強化手機殼耐用的關鍵技術
每每遇到品牌發布新手機上市的新聞，除了搶先下訂、感受新科技外，許多使用者也會選擇為自己的新手機挑選一個擁有自我風格的手機殼，讓新手機可以在良好的保護下延長使用年限。 在手機殼處理的過程中，表面處理是確保品質的關鍵步驟——無論是上色、鍍膜、噴塗塗料，還是圖案印刷，都需要液體均勻、牢固地附著在基材表面，才能確保產品的使用效能——而這些過程都與接觸角的量測息息相關。
接觸角是什麼？
接觸角是指在液體/氣體界面接觸固體表面而形成的夾角，許多界面現像出現在三相相遇的情況下，最常見的情況是固體、液體和氣體之間的接觸。因為界面張力和表面張力的切向力平衡，使系統處於穩定狀態，讓固體、液體和氣體之間的接觸線靜止。 接觸角 (contact angle) 是液滴、固體表面和周圍氣體三個相交界處（稱為三相接觸線）形成的角度。
接觸角反映了三種界面張力之間的平衡：
- 固–液界面能
- 固–氣界面能
- 液–氣表面張力
如果液體與固體表面親和力強（固體表面能高），液滴會鋪展，接觸角變小，意即潤濕性好 (good wetting)。如果液體更傾向於保持自身的形狀（液體表面張力高、對固體親和力低），液滴則保持球型，接觸角變大，則為潤濕性差 (poor wetting)。簡而言之，接觸角實際上是衡量表面性質的指標，常用來判斷材料表面是親水還是疏水。
「接觸角測量」有哪些重要參數？
靜態接觸角（Static Contact Angle, SCA）：
- 定義： 靜態接觸角是指液滴與固體表面接觸時，在三相交界處形成的角度。它反映了表面的初始潤濕性。
- 參數隱藏訊息： 接觸角小，代表液體容易攤開（潤濕性好、表面親水）；接觸角大，代表液體保持水珠狀（潤濕性差、表面疏水）。
- 生活例子： 雨水落在打過蠟的汽車表面，會形成圓滾滾的水珠（大角度，疏水）。而在普通玻璃上，雨水則會攤開鋪展（小角度，親水）。
動態接觸角（Dynamic Contact Angle）：
- 定義： 動態接觸角是描述液滴在表面上三相接觸線 (solid–liquid–gas line) 移動時所形成的角度。當液滴體積逐漸增加或外力推動液滴前進時，形成前進角 (Advancing Angle)；當液滴體積減少或接觸線往回縮時，形成後退角 (Receding Angle)。
- 參數隱藏訊息： 動態接觸角反映液體在實際鋪展過程中的濕潤行為與流動穩定性，比單一的靜態接觸角更接近真實應用情況。
- 生活例子：測試防水布料時，前進角越大表示液滴難以擴散進纖維；而後退角若接近前進角，則顯示水珠容易滾落，不會殘留。
遲滯角（Contact Angle Hysteresis, CAH）：
- 定義： 接觸角滯後是前進角與後退角的差值，反映了液體接觸線在表面移動時所需克服的能量障礙。它常被視為液滴與表面之間的附著力。
- 參數隱藏訊息： 大的滯後角代表液滴容易「黏住」表面，顯示出較強的表面附著性（但也可能因粗糙或不均勻造成）。小的滯後角則表示液滴在表面上移動順暢，附著性弱。
- 生活例子： 水珠在荷葉表面會很容易滾落，因為 CAH 很小（弱附著力，超疏水）；而水珠在髒掉或粗糙的玻璃上會黏著不動，因為 CAH 很大（強附著力）。
表面自由能（Surface Free Energy, SFE）：
- 定義： 表面自由能是固體表面的能量狀態，決定液體能否在其上攤開並產生良好附著。通常可透過接觸角測量並套用計算模型計算得到。
- 參數隱藏訊息： 高表面自由能的材料容易被液體潤濕，有助於塗料或油墨牢固附著；低表面自由能則使液體難以攤開，附著性差。
- 生活例子： 塑膠包裝膜（如聚乙烯）在未經處理時表面自由能很低，油墨容易剝落或暈染。經過電暈或等離子處理後，表面自由能提高，油墨就能牢固附著。
為什麼手機殼製程需要測量接觸角？
透過測量並解讀接觸角參數，我們能夠了解液體與固體之間的濕潤性與附著性，進而判斷塗層是否能夠穩定存在於表面，以及是否會因為摩擦、潮濕或時間而輕易脫落或者是變質。換句話說，正確掌握接觸角資訊，就是確保設計圖案能真正「留在表面」的品質關鍵。
- 判斷塗層附著的穩固性：在手機殼噴漆或鍍膜前需要確認材料的親水性，若表面具有足夠親水性，塗料能更有效地攤開並與基材產生作用，進而提升附著力。相反地，若接觸角數值過大，通常表示表面過於光滑或存在油性污染，導致塗層容易脫落。
- 檢驗清潔度與表面處理效果：在製程前，常會採用等離子清洗、機械打磨或化學處理來改善材料的表面性質。透過接觸角測量，可以驗證表面是否仍有油污、有機殘留或灰塵污染。若清洗後的接觸角明顯下降，代表表面潔淨度提升、親水性增加；若接觸角變化不大，則可能表示清潔不完全或仍有殘留物，需要進一步改善。
- 提高產品品質與耐用度：手機殼作為保護手機的第一道防線，必須具備耐刮與耐磨的特性。透過動態接觸角測量中的前進角 (Advancing Angle) 與 後退角 (Receding Angle)，可以反映表面的均勻性、液體滲透性以及界面滯後特性。這些資訊有助於優化塗層的均勻性與附著力，避免掉漆、氣泡或塗層不穩定的問題，進而提升產品的整體品質與使用壽命。
接觸角測量儀推薦
Dataphysics OCA 接觸角測量儀透過影像擷取並套用數學模型分析液滴與表面形成的角度。除了靜態測量，也有動態接觸角測量法，也能進行動態接觸角的量測；利用Needle-in-Drop 或是Tilting Base的方法量測動態的接觸角，提供更全面的表面資訊。同時可以搭配各類配件模擬實際使用環境中的各類影響參數(e.g., 溫度、溼度等)，有助於更深入了解表面潑水性與塗層耐久性。
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OCA – 接觸角測量儀
結合高分辨率光學、精準液體劑量與樣品定位，提供全方位的接觸角與界面分析方案。系統支持靜態與動態接觸角測量、固體表面能分析、懸滴法測定表面與界面張力，並具備全自動樣品映射功能，讓表面特性評估更高效、精準。