Newsletter - 2008/05 - Ausgabe 19
Messen mit Luft, zum Ersten: Blasendruck-Tensiometer BP100
Weiterentwicklung der Blasendrucktechnologie bei KRÜSS
Drucken - Verkleben - Sprühen - Reinigen - Beschichten: Prozesse wie diese benötigen Tenside, die schon nach Sekundenbruchteilen effektiv sind. Das Blasendruck-Tensiometer BP100 bestimmt die dynamische Oberflächenspannung abhängig vom Alter der Oberfläche. Das Gerät liefert damit die entscheidenden Informationen zur Benetzung und Tropfenbildung bei schnellen Vorgängen.
- Blasendruck-Tensiometer BP100
Was es kann
- Messung der dynamischen Oberflächenspannung bei konstantem oder veränderlichem Oberflächenalter
- Riesige Variationsbreite im Oberflächenalter: 5 ms (hochdynamisch) bis 100 s
- (nahezu statisch)
- Vollautomatischer Messablauf durch Software-gesteuertes Eintauchen der Kapillare
- Bestimmung von Adsorptions- und Diffusionskoeffizienten
- Integrierter Kompressor - kein Druckluftanschluss notwendig
Die Messung liefert neben der dynamischen Oberflächenspannung auch den nach Hua & Rosen berechneten Gleichgewichtswert der Oberflächenspannung. Bei bekannter Tensidkonzentration können der Diffusions- und der Adsorptionskoeffizient berechnet werden - wichtige Größen, wenn es um die Mobilität von Tensiden geht. Messungen bei konstantem Blasenalter ermöglichen weitere Aufschlüsse, zum Beispiel für Konzentrations- und Temperaturvergleiche.
Wie es arbeitet
Ein softwaregesteuerter Luftstrom erzeugt mittels einer Kapillare Luftblasen in der Probe. Ein Drucksensor ermittelt den Maximaldruck bei der Blasenbildung, aus dem die Oberflächenspannung berechnet wird. Dank integriertem Kompressor arbeitet das Gerät ohne externen Druckanschluss. Scans mit nahezu beliebig großer Auflösung über einen breiten Oberflächenalterbereich werden automatisch von der Software gesteuert.
- Dynamische Oberflächenspannung einer Tensid-Konzentrationsreihe
Nach minimaler Vorbereitungszeit läuft die Messung bis zur Datenausgabe in Diagrammen vollautomatisch ab. Per Mausklick erscheinen Messparameter, Ergebnisse und Auswertungen in einem umfassenden Report. Dank der Softwareplattform LabDesk™ für alle KRÜSS-Tensiometer können Daten von anderen Messgerätetypen in gemeinsamen Projekten verwaltet werden.
Wo es gebraucht wird
- Tensidentwicklung
- Optimierung von Sprayprozessen
- Entwicklung von Wasch- und Reinigungsmitteln
- Optimierung von Lackier-, und Druck- und Beschichtungsvorgängen
- Galvanikbad-Konzentrationskontrolle
- Verbesserung schneller Benetzungsprozesse
Messen mit Luft, zum Zweiten
Probenhalterset ST10 für Kontaktwinkelmessungen mit der Captive-Bubble-Methode
Das Probenhalterset ST10 stellt alles auf den Kopf: Der Kontaktwinkel wird nicht auf, sondern unterhalb der Probe in einer umgebenden Flüssigkeit gemessen. Der dosierte „Tropfen“ ist eine Luftblase.
- Luftblase unter einer eingetauchten Festkörperoberfläche
Bei dieser als Captive Bubble bezeichneten Anordnung wird die Benetzung indirekt gemessen, nämlich anhand der Entnetzung beim Kontakt mit der Luftblase. Ein wichtiger Anwendungsbereich ist die Untersuchung von Kontaktlinsen, für die einer der Probenhalter des Sets ST10 konstruiert ist. Weiche Linsen müssen sich aufgrund ihrer Hydrogelstruktur stets in Flüssigkeit befinden und können daher nicht durch das Dosieren eines Tropfens in Luft vermessen werden.
