Измеритель контактного угла, гониометр и тензиометр — это не одно и то же устройство, хотя производители часто используют эти названия довольно условно. Каждый из них измеряет разные физические величины, используя различное оборудование. В этой статье подробно рассматривается, что измеряет каждое устройство, чем отличается его оборудование и какое из них подходит для типичной работы по контролю качества в промышленности.
Что именно измеряет прибор для измерения краевого угла смачивания?
Такое устройство измеряет угол, образованный между каплей жидкости и твердой поверхностью. Этот угол описывает смачиваемость твердого тела, а не внутренние свойства самой жидкости. Малый угол означает, что поверхность легко смачивается. Большой угол означает, что жидкость собирается в капли, а не растекается.
Физические параметры, определяющие смачиваемость.
Смачиваемость зависит от поверхностной энергии, а не от поверхностного натяжения. Поверхностная энергия принадлежит твердому телу, а поверхностное натяжение — жидкости. Подобные приборы связывают эти два параметра с помощью уравнения Юнга, предоставляя инженерам единое понятное число для учета качества.
Типичное аппаратное обеспечение внутри устройства
Большинство современных устройств объединяют в себе камеру, источник света, шприц для капельного дозирования и программное обеспечение для анализа изображений. Камера фиксирует профиль капли. Программное обеспечение подгоняет кривую к краю капли и автоматически вычисляет угол, исключая необходимость ручного расчета.
Чем гониометр отличается от подобных устройств?
Гониометр технически является оптическим прибором, предназначенным для измерения углов. В этой отрасли этот термин во многом пересекается с термином «анализатор контактного угла», поскольку оба основаны на одном и том же методе визуализации капель.
На практике гониометр и прибор для измерения контактного угла часто обозначают одну и ту же систему измерения. Многие поставщики также используют термин «анализатор контактного угла» при описании автоматизированного гониометра. Различие носит скорее исторический, чем функциональный характер.
Принцип оптических измерений
Гониометры используют подсветку для создания силуэта капли на ярком фоне. Это позволяет программному обеспечению получить четкий контур. Точность зависит от качества объектива, частоты кадров и равномерности нанесения капель на образец.
Где место гониометров в линиях контроля качества?
Производители используют гониометры для подтверждения того, что плазменная обработка, коронный разряд или этапы очистки повысили поверхностную энергию. Снижение угла смачивания после обработки подтверждает, что процесс прошел должным образом, прежде чем детали будут подвергнуты склеиванию или нанесению покрытия.
Что же измеряет тензиометр вместо этого?
Тензиометр измеряет поверхностное натяжение или межфазное натяжение жидкости, а не смачиваемость твердого тела. В классических тензиометрах используется кольцо или пластина, протягиваемая через поверхность жидкости, при этом регистрируется сила, необходимая для разрыва этой поверхности.
Измерение поверхностного натяжения жидкости на основе приложения силы
В то время как подобные устройства считывают угол с изображения, тензиометр считывает силу с весов. Некоторые оптические тензиометры теперь определяют поверхностное натяжение по форме висячей капли, что еще больше размывает границы между приборами, использующими методы визуализации.
Когда тензиометр — правильный выбор
Если вопрос касается самой жидкости, например, чернил, покрытия или состава чистящего средства, выбирайте тензиометр. Этот тип прибора также следует выбирать, если вопрос касается поведения жидкости на конкретной твердой поверхности.
Как эти три инструмента сравниваются между собой?
| Инструмент | Меры | Метод | Типичное использование |
| Измеритель угла смачивания | Смачиваемость твердого тела (угол) | визуализация капель | Контроль качества после обработки поверхности |
| Гониометр | Смачиваемость твердого тела (угол) | Оптическая, подсвеченная капля | Лабораторная и производственная проверка |
| тензиометр | поверхностное натяжение жидкости | Баланс сил или каплевидная форма | Тестирование состава жидкости |
Какой прибор подходит для типичных задач промышленного контроля качества?
Для большинства производственных цехов практичным выбором является измеритель контактного угла. Он отвечает на вопрос, который действительно задают покупатели: обеспечит ли эта поверхность надлежащее сцепление, покрытие или герметизацию прямо сейчас, на этой детали?
Пример из практики: Корпуса автомобильных датчиков
Поставщик автомобильных комплектующих обрабатывает плазмой корпуса датчиков из поликарбоната и полиметилметакрилата перед склеиванием. Быстрое измерение параметров капли подтверждает, что поверхностная энергия превышает 40 мН/м, прежде чем детали поступают на станцию склеивания, что позволяет выявить недостаточно обработанные партии на ранней стадии.
Пример из практики: Упаковка медицинских изделий
На линии по упаковке медицинских изделий проверяется угол смачивания полимерной пленки после обработки коронным разрядом в соответствии со стандартом ASTM D5946. Показания ниже 60 градусов подтверждают, что герметизирующий слой будет должным образом смачиваться во время термосварки.
Как технология KeyLink поддерживает измерение контактного угла
Компания KeyLink Technology более 15 лет специализируется на плазменной обработке поверхностей, оказывая поддержку таким брендам, как Apple, Valeo, Foxconn и Bozhon, в более чем 5000 проектах. Наши оптические решения позволяют нам создавать высококачественные изделия. системы измерения краевого угла смачивания Благодаря возможности объединения анализа капель на основе изображений с нашим оборудованием для плазменной обработки, проверка поверхностной энергии происходит на том же производственном участке, что и этап обработки.
Наши системы сертифицированы по стандартам ISO 9001:2015, GB/T19001-2016, CE и Intertek, поддерживаются командой разработчиков из 20 человек и предоставляют бесплатные образцы для тестирования с подробными отчетами об оценке. Для более подробного ознакомления с особенностями смачивания, см. наши руководства по... тестирование поверхностной энергии, улучшение смачиваемости, и гидрофильные и гидрофобные поверхности.
Если вашей команде контроля качества требуется подобное измерительное устройство, которое органично вписывается в существующий рабочий процесс плазменной обработки, ознакомьтесь с полным ассортиментом измерительных приборов KeyLink и запросите пробную оценку.
Часто задаваемые вопросы
Гониометр — это то же самое, что и подобное устройство?
В основном да. Оба метода используют визуализацию капель для измерения смачиваемости. Термин «гониометр» относится скорее к оптическому механизму считывания угла, тогда как полный комплект включает в себя камеру, программное обеспечение и дозирующее оборудование.
Может ли тензиометр измерить краевой угол смачивания?
Некоторые тензиометры, основанные на силовом воздействии, могут определять краевой угол смачивания по данным погружения (метод Вильгельми), но это отличается от прямой визуализации капель и лучше всего работает на волокнах или тонких пластинах, а не на плоских промышленных деталях.
Какое значение краевого угла смачивания указывает на хороший потенциал адгезии?
Как правило, углы менее 60-70 градусов указывают на поверхности, которые хорошо склеиваются, покрываются или на них хорошо печатаются. Точные пороговые значения зависят от используемого клея, чернил или химического состава покрытия.
