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接触角計

SImageシリーズ WindowsPC接触角計  Smart contactシリーズ  携帯タブレット接触角計

接触角計

接触角計 基礎と特長

  • 接触角計 機種選定ガイド

  1. 接触角計の解析が自動解析か手動解析か?
  2. 接触角計の測定対象ワークサイズ?
  3. 接触角計は携帯モバイルタイプか室内据え置きタイプか?
  4. 接触角計の御予算
  5. 接触角計の機能
  • 接触角とは

  • 接触角とは固体、液体、気体の接する点から液体の表面に接線を引いたときに接線と固体表面のなす角度。(日本工業規格)具体的にはサンプル表面に液滴を滴下し水滴の角度を計測するものです。分子レベルの表面清浄度や濡れ性、均一性を定量的に評価します。製造工程における品質管理や表面処理の効果の判定、クリーンルームにおける清浄度管理、塗料塗布評価などの用途に用いられています。
  • 接触角計とは

接触角計とは試料表面へ水滴を滴下し、水の接触角を測定することにより定量的に表面の状態を評価する計測器です。自動接触角計測は、分子レベルの清浄度評価や濡れ性、均一性を定量的に評価します。

  • 接触角測定方法

「接線法」:  Tangent Method

実際の液滴の形状に近い接触角解析の測定公式です。滴下した液滴左右端部を含む等間隔3点を球の一部と仮定し液滴左右端部における接触角(左右および平均)を表すものです。液滴左右端部の接触角は独立して計測されるため傾斜法による前進後退接触角、拡張収縮接触角の計測が可能です。株式会社エキシマの接触角計は液滴上の輪郭および端点を検出し高度なアルゴリズムで左右の接触角をリアルタイムで解析します。

「θ/2法」: A half-angle Method

最も基本的な接触角の測定公式です。サンプル上に滴下した水滴の形状を真円と仮定し新円の半径と高さからθ=2arctan h/r の公式で接触角が求まります。また液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の、固体表面に対する角度を求め、これを2倍することでも算出できます。簡単に求められるのですが水滴左右の接触角が同じになるので傾斜法による前進後進接触角などは計ることができません。

「滑落法」-Tilting base method 前進接触角と後進接触角 Advancing Receding Contact angle

水平なサンプルの表面上に液滴を滴下し、サンプルを徐々に傾けると液滴の形は重量によって変形しある程度の角度で滑り出します。このときの滑り出した時のサンプルの傾斜角度を滑落角と言います。傾斜によって変形した液滴の下りの接触角を前進接触角(Advancing contact angle)、上側の接触角を後進接触角を(Receding contact angle)といいます。そしてその差を接触角ヒステリシス(contact angle hysteresis)といいます。塗料の塗布性(ぬれやすさ)や撥水性(濡れ性)の評価手法として用いられます。

拡張収縮法 Add and Remove Volume Method

表面上に液滴を作成、液滴の吐出量を増やすと液滴の形は変形し容積の増大に伴いある程度の角度で広がります。このときの液滴端部の接触角を前進接触角(Advancing contact angle)といいます。逆に液滴の量を吸い上げるときの接触角を後進接触角(Recending contact angle)といいます。そしてその差を接触角ヒステリシス(contact angle hysteresis)といいます。塗料の塗布性(ぬれやすさ)や撥水性(濡れ性)の評価手法として用いられます。

 

  • 接触角計 アプリケーション

– 接触角洗浄評価 ガラス基板、電子部品、半導体、液晶ガラスなど

– 接触角ぬれ性評価 塗料、インク、印刷、塗布工程など

– 接触角疎水性評価 撥水剤、防水コーティング、ワックス、衣料など

– 接触角接着性評価 封し、密着性、シール性、塗布工程など

– 接触角清浄度コンタミネーション評価 クリーンルームなどの判定

– 接触角表面改質評価 UVO3、プラズマ、コロナ放電などの表面均一性および改質効果の判定

エキシマの接触角計

接触角計横浜市ものづくりSBIR助成認定

  • エキシマの接触角計は平成26年度横浜市中小企業新技術・新製品開発促進助成金SBIRにて「世界で初めてタブレット端末を採用した接触角計」として独創的な先進性が認められ新
    技術開発の助成にて開発製品化されました。 特許取得済。日本製。

  • 一般社団法人首都圏産業活性化協会「(社)TAMA協会」、独立行政法人中小企業基盤整備機構、経済産業省関東経済産業局、四国経済産業局、青森県、山梨県、羽村市、日野市、相模原市、和光市等の支援による中小企業の特徴的な技・業・わざとして中小企業95社による「TAMAワザ自慢100」に弊社の技術「自動接触角計SmartContactPRO100」が選定されました。

