Wenn diese Kräfte stark sind, führt ihr Zug auf den Wassertropfen dazu, dass der Tropfen „benetzt“ oder sich weiter über die Oberfläche ausbreitet. Wenn die Kräfte nicht stärker sind als die Anziehungskräfte, die der Tropfen für sich hat, verengt sich der Tropfen in eine Form, die einer Kugel so nahe wie möglich kommt. Diese beiden Kräfte wirken zusammen auf den Tropfen und erzeugen einen Winkel, der gemessen werden kann. Diese Messung ermöglicht es uns, die Beziehung zwischen dem Flüssigkeitstropfen und der Oberfläche zu verstehen.
Die Young-Gleichung drückt mathematisch die Beziehung zwischen der Oberflächenenergie der festen Oberfläche (ϒS), der Oberflächenspannung (ein Begriff für die Oberflächenenergie von Flüssigphasensubstanzen) der Flüssigkeit (ϒL) und der Oberflächenenergie der Grenzfläche (ϒSl) aus.
Youngs Gleichung: ϒS = ϒSl + ϒL cosθ
Kontaktwinkel und Oberflächenenergie
Die Kräfte, die auf den Wassertropfen von der Oberfläche wirken, werden als Oberflächenenergie des Materials bezeichnet. Wenn die Kräfte stark sind, hat die Oberfläche eine hohe Oberflächenenergie oder die Oberfläche kann als sehr energisch bezeichnet werden. Diese hohe Energie zieht hart am Wasser, wodurch es nass wird. Dieses Benetzungsphänomen simuliert, wie ein Klebstoff, Farbe, Tinte oder Beschichtung wirkt, wenn sie auf einer hochenergetischen Oberfläche platziert.
Kontaktwinkel als Qualitätsprüfung
Durch die Bestimmung des Kontaktwinkels können Sie die Qualität einer Materialoberfläche vor einem Haftklebeprozess wie Beschichten, Versiegeln, Löten, Kleben, Drucken oder Lackieren ermitteln. Der Kontaktwinkel kann auch als Oberflächenqualitätsprüfung nach Reinigungsprozessen wie Lösungsmittelreinigung, Teilewaschen, Ultraschallreinigung und mehr verwendet werden. Dieser Winkel liefert quantitative Daten über die Sauberkeit einer Oberfläche auf molekularer Ebene.
Verunreinigungen, die eine energiearme Oberfläche erzeugen können, sind Öle, Silikone, Fett, Schmutz oder alles, was sich in einer Fertigungsumgebung befindet und möglicherweise auf eine Materialoberfläche gelangen könnte. Diese Verunreinigungen sind nachteilig für Adhäsionsprozesse. Der Wassertropfen reagiert sehr empfindlich auf molekulare Unterschiede in der Oberflächenenergie und daher können Sie durch Messen des Kontaktwinkels genau vorhersagen, ob eine Haftung zwischen einer Beschichtung, Tinte, Farbe, Klebstoff, Grundierung oder Versiegelung und der Oberfläche des Materials auftritt.
Kontaktwinkel und Benetzungseigenschaften
In vielen Fertigungs- und Montageprozessen muss sich eine Flüssigkeit oder ein geschmolzenes Material ausreichend auf einer Oberfläche ausbreiten. Beim Löten und Löten muss sich ein geschmolzenes Metall über eine Oberfläche eines anderen Metalls ausbreiten; in der medizinischen Diagnostik müssen Substanzen wie Blut auf einem Teststreifen fließen; In der Elektronikfertigung muss eine Beschichtung in kleine Spalten fließen und die Oberfläche von Leiterplatten gründlich bedecken.
Die Benetzbarkeit ist die Menge, in der sich eine Flüssigkeit auf einer Oberfläche ausbreiten kann, die durch die intermolekularen Kräfte zwischen der Oberfläche und der Flüssigkeit bestimmt wird. Durch die Steuerung dieser Kräfte können Hersteller die Prozesse steuern, die sich auf die intermolekularen Kräfte stützen.
Single vs Multi-Fluid-Kontaktwinkel-Techniken
Ein Kontaktwinkel ist ein Kontaktwinkel, egal wie Sie ihn schneiden, oder? Nun, ja und nein. Einige Ansätze erfordern die Verwendung mehrerer Flüssigkeiten, während andere nur eine verwenden.
Um mehr über die beste Methode zur Messung der Oberflächenqualität in der Fertigung zu erfahren, lesen Sie dieses technische Dokument: Warum ein Kontaktwinkelfluid alles ist, was Sie brauchen, um Ihren Prozess zu steuern
Verwendung des Kontaktwinkels in der Fertigung
Die Surface Analyst-Technologie verwendet einen innovativen Ansatz zur Abscheidung des Wassertropfens und zur Messung des Kontaktwinkels, der die Variabilität überwindet, die häufig in Fertigungsumgebungen auftritt.
Surface Analyst Produkte verwenden patentierte Ballistic Deposition™, um einen Tropfen Wasser auf eine Oberfläche abzuscheiden. Nach der Ablagerung des Tropfens verwendet diese innovative Methode eine Top-Down-Ansicht, um ein präzises Bild des Tropfens aufzunehmen und den Kontaktwinkel zu messen.
Durch die Konstruktion eines Tropfens hochgereinigten Wassers auf diese einzigartige Weise und die Messung des Tropfens von oben nach unten ist der Surface Analyst in der Lage, Messungen an einer Vielzahl von Oberflächenwinkeln – vertikal, horizontal, konvex und konkav — sowie an verschiedenen Oberflächen – glatt, strukturiert und rau – durchzuführen.