接触角测量的量高法和量角法的比较

采用接触角来表征织物拒水性能更加精确,液滴角度测量法是接触角测量最常用的方法之一,量高法和量角法是角度测量最常用的方法。实际测试中发现,这2种方法测量的结果有比较大的误差,但误差产生的原因不详。从理论上对这2种液滴角度测量法的测量原理和测量误差进行比较分析,分别讨论了液滴高度、底端直径的量取误差和量角器转动误差产生的接触角测量误差,并用实验进行验证,这些实验结论和理论相符,最后证实量高法更准确、快捷、方便。

憎水性对量角法用于静态接触角计算时准确性的影响

为获得量角法的适用性,系统地研究了憎水性对其计算准确性的影响。基于Young-Laplace方程产生了接触角在5°～175°范围内的水珠边缘,同时用接触角测量仪和数码相机从近似超亲水到超疏水材料表面分别拍摄了15和10张水珠图像,选择多个测试者对所得图像运用量角法计算接触角。结果表明：1张图像平均计算时间为6～14s;不同人和不同次计算结果之间存在差别,不同测试者之间计算结果最大差距可达15.65°,同一测试者10次计算结果的最大差距可达28.10°;数码相机拍摄得到液滴图像的计算误差要大于接触角测量仪所得图像的;随着接触角的增加,量角法计算误差幅值有增大的趋势,在超疏水情况下量角法计算结果往往较准确值偏小,偏小2.40°～26.86°,此时量角法不适合用于接触角计算。当试验对接触角测量准确性有一定要求时,可选用一种根据憎水性和水珠体积大小自适应选择圆拟合算法、椭圆拟合算法和轴对称液滴边缘形状分析算法的方法。当试验对接触角测量结果的准确性要求不高,且需要测试的液滴图像数量不大时,可选用量角法计算接触角,此时应该选择熟练的操作人员。

基于特征的直纹面5轴侧铣精加工刀位计算方法

提出了基于加工特征的直纹面5轴侧铣精加工刀位轨迹的计算方法,给出了误差估算方法。通过对直纹面微分几何特性的研究,用扭曲度来刻画直纹面特征,将直纹面划分为可展化曲面和非可展化曲面。对于可展化曲面,通过调整直纹面上母线方向的变化规律,使之成为可展曲面,以便在加工中获得无脊棱的光滑曲面;对于非可展化曲面,提出用最小偏置角原理来求取刀轴矢量,以使加工误差在刀具与被加工曲面切触状态下趋于最小,最终获得无干涉刀位轨迹。

拟合方法用于硅橡胶静态接触角的测量

准确获得水珠的静态接触角对高温硫化硅橡胶及室温硫化硅橡胶憎水性规律的研究具有重要意义。在手动获得水珠边缘点的基础上,根据水珠在含水量足够小时其所得图像的水珠边缘呈圆形这一规律,运用最小二乘算法拟合水珠边缘。使用了Levenberg-Marquardt算法计算最小二乘拟合,介绍了其原理,理论上推导了拟合使用到的公式,编程实现了相关程序。对拟合所得的圆采用切线的原理,计算得到左右两侧的静态接触角,将它们平均即得该水珠的静态接触角。针对仿真水珠图像和真实水珠图像,分别使用量角器法和基于拟合的方法经过多人多次使用,结果表明,拟合方法能有效减少量角器方法测量结果受主观因素的影响,在较大程度上提高静态接触角测量的精确度,对硅橡胶材料憎水性的准确研究有一定意义。

竹纤维的接触角测试与评价

采用Kruss DSA100接触角测量仪测试了竹纤维等6种纺织单根纤维的接触角,并对结果进行单因素方差分析。结果表明:6种纤维相比较,非亲水型涤纶纤维的接触角测量结果明显大于竹纤维、黄麻、亚麻、苎麻和粘胶等亲水型纤维;在亲水型纤维中,竹纤维的接触角最小,与亚麻、苎麻和粘胶纤维的接触角测量结果有显著差异,这说明竹纤维的浸润性能优异;此外,化学成分、纤维表面形貌相似的竹纤维和黄麻单纤维的接触角测试结果无显著性差异,说明黄麻纤维的浸润性也很好。