Newsletter - 2012/04 - Ausgabe 27

Schaum unter Spannung - Messung des Flüssigkeitsgehalts von Schäumen

Die Messung der Schaumstabilität durch Detektion der Schaumhöhe ist für kurzzeitstabile Schäume eine bewährte Methode. Doch für metastabile Schäume muss dabei viel Zeit investiert werden – Unterschiede zwischen Schaumproben werden oft erst nach Stunden erkennbar. Demgegenüber ist eine indirekte Untersuchung der Stabilität über die Änderung des Flüssigkeitsgehalts mit dem Leitfähigkeitsmodul PA4550 deutlich zeiteffizienter. Und sie erlaubt die Korrelation mit weiteren Schaumeigenschaften.

: Freie Wahl: Flüssigkeitsgehalt oder Schäumbarkeit und Schaumzerfall –oder alles zugleich

Faustregel für Schaum: schneller trocken – schneller zerfallen

Dem Zerfall eines Schaums geht das Ablaufen der Flüssigkeit aus den Schaumlamellen – die Drainage – voraus. Aus Geschwindigkeit und Ausmaß der Drainage kann in der Regel auf die Stabilität des Schaums geschlossen werden – zwar nicht als absolut, aber in Relation zu anderen Proben. Wenn die Stabilität indirekt aus der Drainage abgeleitet wird, muss der tatsächliche, oft sehr langsame Zerfall nicht abgewartet werden.

Für eine Vielzahl von Schaumanwendungen sind Flüssigkeitsgehalt und Drainage nicht nur als Zugang zur Stabilität, sondern unmittelbar relevant. Beispielsweise hängen die Haptik kosmetischer Schäume oder das Mundgefühl (engl. Mouthfeel) von Lebensmittelschäumen wesentlich von deren Feuchtigkeit ab.

: Schaum für Körper ...

: ... und Seele

Löschschäume werden sogar anhand der Feuchte kategorisiert, denn sie beeinflusst Löschwirkung und Wurfweite. Die Drainage des Löschschaums unterstützt als gewünschte Nebenwirkung die Kühlung des zu löschenden Materials.

Information mal sieben

Das Modul PA4550 für den Dynamic Foam Analyzer DFA100 von KRÜSS misst den Flüssigkeitsgehalt des Schaums über dessen Leitfähigkeit. Wird die Schaumleitfähigkeit mit der der Ausgangsmischung korreliert, kann der prozentuale Flüssigkeitsanteil im Schaum berechnet werden. Die Messung erfolgt mit Hilfe parallel angeordneter Elektroden gleich auf sieben Ebenen der Schaumsäule, so dass die Drainage höhenabhängig verfolgt wird. Aufgeschäumt wird reproduzierbar durch geregelten Gasfluss über eine Fritte – dieselbe Aufschäummethode, die das Gerät sonst für die Schaumzerfallsmessung via Höhendetektion verwendet. Die Software nimmt Messkurven für alle Elektroden unabhängig voneinander auf und gibt die maximale Feuchtigkeit in Prozent sowie die Halbwertzeit für jede Messhöhe an; die Zeit also, nach der die Ausgangsfeuchtigkeit um die Hälfte zurückgegangen ist.

: Bestimmung des Flüssigkeitsgehalts auf bis zu sieben Höhen

Leicht wie Schaum: das Einsetzen der Elektroden

Neuartig ist auch die sehr bequeme Handhabung der Elektroden. Diese sind auf zwei Leisten angeordnet, die in Sekundenschnelle in die Standardmesssäule des DFA100 eingesetzt und angeschlossen werden können. Im Messmodus der Feuchtebestimmung wird die standardgemäße Schaumhöhenmessung ebenfalls simultan durchgeführt, so dass ein Methodenwechsel im Handumdrehen möglich, in vielen Fällen aber gar nicht nötig ist.

Das DFA100 und das Modul PA4550 zur Bestimmung des Flüssigkeitsgehalts wird KRÜSS in diesem Frühjahr auf der Analytica und der ACHEMA präsentieren.

Oberflächenspannung mobil messen: das neue Blasendruck-Tensiometer BP50

Vor Ort die Konzentration von Reinigungsmitteln überprüfen oder den richtigen Zeitpunkt zum Nachdosieren von Tensiden im Galvanikbad bestimmen: das ist die Domäne des BP50. Mobil und netzunabhängig, einfach in der Handhabung - und doch ein vollwertiges Messgerät für dynamische Oberflächenspannungsmessungen.

