe in the middle of the gantry so as to be rotatable around a horizontal rotation axis that is orthogonal to the direction of liquid dripping from the syringe, and that holds the sample by aligning the rotation axis with the sample surface; Means for measuring the rotation angle of the sample stage,
An apparatus for evaluating liquid repellency, comprising:
上記試料ステージの回転により傾斜した試料表面を滑落する液滴の位置を2位置について検知して滑落速度を計測する滑落速度計測手段、
を更に備えたことを特徴とする撥液特性評価装置。 In claim 1,
A sliding speed measuring means for detecting the position of a droplet sliding down the sample surface inclined by the rotation of the sample stage at two positions and measuring the sliding speed;
An apparatus for evaluating liquid repellency, further comprising:
液滴の滑落後に試料表面の滑落軌跡上の液体の残留を検知する手段、
を更に備えたことを特徴とする撥液特性評価装置。 In claim 1 or 2,
Means for detecting the liquid remaining on the sliding track of the sample surface after the liquid droplet has slipped,
An apparatus for evaluating liquid repellency, further comprising:
試料ステージが、試料を種々の温度に保持するヒータを備えていることを特徴とする撥液特性評価装置。 In any one of Claim 1 to 3,
An apparatus for evaluating liquid repellency, wherein the sample stage includes a heater for holding the sample at various temperatures.
液体滴下用シリンジが、内部に収容した液体を種々の温度に保持するヒータを備えていることを特徴とする撥液特性評価装置。 In any one of Claims 1-4,
An apparatus for evaluating liquid repellency, wherein the liquid dropping syringe includes a heater for holding the liquid contained therein at various temperatures.
上記試料表面上に静止した液滴に種々の流速で気体流を吹き付ける手段、
を更に備えて撥液特性評価装置。 In any one of Claim 1-5,
Means for spraying a gas stream at various flow rates onto the droplets stationary on the sample surface;
And a liquid repellent property evaluation apparatus.
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