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.3

psa29

一般論では、表面粗さが粗くなったり、被測定物の表面組成にばらつき（ミクロ的に場所によって組成が異なるなど）があったり、表面状態が液滴が触れることによって変化したりすると、前進接触角と後退接触角との差は大きくなります。
また、液的中の成分が被測定物の表面に吸着されてしまうと液滴の吸着面への接触角となってしまう場合があります。（自己疎液）
表面張力の大きい液体の方が、接触角が小さくなってしまう原因は、ここの投稿情報だけからでは、少なくとも私は判りません。
Ｎ－メチルピロリドン（41dyn/cm)の方がグリセリンのエチレンオキサイド９mol付加物（38.0dyn/cm)よりもSUSに強く吸着するということなのでしょうね。
接触角の測定はばらつきが大きいのでn=10 位で測定していますよね。
接触角は熱力学的項目なので、平衡状態になるまでの時間は保持していますよね。
また、SUSの表面はかなりばらついています。
サンプルのロットがかわれば、同じメーカーのSUSでも表面状態は異なっていると判断した方が良いと思います。

接触角の測定は、被測定物の表面状態がどのようになっているかを調べるためだと思います。

接触角を大きくしたい理由は、工程検査などで判別しやすくするためなのかもしれませんが、基本的には表面張力の大きい液体を使用するということではないでしょうか。

例えば、水に塩などイオン性物質を溶解させれば液体の表面張力を高めることが出来ると思います。
無機塩を溶解した水が目的とする接触角を示すかどうか、やってみなければ判りません。

専門家の方の意見を聞いてみたいですね。

お礼

おはようございます。
毎々、丁寧なご回答頂きありがとうございます。
psa29様の知識の幅広さに驚いています。本当にありがとうございます。
私もまず、自己疎液に付いて勉強しなければなりません。
測定条件ではn=10位です。また、経時変化も観察するために１時間以上観察することがほとんどです。しかし同表面張力、同粘度でも混合している溶剤により明らかな差があり、少し表面のキズなどが違うロットがあってもそれははっきりと分かる位の差になっています。おそらくpsa29様のご指摘の通り吸着に力の差が出ているのだと思います。ですからその界面で何が起こっているのか知る必要があるのだと思っております。
表面張力の大きい溶剤を使用するとのご提案を頂きましたが、使用しておりますものは出来るだけ高いものをと意識して選択していまして、どれも40dyn/cm以上あるもです。それらを使用してある範囲に帳面張力と粘度を調整した結果が使う溶剤により濡れ性や動的接触角に顕著に差が出ているのが現状です。
塩につきましてはＳＵＳ上での長期安定性が求められ、ＳＵＳに対する影響や耐乾燥性などのために出来る限り脱塩することを意識しております。ただ塩を含んでいても安定なものが作れたら話は別ですのでトライしてみます。

私も是非専門家の方のご意見を伺ってみたいです。
ありがとうございます。