水滴角テスターの試験結果はサンプル特性、試験環境、計器パラメータ及び操作方法の四つの要素に影響され、これらの要素は直接測定値の偏差を招くことができる。
1.サンプル特性因子
表面平坦度:サンプル表面にスクラッチ、凹みまたは突起があると、液滴の実際の接触形態が変化し、測定された接触角が大きいか小さいことになる。
表面清浄度:サンプル表面に油汚れ、ほこりまたは指紋が残っていると、表面の原始的な浸潤性が破壊され、液滴が正常に伸張または収縮できなくなり、テスト結果に影響する。
表面均一性:サンプルが複合材料である場合、または表面にコーティングムラがある場合、異なる領域の浸潤性の違いは同じサンプルの異なる位置のテスト結果の不一致を招く。
2.環境要因のテスト
温度と湿度:温度は液体の表面張力(例えば温度が上昇し、水の表面張力が低下する)に影響し、湿度はサンプル表面に水蒸気や液体を吸着して揮発する可能性があり、両者は間接的に水滴角の数値を変える。
気流干渉:試験環境に気流(例えば通気口付近)が存在し、液滴が変形したりずれたりすることがあり、機器が液滴の輪郭を正確に捉えることができず、測定誤差が生じる。
3.計器パラメータ要素
液滴体積:液滴体積が大きすぎると重力作用によって変形しやすく、体積が小さすぎると輪郭を明確に捉えることが難しく、通常2-5μLの標準範囲に制御する必要があり、そうしないと結果の偏差を招く。
針の位置:針とサンプル表面の距離が近すぎるとサンプルに触れる可能性があり、遠すぎると液滴が落下する際に気流の影響を受けやすく、両者とも液滴がサンプル表面に垂直に落下できなくなり、接触角の計算に影響を与える。
画像解析アルゴリズム:異なる機器の画像解析アルゴリズム(例えば、円法、楕円法、Young-Laplace法)は異なる形態の液滴に適用され、選択を誤ると計算結果が不正確になる(例えば、非球形液滴は円法で計算すると大きな誤差が生じる)。
4.操作方法要素
液滴の落下方式:手動で液滴を垂らす時、針の移動速度が均一でない或いは力が不当である場合、液滴の大きさが一致しないことを招く、自動滴下パラメータ設定が間違っている(滴下速度など)と、液滴形態にも影響します。
測定タイミング:液滴がサンプル表面に滴下した後、安定した「平衡接触角」状態で測定しなければならない(通常は滴下1-3秒後)、早すぎる測定は液滴が安定していないため結果が小さくなり、遅すぎると液体揮発による結果が大きくなる可能性がある。
繰り返し測定回数:単回測定はランダム性が強く、基準に基づいて3回以上繰り返し測定を行って平均値を平らにしないと、結果に代表性を欠くことができる。