: Blasendruck-Tensiometer BP50

Prüfung des Tensidgehalts vor Ort

Tenside als Netz- oder Reinigungsmittel verändern die Oberflächenspannung. Die Messung der dynamischen Oberflächenspannung mit dem Handgerät BP50 verrät direkt vor Ort, ob sich genügend Tensid in einer Lösung befindet. Konzentrationen oberhalb der kritischen Mizellkonzentration (CMC), wie sie für Reinigungsbäder typisch sind, können mit statischen Messungen der Oberflächenspannung nicht unterschieden werden. Die dynamische Blasendruckmethode des BP50 reagiert hingegen sensibel auf Konzentrationsänderungen auch oberhalb der CMC.

Experte für hohe Geschwindigkeit

Bei sehr schnellen Prozessen wie Drucken, Sprühen, oder Beschichten ist der Wert der Oberflächenspannung maßgeblich, der sich kurze Zeit nach der Entstehung der Flüssigkeitsoberfläche einstellt. Die dynamische Blasendrucktechnik des Geräts erfasst die Oberflächenspannung bei Oberflächenaltern zwischen 15 und 16.000 ms bei einer Auflösung von 1 ms.

: Ein Fall für die Blasendruckmessung: schnelle Oberflächenbildung beim Drucken ...

: ... oder Sprühen

Qualität in der Hand

Die Messanordnung ist mit Kapillare, Luftversorgung, Drucksensor und einem Temperatursensor in einem mobilen Handgerät untergebracht – für die Messung vor Ort. Einwegkapillaren aus Kunststoff ersparen die bei Glaskapillaren notwendige Hydrophobierung. Messkurven verschiedener Kapillaren sind sehr gut reproduzierbar.

: LabDesk-Plot der Oberflächenspannung gegen das Oberflächenalter bei einer Tensidlösung, gemessen mit fünf verschiedenen Kapillaren

Das Gerät arbeitet weitgehend unabhängig von der Eintauchtiefe der Kapillare – ein deutlicher Vorteil bei schnellen Tests. Zur Kalibrierung können Wasser bei verschiedenen Temperaturen oder andere Lösungsmittel eingesetzt werden.

Bewährte Software LabDesk mit neuem Add-in

Mit dem BP50-Add-in der KRÜSS-Tensiometersoftware LabDesk wird die Messung definiert und das Gerät gesteuert. Verschiedene Messprogramme erfassen die zeitabhängige Oberflächenspannung oder den Messwertverlauf bei konstantem Oberflächenalter – oder sie bewerten einen Messwert für den schnellen Qualitätstest als gültig oder ungültig. Die Datenbank ist komfortabel und flexibel, übersichtliche Reporte sind schnell erstellt.

BP50 im Überblick

Oberflächenspannung als Funktion des Oberflächenalters von 15 ms bis 16 s
Integrierter Temperatursensor
Unempfindliche Einwegkapillaren aus Kunststoff
Weitgehende Unabhängigkeit von der Eintauchtiefe
Messprogramme für Oberflächenalterbereich, Messreihe bei einzelnem Oberflächenalter oder Einzeltest mit Qualitätsbewertung
Software zur Messdefinition und -durchführung mit komfortabler Datenbank sowie Plot- und Reportfunktion

Das BP50 zur mobilen Messung der dynamischen Oberflächenspannung wird KRÜSS in diesem Frühjahr auf der Analytica und der ACHEMA präsentieren.

Tropfen kommen ins Rollen - Interner Neigetisch für Kontaktwinkel-Messgeräte

Es sind alltägliche Vorgänge: das Abperlen des Regenwassers von der Windschutzscheibe und dem nano-imprägnierten Regenschirm oder der Selbstreinigungseffekt hydrophober Außenwände oder Bodenbelege. Die Tatsache, ob ein Tropfen haftet oder abrollt, sagt viel über die Eigenschaften einer Oberfläche aus.

Zur Untersuchung des Abrollverhaltens hat KRÜSS den Neigetisch PA4240 / PA3240 für die Kontaktwinkelmesssysteme DSA30 und DSA100 entwickelt. Möglich ist die Messung sowohl des Abrollwinkels für einen Tropfen auf einer Oberfläche sowie des dynamischen Kontaktwinkels (Fortschreit- und Rückzugswinkel) eines gleitenden Tropfens. Letztere geben Aufschluss über Homogenität und Rauigkeit der festen Oberfläche.

: Hohe Ansprüche an die Beschichtung: Imprägnierung ...

: ... und Selbstreinigung (Bild: ITV Denkendorf)

Präzise von der Waagerechten bis zur Senkrechten

Mit präziser Winkelansteuerung von 0,1° bei großem Dynamikbereich der Tischbewegung werden Abrollwinkel und dynamischer Kontaktwinkel reproduzierbar bestimmt. Anfangs- und Endpunkt der Neigung werden in der Software festgelegt und mit der Messung koordiniert. Proben mit einer Größe bis 75 × 100 × 45 mm (L×B×H) können bis in die senkrechte Position geneigt werden. Der Tropfen kann dabei auf die ebene oder auch auf die geneigte Probe dosiert werden.

