ISO/TS 14778 纸张和纸板 - 用光学方法测量水接触角

国际标准化组织（ISO）制定的标准“ISO/TS 14778 纸张和纸板 - 用光学方法测量水接触角”描述了光学评估水与纸张和纸板表面之间的接触角的程序。这里，液滴形成的过程、应用于平面基底或测量与固体接触的液滴形状的过程是由自动化设备进行的。

测量限制由所用仪器的功能决定。该标准中定义的仪器功能使用以每秒至少 50 帧的速率运行的数字图像捕获系统，并要求能够在液滴与基材之间的接触不超过 20 毫秒至 40 毫秒后执行第一次测量。该测试方法可应用于大多数类型的纸张或纸板，但不适用于结构化材料。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 基线，即水滴与纸张或纸板表面之间的接触线，通过光学手段确定并作为测量接触角的平面。接触角的精确测量需要精确评估基线。为了使光学系统获得基线的最佳估计，可能需要倾斜相机，以便从上方以较小的角度（通常相对于水平面为 0-0 度）而不是直接从侧面观察液滴（ 3 度）。经验表明，视角的这种微小变化不会影响测量的接触角值，但可以改善基线的感知。
• 接触角是指在指定接触时间从三相点之一到通过液滴轮廓上的切线建立的基线的角度。接触角以度数表示。
• 接触时间，即水滴与测试件表面接触的持续时间，从计时机构触发的那一刻到测量的那一刻自动测量。
• 液滴高度是从与测试件表面接触的液滴顶部开始的距离，在指定的接触时间从基线测量。液滴高度以毫米表示。
• 液滴底部直径，与测试件表面接触的液滴底部的最大宽度，在规定的接触时间沿基线测量。液滴底部直径以毫米表示。
• 三相点是指液/固、液/气、固/气边界线的交点。

原则上，当将水滴施加到纸张或纸板的水平平面时，通过光学数字成像评估水滴与材料的接触角。

根据 ISO 13530 标准的规定，使用 23 度时表面张力至少为 72 mN/m 的蒸馏水作为试剂。该方法可以与其他液体一起使用，前提是它们可以通过本标准中描述的液体分配系统以液滴形式分散，并且不会导致基材显着膨胀，从而在测量的时间范围内不再可识别基线。此外，对于高蒸气压的液体，蒸发速率可能太快而无法使用该技术，除非在蒸气饱和的气氛中进行（例如，包含几滴溶剂的封闭玻璃比色皿）。使用其他液体产生的接触角值无法与使用水产生的接触角值相比。

一些接触角测量装置能够在液滴形成之前加热液体。加热会改变表面张力和粘度，这两者都会影响接触角。如果液体被加热，则与标准有偏差。

许多接触角测量装置还可以测量液体表面张力，可用于研究水的表面张力。建议定期检查水是否未被污染，因为这将直接影响接触角读数。

这些测试中使用的主要设备包括：

• 带保持机构的平台
• 光源
• 液体输送系统
• 滴申请系统
• 图像采集系统
• 计时系统
• 适当的图像分析软件

准备足够的测试件，在测试开始前在与用于调节样品的相同大气条件下，在每一侧进行至少 5 次有效测量。避免手或手指接触测试区域，并且要避免折叠、折痕、裂纹和其他缺陷，包括水印。

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