エキシマの接触角計おもな採用実績

エキシマの接触角計は官公庁、大学、研究所、国内外の民間企業等へ2007年創業以来、300件を超えるお客様にご利用いただいております。開発、製造、販売、校正、修理まで一貫して自社で国内で行っております。カタログ製品以外にも1台からの仕様、予算等に応じたカスタム製作も対応可能です。

接触角計 製品紹介

SImage シリーズ:Windows パソコンと接触角計のシステム。自動計測および手動計測モデルがある。
Smart Contact シリーズ:Androidタブレット端末が接触角計のシステム。バッテリーオペレーションによる携帯性が特長。

 

■Smart Contact Pro 100Ⅱ 自動 接触角計

測定データをその場で接触角計測解析が可能。バッテリーオペレーションなので場所を選びません。AUTO MODE (自動) 接線法計測、MANUAL MODE (手動) θ/2法計測の選択可能。接触角滑落法、前進後進接触角計測対応。16Mピクセルの高画質計測。。IoTに対応したBleutooth,Wifi,USB-TypeC接続など簡単に実現。PAT

  • JIS R3265 「基板ガラス表面の濡れ性試験方法」準拠接触角計
  • ISO書類対応 (オプション)校正証明書、試験成績書、トレサビリィティ体系図
  • 世界的なNIST基準に基づく接触角計

デモ機貸出お問い合わせ 無料サンプル測定測定お問い合わせ  レンタルお問い合わせ

Model Smart Contact Pro 100Ⅱ
対象サンプルサイズ Max□100mm,   t<25mm  (特注可)
測定範囲 0<θ< 180 °
角度分解能 0.1°
接触角解析公式 接線法(Auto mode) , θ/2 法(Manual mode)
拡張収縮法、滑落法※(オプション角度計要)
工業規格 JISR3257
ASTM D724,D5725,D5946
ISO 15989
ISO書類対応 校正証明書、検査成績書、トレーサビリティ体系図
カメラ 1600万画素
OS Android OS 8.0
経時変化計測 約15fps
外部接続 USB type-c、Wifi,Bluetooth
標準ディスペンサー 2.5-10μL micrometer head control
外形寸法 W 170 x H 500 x D330 mm
付属品 USB type-c adaptor AC100-240V50/60Hz0.25A
Option オートディスペンサー、シリンジ針各種、角度計
表面自由エネルギー解析ソフト、吸着ステージ等各種

■Smart Contact Mobile4 携帯 自動 接触角計

世界的な基準、接線法※、θ/2法※による接触角解析

・サンプルに置くだけで計測できます。 ・大型の自動車部品や大判フィルムなど試料の大きさに制限がないので試料カットの必要がありません。 ・軽量693g コンパクトな本体はバッテリー駆動なので計測場所を選ばず屋外でも可能です。 ・パソコン接続が不要なのでモバイル計測に最強です。

  • ASTM D5946 準拠接触角計
  • ISO書類対応 (オプション)校正証明書、試験成績書、トレサビリィティ体系図
  • 世界的なNIST基準に基づく接触角計

デモ機貸出お問い合わせ 無料サンプル測定測定お問い合わせ  レンタルお問い合わせ

Model Smart Contact Mobile 4
測定範囲 0<θ< 180 °
角度分解能 0.1°
接触角解析公式 接線法(Auto mode) , θ/2 法(Manual mode)
規格 ASTM D5946
ISO書類対応※ 校正証明書、検査成績書、トレーサビリティ体系図
カメラ 1600万画素
OS Android OS 8.0
経時変化計測 約15fps
外部接続 USB type-c、Wifi,Bluetooth
標準ディスペンサー 5μL マニュアルピペットディスペンサー
外形寸法 W 128 x H 40 x D146 mm
付属品 USB type-c adaptor AC100-240V50/60Hz0.25A
Options 表面自由エネルギー解析ソフト

■Smart Contact Mobile Entry3 教育入門用 携帯 接触角計

世界的な基準 θ/2法※による接触角解析

・パソコン必要なし、測定データをその場で接触角の計測、保存が可能。 ・IoTに対応したBleutooth,Wifi,USB-TypeCなど簡単接続。 ・サンプルに置くだけで計測できます。 ・大型の自動車部品や大判フィルムなど大型試料のカットの必要がありません。 ・軽量693g コンパクトな本体はバッテリー駆動なので計測場所を選ばず屋外でも可能です。 ・パソコン接続が不要なのでモバイル計測に最強です。・弊社創立10周年学術貢献教育用製品