Um von Neigemessungen auf die Standardanordnung zu wechseln, sind nur wenige Handgriffe nötig. Für größere Proben oder für die Kombination mit horizontalen Achsen, Wafertischen und weiterem Zubehör steht der Neigerahmen PA3220 zusammen mit dem Messsystem DSA100 zur Verfügung.

: Computergesteuerte Neigung und Dosierung

Benetzungsmessungen für die Qualitätskontrolle: Kontaktwinkel mit DSA25

Kunststoffe als allgegenwärtige Materialien und der zunehmende Trend zur Verklebung, Beschichtung und Bedruckung auf Wasserbasis haben die Lösung von Benetzungsproblemen zu einer wichtigen Aufgabe gemacht. Mit dem erfolgreichen Kontaktwinkelmessgerät EasyDrop hat KRÜSS schon vor einiger Zeit auf den steigenden Bedarf an einfachen Benetzungstests reagiert. Der Nachfolger DSA25 bietet erweiterte Möglichkeiten.

: Tropfenkonturanalyse-System DSA25

Das DSA25 ist ein manuelles oder halbautomatisches Einsteigergerät in die Kontaktwinkelmesstechnik. Als Basismodell, Standardgerät oder als Expertenausführung bietet es Optionen für unterschiedliche Ansprüche.

DSA25B: Basisgerät mit manueller Standardbeleuchtung, Optik mit Festbrennweite, manueller Einzeldosierung und Kontaktwinkelmodul für die Tropfenkonturanalysesoftware DSA4. Einfache Aufrüstung auf manuelle Doppeldosierung.
DSA25S: Standardgerät mit softwaregesteuerter, leistungsstärkerer Beleuchtung; 6,4× Zoomoptik mit erweitertem Bildfeld und softwaregesteuerter Einzeldosierung, interne Temperaturmessung sowie Softwaremodule für Kontaktwinkel und freie Oberflächenenergie. Einfache Aufrüstung auf softwaregesteuerte Doppeldosierung.
DSA25E: Expertenausführung; Beleuchtung und Optik wie beim DSA25S, softwaregesteuerte Doppeldosierung; interne Temperaturmessung sowie Softwaremodule für Kontaktwinkel, freie Oberflächenenergie und Flüssigkeits-Oberflächenspannung.

Alle Ausführungen verfügen über eine hochauflösende IEEE-1394-Kamera mit 79 fps bei Vollauflösung. Der Kamera-Aufsichtswinkel wird mit Hilfe einer Skala gezielt eingestellt. Umfangreiches Zubehör wie Temperier- oder Luftfeuchtekammern oder temperierte Dosiereinheiten statten das Gerät für besondere Fragestellungen aus.

Die Software DSA4 bietet von der schnellen Einzelmessung bis zum automatisierten Messablauf mit nahezu beliebig vielen Tropfen alles für den Einsteiger und den Experten.

Grenzflächenspezialist für Emulsionen: das neue Spinning-Drop-Tensiometer SITE100

Mikroemulsionen sind auf dem Vormarsch, wo organische Phasen durch wässrige mobilisiert werden sollen: bei der Bioverfügbarkeit von Arzneistoffen, der tertiären Erdölförderung, der Gewässersanierung, der lösungsmittelfreien Entfettung oder auch bei der Emulsionspolymerisation. Das Tensiometer SITE100 von KRÜSS hilft als Spezialist für extrem niedrige Grenzflächenspannungen bei der Entwicklung von Mini- und Mikroemulsionen.

: SITE100 für sehr niedrige Grenzflächenspannungen

Dank 25-jähriger Erfahrung mit Spinning-Drop-Tensiometern konnte KRÜSS den Bedienkomfort weiter verbessern: Beleuchtung und Drehzahl können sowohl durch manuelle Regler als auch in der Software eingestellt werden.

Das Gerät ist mit einer hochauflösenden USB-Kamera und Wechselobjektiven für verschiedene Messbereiche ausgestattet. Drehzahlen bis 20.000 U/min können mit hoher Genauigkeit vorgegeben werden. Grenzflächenspannung bis hinunter zu 10^-6 mN/m lassen sich zuverlässig messen. Ebenso genau ist die Regelung und Messung der für Emulsionseigenschaften wichtigen Temperatur.

Die Software ermöglicht neben Einzelmessungen per Mausklick auch zeitgesteuerte Serienmessungen. Sie speichert Messergebnisse, zugehörige Messparameter und Tropfenbilder sowie Kalibrierdaten für den Abbildungsmaßstab in einer komfortablen Datenbank. Die Plotfunktion trägt die Grenzflächenspannung gegen die Zeit oder die intern gemessene Temperatur auf. Ein letzter Mausklick, und die Ergebnisse liegen in einem übersichtlichen Messreport vor.