The Measurement of Wetting Angle by Applying an ADSA Model of Sessile Drop on Selected Textile Surfaces

• Autorzy: Gocławski, J. , Urbaniak-Domagała, W.

Warianty tytułu

PL

Pomiar kąta zwilżania dla wybranych powierzchni tekstylnych przy zastosowaniu modelu ADSA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a method of liquid-solid contact (wetting) angle measurement for selected textile surfaces, assuming the angles to be less than 90°. The method uses a special apparatus for acquisition of sessile drop images. Specialised image processing methods involving edge filtering, image morphology and a prior knowledge of the drop boundary location are used to extract droplet edges and the bottom line of a solid textile surface. Then ADSA profile optimisation is applied to find the liquid contact angle with respect to the bottom line. The ADSA trajectory is fitted to the drop edge data using a trust – region, nonlinear optimisation algorithm, with a proposed definition of distance error measurement. The image processing and analysis methods mentioned above are implemented in a MATLAB 7.0 environment; the results of individual measurements are shown in MATLAB windows as well.

PL

W pracy przedstawiono metodę pomiaru kąta zwilżania na granicy ciecz - ciało stałe dla wybranych powierzchni tekstylnych, przy założeniu występowania kątów mniejszych niż 90°. Metoda ta wykorzystuje specjalistyczną aparaturę do akwizycji obrazów spoczywających kropli. W celu wyodrębnienia krawędzi kropli i linii podłoża tkaniny wykorzystano wybrane metody przetwarzania obrazu, takie jak filtracja krawędzi, procedury morfologiczne oraz informację a’priori o położeniu krawędzi kropli. W celu wyznaczenia kąta kontaktu cieczy z linią podłoża zoptymalizowano profil kropli dla modelu ADSA. Trajektorię ADSA dopasowano do danych krawędzi kropli przy wykorzystaniu nieliniowej optymalizacji „trust-region” i przyjęciu zaproponowanej miary błędu odległości od poszukiwanego minimum. Metody przetwarzania i analizy obrazu kropli zostały zaimplementowane w środowisku MATLAB 7.0; wyniki poszczególnych pomiarów są także zaprezentowane w „okienkach” MATLAB’a.

Słowa kluczowe

PL

model ADSA; spoczywająca kropla; kąt zwilżania; kąt kontaktu; stała kapilarna; wykrywanie krawędzi; rozszerzanie się

EN

ADSA model; sessile drop; wetting angle; contact angle; capillary constant; edge detection; dilation

• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 16, no. 2 (67)
• Strony: 84--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gocławski, J.

• Technical University of Łódź, Computer Engineering Department, ul. Żeromskiego 116, 90-543 Łódź, Poland,

autor

Urbaniak-Domagała, W.

• Department of Fibre Physics and Textile Metrology, Technical University of Łódź, ul. Żeromskiego 116, 90-543 Łódź, Poland,

Bibliografia

• 1. M. Żenkiewicz, “Adhesion and modification of polymer surface”, WNT, Warszawa 2000.
• 2. S. Siboni, C. Della Volope, D. Maniglio, M.Brugnara, “The solid surface free energy calculation, part I and II”, J.Colloid and Interface Sci. 271, 2004, pp. 454-472.
• 3. L.-J. Dogue, N. Mermilliod, G. Boiron, S. Steveris, “Improvement of polypropylene film adhesion in multilayers by various chemical surface modifications”, Int. J. Adhesion and Adhesives 1995, (15), pp. 205-210.
• 4. G. Cantero, A. Arbelaiz, R. Llano-Ponte, I. Mondragon, “Effects of fibre treatment on wettability and mechanical behaviour of flax / polypropylene composites”, Composites Science and Technology 2003,(63), pp. 1247-1254.
• 5. Yongan Gu, “Contact angle measurement techniques for determination of wettability”, Encyclopedia of surface and colloid science, ed. Marcel Dekker, 2002, pp. 1213-1227.
• 6. M. Espinosa-Jimenez, A. Ontiveros- Ortega, R. Perea-Carpio, E. Gimenez- Martin “Interfacial chemistry of fabric surfaces”, Encyclopedia of surface and colloid science, ed. Marcel Dekker, 2002, pp. 2784-2786.
• 7. S. Lahooti, O. I. del Rio, A. W. Neumann, P. Cheng, “Axisymetric drop shape analysis (ADSA)”, A.W. Neumann, J.K.Spelt (Eds.) Applied Surface Thermodynamics, Marcel Dekker, New York,1996, p. 379.
• 8. J. M. Alvarez, A. Amirfazli, A. W. Neumann, “Automation of the axisymetric drop shape analysis-diameter for contact angle measurements”, Colloids and Surfaces, A: Physicochem. and Eng. Aspects 156, 1999, pp.167-176
• 9. I. T. Concept, “Drop Tensiometer”, www. itconceptfr.com/BrochureTracker/Documentation _Tracker_.htm.
• 10. FIBRO System AB, “PGX-Goniometer“, www.klimatest.com/v01/Contact_Angle.
• 11. A. Konno, K. Izumiyama, “On the oil/ water interfacial tension and the spread of oil slick under ice cover”, The 17th International Symposium on Okhotsk Sea & Sea Ice (2002), pp. 275–282.
• 12. A. Konno, K. Izumiyama. “Theory and modeling of the interfacial tension force on the oil spreading under ice covers”, Proceedings of the 16th IAHR International Symposium on Ice, Dunedin, New Zealand, 2nd–6th December 2002, pp. 185-192.
• 13. A. Fitzgibbon, M. Pilu, R. B. Fisher “Direct Least Square Fitting of Ellipses”, PAMI, Vol. 21, No. 5, May 1999, pp. 476-480.
• 14. J. F. Canny, “A computational approach to edge detection”, IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, Nov 1986, 8(6), pp. 679-698
• 15. J. Serra, “Introduction to Mathematical Morphology”, Computer Vision, Graphics and Image Processing, Vol. 35 1986, pp. 283-305.
• 16. W. Malina, M Smiatacz, “Metody cyfrowego przetwarzania obrazów”, EXIT, Warszawa 2005
• 17. “The Mathworks Optimization Toolbox”, http://www.mathworks.com/helpdesk/help/toolbox/optim
• 18. D. Bobrowski, “Probabilistyka w zastosowaniach technicznych”, WNT, Warszawa 1980
• 19. R. M. Haralick, L. G. Shapiro, “Computer and Robot Vision”, Vol. I, Addison-Wesley, 1992, pp. 158-205.
• 20. van den Boomgaard, van Balen, “Image Transforms Using Bitmapped Binary Images”, Computer Vision, Graphics, and Image Processing: Graphical Models and Image Processing, Vol. 54, No. 3, May, 1992, pp. 254-258.
• 21. J. E. Dennis, “Nonlinear Least Squares, State of the Art in Numerical Analysis”,ed. D. Jacobs, Academic Press, 1977, pp. 269-312.
• 22. T. F. Coleman, Y. Li, “On the Convergence of Reflective Newton Methods for Large-Scale Nonlinear Minimization Subject to Bounds”, Mathematical Programming, Vol. 67, Number 2, 1994, pp. 189-224.
• 23. T. F. Coleman, Y. Li, “An Interior, Trust Region Approach for Nonlinear Minimization Subject to Bounds”, SIAM Journal on Optimization, Vol. 6, 1996, pp. 418-445.
• 24. S. Sosnowski, W. Urbaniak-Domagała, unpublished works of “Department of Fibre Physics and Textile Metrology”