  • ASTM D5946 準拠接触角計
  • 世界的なNIST基準に基づく接触角計

無料サンプル測定測定お問い合わせ 

Model Smart Contact Mobile Entry 3
測定範囲 0<θ< 180 °
角度分解能 0.1°
接触角解析公式 θ/2 法(Manual mode)
規格 ASTM D5946
カメラ 1600万画素
OS Android OS 8.0
外部接続 USB type-c、Wifi,Bluetooth
外形寸法 W 128 x H 40 x D146 mm
付属品 USB type-c adaptor AC100-240V50/60Hz0.25A
Options別売 表面自由エネルギー解析ソフト
5μL マニュアルピペットディスペンサー

 

■自動 接触角計 SImage AUTO 100

接触角計とは試料表面へ水滴を滴下し、水の接触角を測定することにより試料表面評価を定量的に行うシステムです。自動接触角計測は、分子レベルの清浄度評価や濡れ性、均一性を定量的に評価します。同時に作業者によるバラつき問題も改善いたします。Excelのcsv file出力、液滴画像のpng file保存が行えます。Windows PC本体は含まれておりません。

  • JIS R3265 「基板ガラス表面の濡れ性試験方法」準拠接触角計
  • ISO書類対応 (オプション)校正証明書、試験成績書、トレサビリィティ体系図
  • 世界的なNIST基準に基づく接触角計

デモ機貸出お問い合わせ 無料サンプル測定測定お問い合わせ  レンタルお問い合わせ 受託計測お問い合わせ

Model Simage AUTO 100
対象サンプルサイズ Max□100mm,
 t<25mm  (特注可)
測定範囲 0<θ< 180 °
角度分解能 0.1°
接触角解析公式 接線法(Auto mode)
θ/2 法(Manual mode)
拡張収縮法
滑落法※(オプション角度計要)
工業規格 JISR3257
ASTM D724,D5725,D5946
ISO 15989
ISO書類対応 校正証明書、検査成績書
(別売) トレーサビリティ体系図
カメラ 1600万画素
対応OS Windows10,8,7
経時変化計測 約15fps
外部接続 USB 2.0
標準ディスペンサー 2.5-10μL
micrometer head control
外形寸法 W 270 x H 290 x D120 mm
重量 約2kg
電源 AC100-240V50/60Hz
Options オートディスペンサー、シリンジ針各種
角度計、吸着ステージ等各種
表面自由エネルギー解析ソフト

自動 接触角計 SImage AUTO 300

接触角計とは試料表面へ水滴を滴下し、水の接触角を測定することにより試料表面評価を定量的に行うシステムです。自動接触角計測は、分子レベルの清浄度評価や濡れ性、均一性を定量的に評価します。同時に作業者によるバラつき問題も改善いたします。Excelのcsv file出力、液滴画像のpng file保存が行えます。Windows PC本体は含まれておりません。

  • JIS R3265 「基板ガラス表面の濡れ性試験方法」準拠接触角計
  • ISO書類対応 (オプション)校正証明書、試験成績書、トレサビリィティ体系図
  • 世界的なNIST基準に基づく接触角計

Model Simage AUTO 300
対象サンプルサイズ Maxφ300mm,
 t<10mm  (特注可)
測定範囲 0<θ< 180 °
角度分解能 0.1°
接触角解析公式 接線法(Auto mode)
θ/2 法(Manual mode)
拡張収縮法
滑落法※(オプション角度計要)
工業規格 JISR3257
ASTM D724,D5725,D5946
ISO 15989
ISO書類対応 校正証明書、検査成績書
(別売) トレーサビリティ体系図
カメラ 1600万画素
対応OS Windows10,8,7
経時変化計測 約15fps
外部接続 USB 2.0
標準ディスペンサー 2.5-10μL
micrometer head control
外形寸法 W 500 x H 290 x D120 mm
重量 約3kg
電源 AC100-240V50/60Hz
Options オートディスペンサー、シリンジ針各種
角度計、吸着ステージ等各種
表面自由エネルギー解析ソフト

接触角計オプション・消耗品

親水性、疎水性など表面を評価する接触角計の接触角計交換用各種シリンジ及びニードル、接触角計自動ディスペンサー、表面自由エネルギー解析ソフト、接触角計XYステージなどご用意いたしております。

