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Kontaktwinkel-Messung Ein liegender Tropfen verrät die Oberflächenspannung

Quelle: Pressemitteilung

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Die Kontaktwinkelmessung von Flüssigkeitstropfen (Constrained Sessile Drop) kann z. B. für Analysen von Schmelzen bei hohen Temperaturen genutzt werden. Ein neues Messgerät von Krüss übernimmt diese Aufgabe nun und dient auch Reinheitsprüfungen von Kontaktwinkel-Testflüssigkeiten.

Analyse eines Constrained Sessile Drop in der Advance Software
Analyse eines Constrained Sessile Drop in der Advance Software
(Bild: Krüss)

Die Oberflächenspannung (OFS) einer Flüssigkeit lässt sich anhand eines einzelnen, liegenden Tropfens messen: Mit der Methode Constrained Sessile Drop (Constrained SD). Diese hat nun Krüss in das Portfolio der optischen Grenzflächenanalytik aufgenommen, um sein Angebot mit der vielseitigen Methode zu erweitern. Schnelle Reinheitsprüfungen von Kontaktwinkel-Testflüssigkeiten und Analysen von Schmelzen bei hohen Temperaturen sind die Hauptanwendungsgebiete von Constrained SD.

Das Verfahren nutzt die gegensätzlichen Wirkungen der OFS und der Schwerkraft auf die Form eines Tropfens. Sind die Dichte und die tatsächlichen Abmessungen eines dosierten, liegenden Tropfens bekannt, kann die OFS per Videoanalyse der Konturkrümmung berechnet werden. Der Tropfen muss dazu möglichst groß und stark gewölbt und zugleich absolut symmetrisch sein. Beides wird durch die Dosierung auf exakt kreisrunde Probenpodeste erzielt, deren Kanten eine Benetzungsbarriere bilden – daher der Name Constrained, was in etwa eingeschränkt bedeutet.

Reinheit von Testflüssigkeiten prüfen – ohne Messanordnung zu ändern

Der Constrained SD erweitert den Methodenumfang von Krüss-Instrumenten, die sonst schwerpunktmäßig die Benetzbarkeit fester Materialien anhand des Kontaktwinkels messen. Bei den dafür verwendeten Testflüssigkeiten können auch geringe, grenzflächenaktive Verunreinigungen wie Spuren von Spülmitteln die Ergebnisse stark verfälschen. Die Prüfung der Testflüssigkeiten anhand der OFS mit dem Constrained SD soll Abhilfe schaffen: Die Messung verläuft schnell, erfordert keine Änderung des Messaufbaus und lässt sich daher reibungslos in tägliche Qualitätsroutinen einbinden. Die bei der Messung verwendeten Probenpodeste und zugehörige Adapter sind sowohl für Laborinstrumente als auch für mobile Messgeräte der Krüss Kontaktwinkellinie verfügbar.

Oberflächenspannung bei hohen Temperaturen messen

Der Constrained SD arbeitet genau und zuverlässig, steht aber für Messungen der OFS unter Standardbedingungen kaum in Konkurrenz mit etablierten, klassischen Verfahren der mechanischen Tensiometrie. Die Stärken der Methode liegen v. a. bei der Analyse von Schmelzen bei hohen Temperaturen, z. B. für Hotmelts, deren OFS über die Benetzung zu verklebender Substrate entscheidet. Da die Probe direkt auf einem Probenpodest auf­geschmolzen werden kann, sind keine Gefäße oder Hochtemperaturdosiereinheiten erforderlich. Dadurch und auch wegen der geringen Probenmenge ist die sonst aufwändige Vorbereitung und Reinigung beim Constrained SD besonders einfach. Außerdem funktioniert die Methode auch unter thermisch isolierten Bedingungen, was Messungen im Hochtemperaturbereich oft überhaupt erst ermöglicht. Die maximale Temperatur liegt bei 400 °C, mit speziellen Probenpodesten aus Zirkonoxid in einem Hochtemperaturmesssystem sogar bei bis zu 2.000 °C.

Das Zubehör für Messungen der Ober­flächenspannung mit der Methode Con­strained Sessile Drop sowie das für die Tropfenkonturanalyse zuständige Modul der Krüss Software Advance sind ab sofort beim Hersteller erhältlich.

Analytica 2022: Halle A1, Stand 309

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