９月２３日 【接触角】林地残材木材チップ乾燥機不具合の原因
今回は接触角について。
これは水に濡れる程度の数字化と言える。
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６．接触角
では接触角とは何か。
Wikiでは
「濡れやすさ・濡れにくさは、接触角（または濡れ角）によって定量的に測ることが出来る。
表面エネルギーが小さい物質は濡れにくく、液体が付着したときの接触角は
図3のAのように大きくなる。反対に、表面エネルギーが大きい物質は濡れやすく、
液体が付着したときの接触角は図3のCのように小さくなる。テフロンなど
撥水性のある物質の表面では接触角は180°に近くなり、液滴はほぼ球形になる。
一般に原子結合が強く安定した物質は表面エネルギーが小さく、
活性が低いため酸化など他の物質との反応も起きにくい。また、
表面に光沢のある固体は、そうでないものに比べ接触角が大きくなる傾向がある。
濡れ現象は履歴特性があり、液体が拡がっていく際の前進接触角は、
液体を吸い出すなどして面積が減少していく際の後退接触角に比べて
角度が大きくなる。
ガラス表面に水滴が付いた場合のように、大きな固体に少量の液体が接した
状態を付着濡れ（または接着濡れ）、固体全体が液体に沈んだ状態を浸漬濡れ、
布を水に浸した場合のように固体内部に液体が浸透した状態を浸透濡れと呼ぶ。
液体が固体表面に拡がっていく状態を拡張濡れと呼ぶこともある。」
Wikiでは図が示されており理解しやすいと思います。ご興味ある方は「濡れ」で検索されご覧ください。
雨の日窓ガラスを見ると雨そのものがへばりつく箇所がある一方、水の粒状のまま転がり
落ちる箇所がある。
それは油分などのガラス表面の汚れによるものだ。
雨粒の表面は湾曲上の面になっている。その粒の端から雨粒そのものの表面と
ガラス面との角度を接触角と呼ばれ濡れ具合の目安になっている。
接触角度が低ければ低いほど完全に濡れるに近づき角度が高いほど全く濡れない
に近づくことになる。
濡れるとは液体が固体表面をなるべく広がり付着していく現象を言う。
逆に広がらず液体が粒の状態になってしまうのは濡れないと言われる。
液体は内部の原子、イオン、分子が集合しある程度距離を保ちながら動き回っている。
一方固体はそれらが接近し固定された状態にある。
そのため固体の表面を広げるためには液体以上の力を必要とし、又その力は
金属、無機物、有機物で異なる。
金属は金属結合、無機物はイオン結合のため表面を広げるには大きなエネルギーを
必要とするが、有機物は分子間力による結合のため小さなエネルギーで済む。
これは固体の表面張力の大きさを表しており金属、無機物の表面張力は大きく
有機物の表面張力は小さい。
濡れるに関してはより固体の表面張力が小さい方が濡れにくい。
液体と固体の界面で液体の表面張力が固体の表面張力より大きいと液体は液体内部の
分子間引力に引っ張られ接触角が大きくなり粒状になりやすい。
又、界面での固体の表面張力の方が大きいと液体の分子は固体内部の分子間力引力に
引っ張られ濡れる。
フライパンを例に挙げると鉄のフライパンは油を塗らないと食品はフライパン表面の水に
くっついてしまう。これは固体であるフライパンの界面での表面張力が水より大きいためだ。
フライパンにテフロン加工を施すと油を塗らなくても食品はフライパン表面にくっつかず
料理ができる。
これはフライパン表面に加工されたテフロンの界面での表面張力が油より小さく水には濡れない。
そのため水をはじくためだ。
濡れる濡れないは液体、固体界面での大きさの差によりそれは接触角の数字で
表現できる。
参考文献 「微粒子から探る物性七変化」前野昌弘著
本日でシルバーウイークは終了。
連休中に終えた内容は
1.連休明け現場仕事向け図面作成
2.林地残材木材チップ乾燥機実験結果報告書作成
3.solidworks操作習得の勉強
4.経営戦略の構想
本日残された時間は新規顧客向け図面の作成そして助成金申請書類作成を行う。
それでは又です。
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2009.9.23by 博多の森と山ちゃん