ES004ASTF22G 交換用シリンジPP製TF22G針スプリング付・数量 1本単位

ES004AS交換用シリンジPP製スプリング付 針なし・数量 1本単位

 

ES004交換用シリンジガラス製 針なし・数量 1本単位

TF22G・交換用テフロン針 ・数量 10本入/パック

MN25・交換用金属針 ・数量 10本入り/パック

MN27・交換用金属針 ・数量 10本入り/パック

MN30G・交換用金属針極細 ・数量 1本単位

XYStage70・XYステージ 移動量±35mm 出荷時組込品

KDSDAS-F51  角度計​ ・数量 1式

ES009AUTO・ 自動ディスペンサー 0.5-10μL

SESF・表面自由エネルギー解析ソフト Windows10対応・Fowkes・Owen-Wendt・Kitazaki-Hara・Microsoft Excel macro software

ES009 マニュアルピペットディスペンサー 5μL・数量 1本単位

ES007 マニュアルピペットディスペンサー 2-20μL・数量 1本単位

ES008Guideマニュアルピペットディスペンサー位置決めガイド・数量 1式 出荷時調製品

ES010 Smart contact Mobile case  数量 1式

  • 接触角計 よくある質問 Q&A
Q:接触角を計測する水滴の水は純水である必要はありますか。

A:基本的には純水(蒸留水)を推奨します。純水の入手が困難な場合は市販されている精製水を使用いたします。水質のばらつく水道水は計測に不適です。

Q:接触角を計測する水滴の量に決まりはありますか。

A:JIS R 3257では1μl以上4μl以下と規定されていまが実際にはサンプルの表面温度や表面状態により滴下する量が少ないと水滴が蒸発したり多すぎると水滴がディスペンサーの針先から垂れたりする事を考慮して最適な量を決定します。

Q:接触角計の校正証明書発行は可能ですか。

A:トレーサブルなISO書類対応 校正証明書、試験成績書、トレサビリィティ体系図の発行が可能です。

Q:接触角計輸出の際に該非判定書の発行が可能ですか。

A:輸出貿易管理例非該当証明書の発行が可能です。

Q:接触角計の計測値が異なる要因

A:接触角の測定結果が接触角メーカーによって違ったり同じメーカーでも機種によって違ったりする場合は主に2つの原因があります。ひとつは「接触角解析公式の違い」接触角解析公式はθ/2法もしくは接線法などがあります。公式が異なれば結果も当然異なります。ふたつめは「水平線の設定位置」についてです。接触角の計り方にはJIS規格がありますが「水平線の設定位置」についての規格がありません。殆どの計測結果の違いはこの「水平線の設定位置」の違いが原因であることが多いです。接触角を測定する際に理想的な測定方法は「カメラ読み取り角0°」となる真横から水滴を測定する方法です。しかし実際には、さまざまな表面条件のサンプル基板(透明、光沢、反射、梨地など)に対して、サンプル上に滴下した水滴の輪郭を真横から自動で検出するのは難しいため水平線の位置は各社独自の基準で測定しているのが主な原因です。
測定結果が異なる場合、実際に測定された水滴画像を比較してみてください。読み取り角度0°の画像は理想的な半円となりますが、ほとんどの接触角計の水滴画像は半円の下半分に反射の画像が映り込む形をしています。中にはラグビーボールのような形の水滴画像で接触角を表示しているものもあります。各社接触角計メーカーのカタログ上の接触角画像を比較しても異なることがわかります。
接触角データを比較する際に大事な事は「接触角解析公式の確認」「読み取り角度」もしくは「水変線の位置」を確認することが重要です。最近ではいろいろなメーカーから独自の測定方法で計測された結果が「接触角」という言葉で表記しているので、どのような方法で計測された接触角なのか、その方法は世界的な規格に基づく測定方法なのかよく確認することが重要です。

Q: 自動と手動の接触角計、何が違うんですか?そもそも自動接触角計とは何が自動なのですか?自動のメリットとは何ですか?

