תהליך ההרטבה בין נוזל למוצק מתרחשת בתהליכים בכל תחום : עיניים ודמעות, נייר ודיו, עץ וצבע,קרם וגוף,דבק ועץ, ועוד רבים.
בתהליכים רבים יש צורך לבדוק ולייעל את יכולת ההרטבה בין הנוזל למוצק ,לשם כך יש צורך לבדוק את יכולת ההרטבה,
חברת KRUSSמובילה עולמית במיכשור הבודק את יכולות ההרטבה ומנתחת ממשקים בין נוזלים למוצק.
יכולת הרטבה מוגדרת על פי מספר פרמטרים:
זווית מגע- הזווית הנוצרת בין טיפת נוזל למשטח מוצק ידועה בשם זווית המגע. זהו מושג בסיסי בהבנת האופן שבו נוזלים מקיימים אינטראקציה עם משטחים מוצקים והוא חיוני בתחומים כמו מדע פני השטח, הנדסת חומרים ודינמיקת נוזלים.
זווית המגע נקבעת על ידי האיזון בין כוחות ההדבקה (משיכה בין הנוזל למוצק) לבין כוחות הקוהסיטיביים (משיכה בין מולקולות הנוזל). הוא מאפיין את התנהגות ההרטבה של הנוזל על פני השטח המוצקים.
ישנם שלושה סוגים עיקריים של זוויות מגע:
זווית מגע מתקדמת: כאשר טיפה מתרחבת או מתפשטת על משטח, הזווית בין המשטח המוצק למשיק לקצה הטיפה ידועה כזווית המגע המתקדמת. זה מתרחש כאשר לנוזל יש תכונות הרטבה טובות על פני השטח.
זווית מגע נסוגה: לעומת זאת, כאשר טיפה נסוגה או מתכווצת על משטח, הזווית בין המשטח המוצק למשיק לקצה הטיפה נקראת זווית המגע הנסוגה. זה מתרחש כאשר הנוזל אינו מרטיב את פני השטח היטב.
זווית מגע שיווי משקל: זווית מגע שיווי משקל היא הזווית הנמדדת כאשר הטיפה במנוחה על פני השטח. זו הזווית שנוצרת בגבול התלת-פאזי שבו נפגשים שלבי הנוזל, המוצק והאדים.
זווית המגע מספקת תובנה לגבי התנהגות הרטבה של נוזל על משטח מוצק. זווית מגע נמוכה מצביעה על הרטבה טובה, שבה הנוזל מתפשט בקלות על פני השטח (כמו מים על זכוכית נקייה). זווית מגע גבוהה מעידה על הרטבה לקויה, שבה הנוזל נוטה ליצור טיפות ואינו מתפשט בקלות (כמו מים על משטח מכונית עם שעווה).
שיטה זו נקראת ניתוח צורת הטיפה
משוואת יאנג, המתייחסת למתחי פנים וזוויות מגע, עוזרת לתאר ולחזות את זווית המגע בהתבסס על מתחי המשטח בין השלב המוצק, הנוזל והגז.
הבנת זוויות המגע חיונית בתכנון משטחים בעלי תכונות הרטבה ספציפיות עבור יישומים שונים כגון משטחים לניקוי עצמי, בקרת הידבקות, מיקרו-נוזלים וחומרים ביולוגיים.
מתח פני השטח- הוא תכונה של נוזל המאפשר לו להתנגד לכוחות חיצוניים בשל האופי המלוכד של המולקולות שלו. כאשר מוצק נמצא במגע עם נוזל, מתח הפנים ביניהם תלוי בתכונות המוצק והנוזל כאחד.
נמדד על ידי מד מתח פנים
האינטראקציה בין מוצק לנוזל יכולה להשתנות בהתאם לסוג המוצק והנוזל המעורב. לדוגמה, במקרה של מים ומוצקים מסוימים כמו זכוכית או מתכות מסוימות,
יכולה להיות אינטראקציה חזקה שתגרום להידבקות. אינטראקציה זו יכולה לשנות את מתח הפנים בממשק בין המוצק לנוזל.
מתח פני השטח בין מוצק לנוזל מושפע מגורמים כמו אופי החומרים (קוטביות, הרכב כימי), חספוס פני השטח וזווית המגע הנוצרת בין המשטח הנוזל למוצק.
זווית המגע היא הזווית הנוצרת בממשק בין טיפת הנוזל למשטח המוצק. זה מציין את מידת ההרטבה או ההתפשטות של הנוזל על פני השטח המוצקים.
הכוחות הבין-מולקולריים בממשק ממלאים תפקיד מכריע. לדוגמה, אם לנוזל יש זיקה חזקה למוצק (הרטבה טובה), מתח הפנים ביניהם עשוי להיות נמוך יותר בהשוואה לנוזל שאינו יוצר אינטראקציה כה חזקה עם המוצק.
הבנה וכימות של מתח הפנים הספציפי בין מוצק לנוזל כרוכה לעיתים קרובות במדידות ניסיוניות מורכבות ושיקולים של התכונות הייחודיות של שני החומרים במגע.
