(57)【要約】【課題】低コストであり簡単な構造で使いやすく、簡易な測定方法により多様な環境において接触角の測定を実現すると。【解決手段】固体表面上に着液した液滴を接触角換算スケール板を搭載した単眼拡大鏡を用い液滴を上方より観察し測定を行うことを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右対称の接触角値換算スケールに直交するスケールを具備することにより、固体表面に着液した液滴の中心とスケールの中心位置の位置合わせを容易にしたスケール板。
【請求項２】
接触角測定において、請求項１の接触角値換算スケール板を用いた、液滴の着滴径より接触角値を算出することを特徴とする接触角測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、固体表面上で濡れ広がった液滴の接触径長さから接触角値に換算する方式及び装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】  従来、接触角を測定する方法は、液滴方式が知られている。また、下記のようなこれらの技術を応用した出願もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特許公開２０１１−１７９９７３
【特許文献２】  特許公開２０１０−６０３７９
【特許文献３】  特許公開２００９−３６６３４
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】  近藤保著  「新版界面化学」三共出版  ２００１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記、特許文献１から特許文献３の接触測定方式をはじめとし、現在広く上市されている方式の接触角測定装置はＣＣＤカメラ、制御・解析用のコンピュータやソフトウェアを伴う大掛かりな装置であるため、使用するには細かい使用方法の習得を要し、誰もが手軽に測定を行うことが困難であり、価格も高額であるため、製造・販売しているメーカ自体が接触角という重要な測定を広く産業に周知させることを阻害している状況に陥っていた。【０００６】  上記の測定方式により上市されている液滴方式を用いた接触角測定装置のほとんどは少なくとも１ｍ四方程度の設置面積を要し、また従来の液滴方式は固体面に着液した液滴を真横から観測する方法であるため、例えば液晶パネル向け基板のように測定対象となる試料の大型化の著しい物や、小片に切り出しができないような試料の測定には限界があり、また制御・解析用のコンピュータを伴うため、測定場所が屋外となった場合、持ち運びや電源の確保が困難であり、測定を容易に実現することができないことがあった。【０００７】  本発明である接触角値換算スケール板を用いた測定方式は、測定対象となる固体表面上に着液し球冠形状を形成した液滴を真横から観察した際、その輪郭形状が真球の一部をなしていることを仮定した上で、着液した液滴の接触径と接触角値の関係は、下記の数式１と２に従う。【０００８】
【数１】
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【数２】
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【０００９】  ここで、Ａはｒ２、Ｂは３Ｖ／π、ｒは液滴の着滴接触半径、Ｖは液滴の着滴液量、ｈは液滴の着滴高さ、θは接触角であり、液滴の着液量Ｖが既知で一定であれば、測長用のスケールによりｒ値を計測し接触角値を算出することは可能であるが、ＣＣＤカメラや制御・解析用コンピュータを用いることなく、測定者が測定毎に計測したｒ値を接触角に換算するという繁雑な作業を省き、直接接触角値を読み取れる方法を開発することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記課題を解決するために請求項２の接触角測定方法は、精密なマイクロピペッター等を用いあらかじめ定められた一定量の液滴を作成した後、任意の固体表面上に着液させ、着液した液滴を上方より請求項１の接触角換算スケール板を搭載した単眼拡大鏡を用い液滴を観察し測定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の接触角値換算スケール板を用いた接触角測定装置は軽量簡単な構造で使いやすく持ち運び性に優れ、測定を実施するにあたり複雑な手順や時間、また電源も要さず、装置自体の価格も安価なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  本発明の接触角換算スケール板の斜視図である。
【図２】  接触角換算スケールの中心から右辺の拡大図である。
【図３】  本発明の接触角換算スケール板を搭載した単眼拡大鏡と液滴の位置関係を説明する斜視図である。
【図４】  本発明の接触角換算スケール板を用いた接触角値の読み取り方法を説明する図である。
【図５】  液量の誤差が与える接触角値のかたよりを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、本発明の実施例にもとづき実施するための形態を図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【００１４】  図１に本発明である接触角値換算スケール板の斜視図を示す。【００１５】  熱膨張係数が低いことと透過性に優れていることからスケール板の材質にはガラスを用い、衝撃等によるスケール板の破損を防止する必要があることから、厚み（１）を０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲とし、単眼拡大鏡の幅広い形状仕様に対応するため直径（２）を１．０ｃｍ〜６．０ｃｍの範囲としている。【００１６】  本発明であるスケール板には左右対称の接触角値換算スケール（３）を設け、またスケール（３）に直交する一定間隔に目盛りを設けたスケール（４）により十字状のスケールを形成している。それにより円形状に濡れ広がった液滴の４箇所の最大円周上の端点をそれぞれ十字状のスケール上に合わせることで、十字スケールの中心位置を液滴の中心位置に定めることを容易にしている。【００１７】  拡大率５倍の低倍率の拡大鏡から拡大率３００倍の高倍率の拡大鏡に対応するため、図２における各目盛り一間隔（５）の最少長さは０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲としている。各目盛り間隔の長さの決定は液滴の着液量にも依存するため、あらかじめ定められた液量での測定を行う必要があることから、各スケールが対応している着液量（６）を明記している。対応する液量は通常接触角の測定に用いられる液量である０．１μＬ〜１０．０μＬの範囲とし、用いる拡大鏡の拡大率や使用者が要求する接触角値の分解能に合わせ柔軟なスケール設計を可能としている。【００１８】  精密なマイクロピペッターを用い、使用するスケール板が対応する液量の液滴を作成し、接触角測定を実施する任意の固体表面に作成した液滴を静かに着液させる。【００１９】  図３が示すように、固体表面に着液した液滴（７）の濡れ広がりが静止状態に安定した後、接触値換算スケール板（８）を内部に搭載した単眼拡大鏡を液滴の上部位置に重ね、開口（９）を通しのぞき上方より液滴を観察する。【００２０】  図４が示すように、単眼拡大鏡を移動させながら円形状に濡れ広がった液滴（１０）の中心位置に十字スケールの中心位置を合わせる。【００２１】  接触角値換算スケールにはあらかじめ接触角値（１１）が設けられているため、液滴の最大径の端点と目盛りが一致した値を読み取るという簡易な方法により接触角の測定を実施することができる。【００２２】  着液し球冠形状を形成した液滴を真横から観察した際、その輪郭形状が真球の一部をなし、またその液滴を上方より観察した際、真円状に濡れ広がっていることを仮定した場合、測定における接触角の真値とスケール板上の接触角値の一致には、液滴の液量誤差が影響を与える。０．１μＬ〜１０μＬの範囲において誤差±１％以内で任意の液量で液滴を作成できるマイクロピペッターを市場より容易に調達できることから、図５に液量誤差が与える接触角値のばらつきをシミュレーションしたグラフを示す。【００２３】  １〜３％の液量誤差が与える接触角値のばらつきは図５のグラフが示す通りであり、マイクロピペッターによる液滴作成による液量の誤差は接触角の測定において実用に耐える範囲での影響しか与えない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  本発明は固体の表面性状の検査、研究におけるその評価、測定の分野で利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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