A:エキシマの自動接触角計の定義はサンプル上に滴下された水滴を接触角計測する際に水滴輪郭上のエッジ検出をアルゴリズムによる画像処理でコンピュータに行わせることを自動接触角計測と定義します。これに対して手動接触角計測とは水滴輪郭上のエッジ検出を作業者が目で見て手動で行っているものを手動接触角計測と定義します。目盛りのついたレンズ上で角度を読み取る方式も広い意味で手動接触角計測といえると思います。自動接触角計測のメリットはアルゴリズムによる画像処理でコンピュータが読み取るので複数の測定作業者による読み取りに比べばらつきの原因となる測定誤差が無くなると言う長所があります。ちなみにエキシマの接触角計は自動接触角計でも水滴の形成、滴下、サンプルのセット、取出しなどは作業者が行います。これら測定プロセスを自動で行うものを全自動接触角計と定義し特注製品としてご提案させていただいております。

 

  • 接触角 親水性・疎水性に関連するJIS日本工業規格

JISC(Japanese Industrial Standards Committee)日本工業標準調査会参照.​

JISリスト

規格番号              規格名称

JISC5630-1         マイクロマシン及びMEMS-第1部:マイクロマシン及びMEMSに関する用語

JISC5630-13       マイクロマシン及びMEMS-第13部:MEMS構造体のための曲げ及びせん断試験による接合強度試験方法

JISK0148            表面化学分析-全反射蛍光X線分析法(TXRF)によるシリコンウェーハ表面汚染元素の定量方法

JISK1150            シリカゲル試験方法

JISK2236            自動車用つや出しワックス

JISK2396            自動車用つや出しコーティング剤

JISK2398            自動車用ウインドウォッシャ液

JISK3211            界面活性剤用語

JISK6800            接着剤・接着用語

JISK6894            金属素地上のふっ素樹脂塗膜の試験方法

JISR1600            ファインセラミックス関連用語

JISR1655            ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔径分布試験方法

JISR1703-1         ファインセラミックス-光触媒材料のセルフクリーニング性能試験方法-第1部:水接触角の測定

JISR1703-2         ファインセラミックス-光触媒材料のセルフクリーニング性能試験方法-第2部:湿式分解性能

JISR1753            ファインセラミックス-可視光応答形光触媒材料のセルフクリーニング性能試験方法

                   -水接触角の測定

JISR3257            基板ガラス表面のぬれ性試験方法

JIST0330-1         生体活性バイオセラミックス-第1部:多孔質バイオセラミックスの気孔構造の分析方法

JIST0701            コンタクトレンズの用語及び材料の分類方法

JIST8106            安全靴・作業靴の耐滑試験方法

JISZ0305            鉄鋼の化学的清浄方法

JISZ8122            コンタミネーションコントロール用語

JISZ8890            粉体の粒子特性評価-用語

接触角 ANSI 接触角計測に関する米国の規格 

American National Standards Institute米国国家標準協会 (ANSI)

ASTM C813-90(2014)      Standard Test Method for Hydrophobic Contamination on Glass by Contact Angle Measurement

ASTM D5725-1997          Standard Test Method for Surface Wettability and Absorbency of Sheeted Materials Using an Automated Contact Angle Tester

ASTM D5946-2009          Standard Test Method for Corona-Treated Polymer Films Using Water Contact Angle Measurements Active Standard (Latest Version)

ASTM D7334-08(2013)    Standard Practice for Surface Wettability of Coatings, Substrates and Pigments by Advancing Contact Angle Measurement

ASTM D7490-13 Standard Test Method for Measurement of the Surface Tension of Solid Coatings, Substrates and Pigments Using Contact Angle Measurements

接触角 DIN 接触角計測に関するドイツの規格 

ドイツ標準協会 (DIN)  Deutsche Industrie Normen

DIN EN 15802:2010-04     Conservation of Cultural Property – Test Methods – Determination of Static Contact Angle

DIN 55660-2-2011             Paints and varnishes–Wettability – Part 2: Determination of the free surface energy of solid surfaces by measuring the contact angle

DIN 55660-3-2011             Paints and varnishes– Wettability – Part 3: Determination of the surface tension of liquids using the pendant drop method

DIN 55660-4-2012            Paints and varnishes – Wettability – Part 4: Determination of the polar and dispersive fractions of the surface tension of liquids from an interfacial tension

DIN 55660-5-2012            Paints and varnishes – Wettability – Part 5: Determination of the polar and dispersive fractions of the surface tension of liquids from contact angles measurements on a solid with only a disperse contribution to its surface energy

DIN EN 15802     Conservation of cultural property – Test methods – Determination of static contact angle; 2010

DIN EN 828  Determination by measurement of contact angle and surface free energy of solid surface

接触角 ISO 接触角計測に関するISOの規格 

International Organization for Standardization(国際標準化機構)

ISO 15989:2004  Plastics — Film and Sheeting — Measurement of Water-Contact Angle of Corona-Treated Films

ISO 27448:2009  Test Method for Self-Cleaning Performance of Semiconducting Photocatalytic Materials — Measurement of Water Contact Angle