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Tropfenkonturanalyse

Tropfenkonturanalyse
Ansprechpartner:

Annika Völp

Abbildung 1: Aufbau des Messgerätes (links); Beispiel eines sitzenden Tropfens - sessile drop (mitte); Beispiel eines hängenden Tropfens - pendant drop (rechts).

Ziel

Mit Hilfe der Pendant-Drop-Methode lassen sich die Grenzflächenspannungen zwischen einer Flüssigkeit und Luft, sowie zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten messen. Ebenfalls kann der Kontaktwinkel nach der Sessile-Drop-Methode zwischen einem Feststoff und einer oder zwei Flüssigkeiten bestimmt werden. Dies ist für viele Produktformulierungen, wie Emulsionen, Dispersionen, Schäume oder auch Beschichtungsvorgänge von großer Bedeutung.

Messprinzip

Die Bestimmung der Grenzflächenspannung erfolgt optisch über die graphische Auswertung der Kontur eines hängenden Tropfens. Dieser wird manuell durch eine Spritze erzeugt und mittels einer CCD-Kamera aufgenommen. Es können sowohl einzeln Bilder als auch Videosequenzen ausgewertet werden um den zeitlichen Verlauf der Grenzflächenspannung zu erfassen. So kann z.B. die Absorption von grenzflächenaktiven Substanzen an der Tropfenoberfläche zeitlich ausgewertet werden. Die Bestimmung des Kontaktwinkels erfolgt ebenfalls über eine graphische Auswertung. Der Aufbau wird je nach Substrat und Flüssigkeit bzw. Umgebung angepasst. Durch den Einbau einer Temperierzelle können auch große Temperaturbereiche vermessen werden. Zur Bestimmung des Kontaktwinkels zwischen einer Flüssigkeit und einem Pulver, wird das Pulver zu einer Tablette gepresst und der Tropfen aufgesetzt. Kontaktwinkelmessungen können an Luft oder auch in einer Flüssigkeit durchgeführt werden, so dass der 3-Phasen-Kontaktwinkel direkt gemessen werden kann.

Spezifikationen

Probenmenge: ca. 10 mL
Temperaturbereich: 20- 80°C
Kamera:
Stingray F-033
CCD Progressive
84 fps, 656 x 492 pixel
Vergrößerung: 1-fach bis 20-fach

Anwendungen

Bestimmung der Oberflächeneigenschaften für vielseitige Anwendungen, wie:

  • Emulsionen
  • Schäume
  • Klebstoffe
  • Benetzungseigenschaften für Beschichtungen
  • Messung des 3-Phasen-Kontaktwinkels für Pickering-Emulsionen oder Kapillarsuspensionen

Literatur

  1. Hansen F.K. Rødsrud G. (1991). Surface tension by pendant drop: I. A fast standard instrument using computer image analysis. Journal of Colloid and Interface Science, 141, 1–9.
  2. Huh C. Reed R.L. (1983). A method for estimating interfacial tensions and contact angles from sessile and pendant drop shapes. Journal of Colloid and Interface Science, 91, 472–484.