חברת KRUSS מגרמניה היא חברה מובילה באספקת מיכשור מדידה לניתוח תהליכי הרטבה ומספקת אנלייזרים לניתוח טיפות,בועות וקצף
וטנסיומטרים לניתוח של מתח פנים.לבדיקות בתהליכים של הרטבה,ציפוי,איטום,הלחמה,ספיחה,ספיגה,ניקוי,הזרקת דיו,הקצפה,עיכוב הקצפה,
דחיית נוזלים,אמולסיות במגוון רחב של מעבדות בתעשיה:
תעשיית הרכב,התעופה והחלל
ציפוי מתכות- מדידת פני שטח להגנה, צביעה והדבקה לאפיון חומרי צבע,הרטבה ובדיקת ריכוזם
פולימרים מחוזקים בסיבים- למיטוב ההרטבה וההידבקות בין סיבים לפלסטיק מטריקס.
סגסוגות מותכות-הדמיה של תהליך ההרטבה של החומר המותך עם תבנית היציקה.
פלסטיק-הדבקה ציפוי הדפסה וצביעה של פולימרים,פלסטיק,סיבים וחומרים מרוכבים.
ציפוי קרמי-דיסקיות מצמד ודיסקיות בלמים.
מיזוג פולימרים-להשגת חומרים עם תכונות טובות יותר
מרבצי נפט
ניצול יעיל של שדות נפט-בשיטות של שחזור שמן משופר (EOR).
שבירה הידראולית- ניצול מרבצי נפט גולמי וגז טבעי ע"י מדידת יכולת ההרטבה של הסלע.
מים ושפכים
מדידות לעיכוב היווצרות קצף-במי שפכים,בועות בדיו,צבע ולכות,קצף כביסה ומדיחי כלים,שאיבה וערבוב צבעים.
הפרדת ציפה- אופטימיזציה של הפרדת ציפה בשפכים,תהילכי מיחזור נייר ועיבוד עפרות.
קרמיקה וזכוכית
הדבקה על זכוכית-זכוכית לרכב,לעדשות,קירות אמבטיה.ציפוי דוחה מים,הגנה מפני התנפצות וחום וגרפיטי,UV
ציפויים קרמיים-תותבות ומפרקים מלאכותיים,כלים סניטריים,ציפוי קרמי לחלקים לבידוד חשמלי ונגד קורוזיה,הדבקה של חומר קרמי לחומר אחר.
מיקרואלקטרוניקה
מיקרואלקטרוניקה-ייצור וייפרים-בקרת איכות על הומוגנויות השכבות והפרוסות.
מיקרואלקטרוניקה-בקרת איכות על איכות חומרי ההלחמה וההדבקה של רכיבים.
עץ
בדיקת משטחי עץ-להדבקה,הגנה וצביעה.
קוסמטיקה וטואלטיקה
-ניתוח נוזלים המייצרים קצף-בנוזלי ניקוי,נוזלי טיפוח,מזון ומשקה וקצף כיבוי אש.
-קוסמטיקה-בדיקות הרטבה ופיזור של אבקות ופיגמנטים,בתהליכי הפיתוח.
-מוצרי טיפוח וצבע לשיער-יכולת הרטבה והקצפה של שמפו. חומרי צביעת שיער וציפוי כדי להקל על הסירוק.
-חומרים פעילי שטח -ייעול חומרי ניקוי,הרטבה,הקצפה,איסוף והדבקה.
טכסטיל
-טכסטיל-לבדיקות עמידות הציפוי של בדים לעמידות בפני גשם ואש.
חקלאות
-חומרי הדברה-ייעול הריסוס כדי שרובו יידבק לעלים ורק מעט ממנו יתפזר ברוח.
סוללות ואלקטרוליזה
-סוללות-ייעול וקיצור זמן הייצור בעזרת מדידת זמן ההרטבה של האלקטרודות.
-תהליכי אלקטרוליזה-בדיקות של חומרים פעילי שטח עם טנסיומטר לחץ בועות נייד.
רפואה
-שתלים רפואיים-איפיון ביולוגי והרכב כימי של פני השטח לתותבות שיניים ועצם התואמות לגוף .
-פיתוח ואבטחת איכות של תרופות- לשיפור יכולת ההמסה של טבליה או ליצירת אמולסיה יציבה במשחה.
-עדשות מגע רכות-פיתוח חומרי הרטבה למשטחי העדשה.
חומרי בניין
בדיקת ביטומן- משמש לצרכי איטום מפני חדירת מים, סלילת כבישים,גגות.
ייצור מלט ובטון- מנתחים את תהליכי הממשק האחראים לרכות, יכולת ערבוב, התקשות ותכולת חלל אוויר, ומאפיינים את העמידות ארוכת הטווח בפני בליה של החומר המוקשה.
חשמל ואלקטרוניקה
כרטיסים אלקטרוניים- אופטימיזציה של הניקוי והציפוי הסופי בשיטות כימיות על פני השטח.
בדיקת שמן שנאים-הבטחת איכות השמן שמחמצן במהלך הזמן ועלול לגרום לקרסת השנאי.
צביעה,הדפסה והזרקת דיו
הדפסה והזרקת דיו-הדפסה על קרמיקה,שילוט,זכוכית,טכסטיל,מעגלים מודפסים,תלת מימד.
צבעים, דיו ולכות כנוזלים- לשיפור הרטבה, יציבות פיזור ומניעת קצף.
דפוס אופסט- חקירות של חומרי לחות, דיו ולוחות הדפוס.
צבעים ולכות על משטחים-החל מהתפשטות, הידבקות, מתח פנים ועד לתפקודים הסופיים של הציפוי המוגמר.
ציפוי של אבקות- פיגמנטים כחומרי צבע,אבקות בתוספים לפלסטיק,עמילן כחומר נושא.