動的接触角（後退角）

質問

動的接触角の後退角について教えてください。
水、グリコール系溶剤、少量の界面活性剤、色素やその他有機溶剤などが混合されている液体は、その内容物の違い（量ではありません）によって表面張力や粘度が同じであってもＳＵＳ３０２上での後退角は、大きいものから小さいものまであります。
濡れ性によるものだと思うのですが、なぜそうなるのでしょうか？
また、後退角が大きくなる要因を教えて頂けませんでしょうか？
どうぞ宜しくお願い致します。

回答No.2

psa29

表面張力の大きな液体の方が、接触角が小さくなるのは理論的にはおかしいですね。
でも実験事実として、そのようになるのであれば、何かの原因があるのでしょう。
SUS表面での接触角測定に於いて、前処理はどのように行っていますか？
SUSといっても、購入したときには表面は汚染されていますよね。
接触角を測定するときに、SUS表面の汚染物が測定液に溶け込んで、測定液の表面張力を変化させてしまうことはよくあることです。
極端な事例として、表面が界面活性剤に汚染されていれば、本来、水がはじくはずなのに、界面活性剤が水の中にとけ込んで濡れてしまうこともあるわけです。
SUSは、コイル状にして、切断加工する際などのきず防止のためにオイルが塗られていたり、きず防止のフィルムが貼られていたりします。
そのようなフィルムには、種類によって界面活性剤的な成分が含まれているものもあります。
どれくらい、しっかりと脱脂処理をされましたか？また脱脂処理後の乾燥はしっかり行っていますか？
汚染物質の溶け出しやすさは、接触角を測定する液体の種類の影響が大きいので、脱脂がしっかり行われていなければ、汚染物の影響が原因である可能性もあります。
もし、脱脂がしっかり行われていれば、特別にSUSがＮ－メチルピロリドンとの相互作用が大きいということですね。
前進接触角も後退接触角も、基本的には液体の表面張力が大きいほど、固体表面の表面張力が小さいほど、大きくなります。
表面張力の源は、分子間力です。
分子間力は分散力、誘起力、双極子力や水素結合、酸塩基相互作用などの種類があり、平均として同じ分子間力の大きさだと仮定しても、相手が変わることによって、異種分子間に働く分子間力は変わってしまいます。
また、固体表面も空気中に存在する場合と液と接触している場合とで、表面状態が変化する場合があります。
固体表面での分子レベルでの変化があれば、前進と後退が異なった値となります。
SUS表面は、金属ではありません。金属酸化物や他の吸着物質で覆われていると考えるべきだと思います。
後退が小さくなるのは、SUS表面と特別強い相互作用（水素結合など）が働いているからではないでしょうか。
ですから、後退を大きくするということは、そのように働く成分を入れないということだと思います。
ここで、後退が小さくというのは、前進に対しての比較です。
基本的に後退は、前進と同じか小さくなります。
後退が大きくというのは、前進の値に近づくということを意味します。
Takashi_66さんの実験結果で、後退の方が前進よりも大きな数値になった実験結果がありましたか？
それはなかったですよね。

補足

psa29様、何度も回答して下さりありがとうございます。
現在私がテストしているのは鏡面磨きされた表面ではなく、細かな一方向のキズが入った状態でテストをしております。それはキムワイプなどで何度も表面を同じ方向に拭くという作業を行ったからです。
ただ、その物自身は水や溶剤に漬け込み超音波洗浄器で毎回洗浄を行っておりますので界面活性剤など汚染物質が付着している可能性は少ないのではないかと考えております。
psa29様のおっしゃるとおり、現在まで数多くの水溶性溶剤から数種類を混合し何種類もの粘度、表面張力を整え接触角を測定しましたが必ず前進の方が後退よりも大きな値になりました。しかし表面の濡れ性にも大きな違いが生じ、弾くもの濡れ広がる物様々でした。動的接触角＝濡れ性なのでしょうか？
どうも表面張力と濡れ性、接触角は相関関係が無いか、表面張力以上に影響力のある力がＳＵＳとの間にあるように思えて仕方がないのです。
あるとすればどういう基がＳＵＳの何と関係しているのでしょうか？
理由が分かれば動的接触角を大きく（２０以上）にコントロールしたいと考えております。
何卒、宜しくお願い致します。　（すみませんが火曜日まで来れません）