Pomiar kąta zwilżania włókien jest kluczowym procesem w zrozumieniu ich właściwości powierzchniowych i zwilżalności. Pomiar ten dostarcza informacji na temat właściwości adhezyjnych i energii powierzchniowej włókien, które są niezbędne do zastosowań w tekstyliach, kompozytach i innych materiałach. Istnieje kilka różnych sposobów pomiaru kątów zwilżania włókien. W tym wpisie na blogu metody te są omawiane i porównywane.
Zrozumienie kąta zwilżania
Kąt zwilżania to kąt utworzony na styku, w którym ciecz spotyka się z powierzchnią stałą. Jest to miara zwilżalności powierzchni przez ciecz. Mniejszy kąt zwilżania wskazuje na lepszą zwilżalność, podczas gdy większy kąt wskazuje na słabą zwilżalność. Pomiar kąta zwilżania jest prosty, szczególnie na płaskiej powierzchni, na której kropla jest łatwo umieszczana. Jednak gdy mierzone są włókna lub inne cienkie obiekty, potrzeba więcej uwagi, aby wybrać najlepszą metodę.
Metody pomiaru kąta zwilżania włókien
Tensjometr optyczny zapewnia dwa sposoby pomiaru kąta zwilżania włókien: metodę kropli siedzącej i metodę meniskową.
Metoda spoczywająca polega na umieszczeniu kropli cieczy na włóknie i uchwyceniu obrazu kropli w celu zmierzenia kąta zwilżania. W przypadku metody kropli spoczywającej średnica kropli musi być wystarczająco mała, aby zmieściła się na włóknie. Zasadniczo oznacza to, że należy użyć dozownika pikolitrowego. W przypadku kropli wielkości pikolitrowej średnica kropli może wynosić nawet 100 um. Metoda ta nadaje się zatem do włókien, które mogą utrzymać kroplę bez znacznego odkształcenia.
Metoda meniskowa to kolejna metoda pomiaru kąta zwilżania, w której stosuje się tensjometr optyczny. W tej metodzie włókno zanurza się w cieczy, a mierzony jest utworzony menisk . Metoda jest ograniczona do kątów zwilżania poniżej 90 stopni, ponieważ wyższe wartości doprowadziłyby do menisku do wewnątrz, którego nie można zmierzyć.
Płytka Wilhelmy'ego to technika pomiaru kąta zwilżania, w której wykorzystuje się tensjometr siłowy. W tej technice pojedyncze włókno zanurza się w cieczy, a następnie mierzy się siłę wywieraną przez ciecz na włókno. Siła ta jest wykorzystywana do obliczenia kąta styku. Metoda Wilhelmy'ego jest szczególnie przydatna w przypadku włókien, które są zbyt małe lub zbyt elastyczne, aby utrzymać kroplę. Jednym z wyzwań tej techniki jest konieczność znajomości średnicy włókna.
Porównanie metod
Każda z wyżej wymienionych metod ma swoje zalety i wady. Należy szczególnie zauważyć, że wyników uzyskanych różnymi metodami nie można bezpośrednio porównywać. Wynika to z faktu, że każda metoda mierzy nieco inne kąty styku. W pomiarach pikolitrowych kąt styku jest statyczny, chociaż gdy używane są małe krople, szybkie parowanie kropli może również prowadzić do bliższych cofających się kątów styku. W metodzie menisku włókno zanurza się w cieczy, po czym jest ono podciągane do góry. Zatem zmierzony kąt styku jest bliższy kątowi cofającego się, nawet jeśli linia styku nie porusza się podczas pomiaru. Pomiar metodą płyty Wilhelmy'ego umożliwia pomiar bardzo cienkich włókien, ale aby uzyskać wiarygodne wyniki, należy znać średnicę włókna.
na podstawie tekstu Susanny Laurén
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz