JP3078618U - 界面張力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】界面エネルギが小さい場合であっても、検出体
が試料液体に対し接触角を持たないようにすることで、
正確に界面張力を求めることができる界面張力測定装置
を提供すること。 【解決手段】測定容器２２内に満たした試料液体Ｓ１，
Ｓ２中に上方に張力をかけて検出体３０を浸漬して吊り
下げ、張力の大きさ、検出体の質量及び検出体にかかる
浮力の大きさから試料液体Ｓ１，Ｓ２間の界面張力を測
定する界面張力測定装置において、検出体はファイバ材
製である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、界面張力測定装置に関し、特に検出体の濡れ性を改善したものに関 する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、板状部材を紐で吊して液面に接触させると、液面に接触した瞬間に板 状部材が界面張力（界面張力）により引き込まれる。このような界面張力の測定 に際しては、ウィルヘルミ（Ｗｉｌｈｅｌｍｙ）の原理を利用した界面張力測定 装置が広く利用されている。

【０００３】 このようなウィルヘルミの原理を利用した界面張力測定装置では、試料液体中 に浸漬する検出体として白金プレートが多く用いられている。その理由は正確に 界面張力を測定するためには、試料液体と検出体との濡れ性を示す接触角を０° とする必要があり、アルコールランプ等による赤熱洗浄を行うことで容易に洗浄 することが可能な白金プレートは取り扱いが便利だからである。洗浄と接触角と の関係は、例えばよく洗浄されたガラスに水は濡れ広がるが、汚れたガラスでは 濡れ広がらないことからわかる。すなわち、水は、汚れたガラスに対して接触角 を有することになる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上述した界面張力測定装置に用いられる検出体として白金プレートを用いた場 合には次のような問題があった。図３の（ａ），（ｂ）は、界面張力測定装置に より測定容器１に収容された試料液体Ｓ１と試料液体Ｓ２との界面張力Ｐを測定 する手順を示している。図３の（ａ）に示すように予備容器２に満たされた試料 液体Ｓ２中に白金プレート３を十分に浸した後、図３の（ｂ）に示すように測定 容器１内の試料液体Ｓ１に浸す。さらに白金プレート３を界面Ｋまで下降させる 。白金プレート３の表面はすでに試料液体Ｓ２で濡れているため、界面Ｋで白金 プレート３と試料液体２が触れたときに白金プレート３は試料液体Ｓ２に対し接 触角を持たず、正確な界面張力Ｐを測定することが可能となる。

【０００５】 しかしながら、液体同士の界面エネルギが小さい場合には、また試料液体Ｓ１ を通過するうちに白金プレート３に付着した試料液体Ｓ２が、濡れのバランスを 崩して、剥がれ落ちてしまう虞があった。このため、試料液体Ｓ２が白金プレー ト３に対して接触角を有することになり、検出体として白金プレートを使用して も正確に測定することが困難であった。

【０００６】 そこで本考案は、界面エネルギが小さい場合であっても、試料液体が検出体に 対し接触角を持たないようにすることで、正確に界面張力を求めることができる 界面張力測定装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決し目的を達成するために、本考案の界面張力測定装置は次のよ うに構成されている。

【０００８】 容器内に満たした試料液体中に上方に張力をかけて検出体を浸漬して吊り下げ 、上記張力の大きさ、上記検出体の質量及び上記検出体にかかる浮力の大きさか ら界面張力を測定する界面張力測定装置において、上記検出体は、ファイバ材製 であることを特徴とする。

【０００９】

【考案の実施の形態】

図１は本考案の一実施の形態に係る界面張力測定装置２０を示す図、図２の（ ａ），（ｂ）は界面張力測定装置２０を用いて界面張力を測定する手順を示す説 明図である。なお、図１において図３と同一機能部分には同一符号を付した。

【００１０】 界面張力測定装置２０は、筐体２１と、この筐体２１内部に配置され、試料液 体Ｓ１，Ｓ２を収容する測定容器２２と、試料液体Ｓ２を収容する予備容器２３ と、測定容器２２の上方に配置された電子天秤２４とを備えている。電子天秤２ ４には、測定用のフック２５が設けられており、検出体３０を引っ掛けて保持す ることができる。検出体３０は板状に形成され、ガラスファイバ材製である。

【００１１】 このように形成された界面張力測定装置２０では、次のようにして界面張力の 測定を行う。すなわち、測定容器２２内部に試料液体Ｓ１，Ｓ２、予備容器２３ 内部に試料液体Ｓ２を満たす。