- Probenhalterset ST10 mit Küvette, Spezialnadel und Haltern für verschiedene Probengeometrien
Die beiden anderen Halter des Sets dienen der Arbeit mit Folien oder Textilien sowie starren Proben. Hier sind es vor allem zwei Fälle, welche die Captive-Bubble-Methode nahe legen. Der erste Fall betrifft Materialien mit einer faserigen oder gewellten Oberfläche. Durch die Vorbenetzung können solche Proben häufig geglättet werden, so dass bei der anschließenden Messung mit der Blase keine Störungen im Phasenkontaktpunkt auftreten. Bei saugfähigen Materialien ist die Captive-Bubble-Methode oft der einzige Weg, einen stabilen Kontaktwinkelwert zu erhalten.
Im zweiten Fall geht es um Proben mit einer hohen Oberflächenenergie, die aufgrund sehr kleiner Kontaktwinkel mit der Standardmethode des Sessile Drop kaum untersucht werden können. Der komplementäre Winkel der Luftblase ist hingegen sehr groß und kann leicht gemessen werden.
Das Set erlaubt nicht nur die Dosierung von Luftblasen, sondern auch die von Tropfen einer leichteren flüssigen Phase in einer schwereren Phase. Auch diese Anordnung dient meist der Untersuchung hochenergetischer Oberflächen, zum Beispiel bei der Oberflächenenergiebestimmung nach Schultz.
Das Probenhalterset ST10 ist ab sofort als Zubehör für alle stationären KRÜSS-Kontaktwinkelmessgeräte erhältlich.
Applikationsberichte zum Thema:
Ausgabe 12 | 03/2006: Oberflächenenergiemessungen an Textilien
Ausgabe 14 | 09/2006: Methoden der Benetzungsmessung an Hydrogelen
Kontaktfreudige Software: DSA3 mit der Schnittstelle „Remote-Control-API“
DSA3 hat sprechen gelernt. Dank einer neuen Softwareschnittstelle, der DSA3-Remote-Control-API, kann die Kontaktwinkelsoftware mit anderen Softwaretools kommunizieren und zum Beispiel innerhalb von Labor-Netzwerken ihren Beitrag leisten.
Mit Hilfe der Tropfenkonturanalysesoftware DSA3 können vollständige Messabläufe – von der Tropfenplatzierung über die Dosierung und Steuerung der Optik bis hin zur Konturanalyse und Datenspeicherung – programmiert und durchgeführt werden. Dank der neuen Schnittstelle DSA3-Remote-Control-API können solche Abläufe von anderen Anwendungen aufgerufen und die Messdaten automatisch übertragen werden.
In der Praxis sieht das so aus: In der DSA3-Software werden die automatischen Prozeduren vorbereitet. Anschließend wird DSA3 über die Remote-Control-API-Schnittstelle ferngesteuert: Ein vom Anwender zu erstellendes Programm wählt den gewünschten Messablauf aus und startet die Messung. Im Gegenzug liefert DSA3 die ermittelten Messdaten bei der Anwendersoftware ab. Durch den Handschlag der Programme entstehen neue Anwendungsmöglichkeiten der Tropfenkonturanalyse: zum Beispiel könnten mit einem Roboter platzierte Proben automatisch vermessen werden.
- Alles gemäß Protokoll: Handschlag mit Kundensoftware
Dank der Remote-Control-API kann die Kontaktwinkelmessung mit nahezu beliebigen Bedingungen verknüpft werden, die in der Anwendersoftware festgelegt sind - zum Beispiel das Timing, Meldungen durch Sensoren oder Daten von anderen Messgeräten. Die zurückgelieferten Messergebnisse Können in der vom Anwender definierten Weise erfasst, gespeichert und visualisiert werden. Ideal ist der Einsatz in Laboratorien mit großem Datendurchsatz, zumal wenn komplexe Zusammenhänge zwischen dem Kontaktwinkel und einer größeren Zahl weiterer chemischer und physikalischer Parameter untersucht werden sollen.