修正ヴィルヘルミーバランス法による粗いPTFE表面の特性評価

Characterization of Rough PTFE Surfaces by the Modified Wilhelmy Balance Technique.

• Christian W Karl
• Andrey E Krauklis
• Andrej Lang
• Ulrich Giese

抄録

粗いポリマー表面の濡れ性は、多くの技術応用において非常に重要である。本論文では、粗くて自己アフィン性のあるPTFE表面の平均粗さ値とフラクタル次元との関係を実証した。異なる高さ分布を有する技術表面の複雑な地形についての情報を得るために、白色光干渉法による測定を行った。フラクタル寸法の計算には2つの異なる方法を用いた。高低差相関関数(HDC)と立方体計数法である。その結果、平均粗さ値()は、HDC計算で得られた値よりも立方体計数法で求められたフラクタル寸法とよりよく相関することが示されました。しかし、HDC値は表面粗さを変化させることでより強い依存性を示した。異なる粗さのPTFE試料の進退接触角と接触角ヒステリシスを、液体として脱イオン水を用いた修正ヴィルヘルミー天秤法により調べた。この技術を用いることで、セサイル・ドロップ法では調査が困難な非常に粗いPTFE表面の分析が可能となる。

The wetting of rough polymer surfaces is of great importance for many technical applications. In this paper, we demonstrate the relationship between the mean roughness values and the fractal dimension of rough and self-affine PTFE surfaces. We have used white light interferometry measurements to obtain information about the complex topography of the technical surfaces having different height distributions. Two different methods for the calculation of the fractal dimension were used: The height difference correlation function (HDC) and the cube counting method. It was demonstrated that the mean roughness value () correlates better with the fractal dimension determined by the cube counting method than with the values obtained from HDC calculations. However, the HDC values show a stronger dependency by changing the surface roughness. The advancing and receding contact angles as well as the contact angle hysteresis of PTFE samples of different roughness were studied by the modified Wilhelmy balance technique using deionized water as a liquid. The modified Wilhelmy balance technique enables the possibility for future analysis of very rough PTFE surfaces which are difficult to investigate with the sessile drop method.