【００１２】 図２の（ａ）に示すように検出子Ｔを予備容器２３内に収容された試料液体Ｓ ２内に浸す。検出子Ｔはガラスファイバ材製のため内部にまで試料液体Ｓ２が浸 透する。この状態で検出子Ｔを予備容器２３から引き上げ、図２の（ｂ）に示す ように測定容器２２内に浸し、試料液体Ｓ１と試料液体Ｓ２との界面Ｋに位置さ せる。検出子Ｔは試料液体Ｓ２に十分に濡れているので、検出子Ｔと試料液体Ｓ ２との間では接触角が発生しない。

【００１３】 界面Ｋに接触した瞬間に検出子Ｔが界面張力により試料液体Ｓ２中へと引き込 まれる。この界面張力を求めるに際して、検出子Ｔの釣り合い状態から水中に引 き込まれたときの力をＰとすると、ウィルヘルミの原理より以下の式が成り立つ 。なお、ｓ：検出子断面積、Ｌ：検出子周囲長、ｍ：検出子質量、ｈ：沈み変位 量、ρ：液体の密度、ｇ：重力加速度（約９．８ｍ／ｓ^２ ）である。

【００１４】 Ｐ＝ｍｇ＋Ｌγ−ｓｈρｇ 〜（式１） 引き込まれたときの力Ｐには、浮力ｓｈρｇも作用しているので、ｈをゼロ、 すなわち検出子Ｔの下端が界面Ｋに接触するように設定し、それによって浮力を ゼロにする調整が為されている。すなわち、検出子Ｔを引き上げてｈをゼロとし 、このときの力Ｐ_１ を計測して、以下の（式２）より浮力γを求めている。

【００１５】 Ｐ_１ ＝ｍｇ＋Ｌγ γ＝（Ｐ_１ −ｍｇ）／Ｌ 〜（式２） 表１，表２は界面張力測定装置１０により求められた界面張力Ｐと文献値との 比較である。なお、表１は試料液体Ｓ１をブタノール、試料液体Ｓ２を水とした 場合、表２は試料液体Ｓ１を１−オクタノール、試料液体Ｓ２を水とした場合の 例である。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】 表３，表４は界面張力測定装置１０により求められた界面張力Ｐの実測データ である。なお、表３は試料液体Ｓ１を油Ａ、試料液体Ｓ２を水とした場合、表４ は試料液体Ｓ１を油Ｂ、試料液体Ｓ２を水とした場合の例である。

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】 実測データからも判るように本考案の一実施の形態に係る界面張力測定装置１ ０によれば、検出子Ｔにガラスファイバ材製のものを用いることにより、検出子 Ｔが試料液体Ｓ２に対して接触角を有さず、正確に界面張力Ｐを測定することが 可能である。

【００２２】 上述した実施の形態では、検出子Ｔとしてガラスファイバ材製のものを用いた が、Ｓ１が水、Ｓ２が油等の場合、油等に濡れるプレートとしてテフロンファイ バ材製等の他のファイバ材が用いられる。なお、テフロンファイバ材製の検出子 Ｔであると、試料液体Ｓ１，Ｓ２がともに水又は水溶性液体である場合に、予備 容器２３で試料液体Ｓ２に十分に濡れた検出子Ｔを試料液体Ｓ１中に浸漬した場 合であっても濡れのバランスの崩れにより濡れの逆転が生じず、試料液体Ｓ２が 剥がれ落ちることはない。このため、測定を精密に行うことが可能である。

【００２３】 なお、本考案は上記実施の形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸 脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

【００２４】

【考案の効果】

本考案によれば、界面エネルギが小さい場合であっても、検出体が試料液体に 対し接触角を持たないようにすることで、正確に界面張力を求めることが可能と なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施の形態に係る界面張力測定装置
を示す正面図。

【図２】同界面張力測定装置を用いて界面張力を測定す
る手順を示す説明図

【図３】２種の試料液体における界面張力を測定する手
順を示す説明図。

【符号の説明】

２０…界面張力測定装置 ２２…測定容器 ２３…予備容器 ２４…電子天秤 ２５…フック ３０…検出体 Ｓ１，Ｓ２…試料液体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】容器内に満たした試料液体中に上方に張力
   をかけて検出体を浸漬して吊り下げ、上記張力の大き
   さ、上記検出体の質量及び上記検出体にかかる浮力の大
   きさから界面張力を測定する界面張力測定装置におい
   て、 上記検出体は、ファイバ材製であることを特徴とする界
   面張力測定装置。