Se queste forze sono forti, la loro attrazione sulla goccia d’acqua farà sì che la goccia “si bagni” o si diffonda ulteriormente sulla superficie. Se le forze non sono più forti delle forze attraenti che la goccia ha per sé, allora la goccia si restringerà in una forma il più vicino possibile a una sfera. Queste due forze stanno lavorando in tandem sulla goccia creando un angolo che può essere misurato. Questa misurazione ci consente di comprendere la relazione tra la goccia di liquido e la superficie.
L’equazione di Young esprime matematicamente la relazione tra l’energia superficiale della superficie solida (ϒS), la tensione superficiale (che è un termine per l’energia superficiale delle sostanze in fase liquida) del liquido (ϒL) e l’energia superficiale dell’interfaccia (ϒSl).
Equazione di Young: ϒS = ϒSl + ϒL cosθ
Angolo di contatto ed energia superficiale
Le forze che agiscono sulla goccia d’acqua dalla superficie sono indicate come l’energia superficiale del materiale. Se le forze sono forti, la superficie ha un’alta energia superficiale o si può dire che la superficie sia molto energica. Questa alta energia tira forte sull’acqua, facendola bagnare. Questo fenomeno di bagnatura simula come agisce un adesivo, una vernice, un inchiostro o un rivestimento quando viene posizionato su una superficie ad alta energia.
Angolo di contatto come controllo di qualità
La determinazione dell’angolo di contatto consente di conoscere la qualità di una superficie del materiale prima di un processo di adesione come rivestimento, sigillatura, saldatura, incollaggio, stampa o verniciatura. L’angolo di contatto può anche essere utilizzato come controllo di qualità della superficie dopo i processi di pulizia come la pulizia del solvente, il lavaggio delle parti, la pulizia ad ultrasuoni e altro ancora. Questo angolo fornisce dati quantitativi sulla pulizia di una superficie a livello molecolare.
La contaminazione che può creare una superficie a bassa energia sono oli, siliconi, grasso, detriti o qualsiasi cosa che potrebbe trovarsi in un ambiente di produzione che potrebbe potenzialmente trovare la sua strada su una superficie del materiale. Questi contaminanti sono dannosi per i processi di adesione. La goccia d’acqua è molto sensibile alle differenze molecolari nell’energia superficiale e quindi, misurando l’angolo di contatto, è possibile prevedere con precisione se si verificherà l’adesione tra un rivestimento, inchiostro, vernice, colla, primer o sigillante e la superficie del materiale.
Angolo di contatto e proprietà bagnanti
In molti processi di produzione e assemblaggio un liquido o un materiale fuso deve essere distribuito adeguatamente su una superficie. Nella brasatura e nella saldatura, un metallo fuso deve diffondersi su una superficie di un altro metallo; nella diagnostica medica, sostanze come il sangue devono fluire su una striscia di prova; nella produzione di elettronica, un rivestimento deve fluire in piccole fessure e coprire accuratamente la superficie dei circuiti stampati.
Bagnabilità è la quantità a cui un liquido può diffondersi su una superficie determinata dalle forze intermolecolari tra la superficie e il liquido. Il controllo di queste forze consente ai produttori di controllare i processi basandosi sulle forze intermolecolari.
Singolo vs Multi-fluido angolo di contatto Tecniche
Un angolo di contatto è un angolo di contatto non importa come si fetta, giusto? Beh, sì e no. Alcuni approcci richiedono l’uso di più fluidi, mentre alcuni ne usano solo uno.
Per saperne di più sul modo migliore per misurare la qualità della superficie nella produzione, leggi questo documento tecnico: Perché un fluido ad angolo di contatto è tutto ciò che serve per controllare il processo
Come utilizzare l’angolo di contatto nella produzione
La tecnologia Surface Analyst utilizza un approccio innovativo per depositare la goccia d’acqua e misurare l’angolo di contatto che supera la variabilità che si trova spesso negli ambienti di produzione.
I prodotti Surface Analyst utilizzano il sistema brevettato Ballistic Deposition™ per depositare una goccia d’acqua su una superficie. Dopo che la goccia è depositata, questo metodo innovativo utilizza una vista dall’alto verso il basso per prendere un’immagine precisa della goccia per misurare l’angolo di contatto.
Costruendo una goccia di acqua altamente purificata in questo modo unico e misurando la goccia dall’alto verso il basso, l’analista di superficie è in grado di effettuare misurazioni su una varietà di angoli di superficie—verticale, orizzontale, convesso e concavo-così come diverse finiture superficiali-liscio, strutturato e ruvido.