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Tensiometrie

Tensiometrie
Ansprechpartner:

Annika Völp

Abbildung 1: DCAT11 Messgerät (links) und aufgenommene Messkurve (rechts). Die Bestimmung des Kontaktwinkels erfolgt über die Steigung der Messkurve.

Ziel

Mit Hilfe des Tensiometers lassen sich die Grenzflächenspannungen zwischen einer Flüssigkeit und Luft, sowie zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten messen. Ebenfalls kann der Kontaktwinkel nach der „capillary rise“ Methode zwischen einem Feststoff und einer Flüssigkeit an Luft bestimmt werden. Zur Bestimmung der 3-Phasen-Kontaktwinkels zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten werden mathematische Zusammenhänge genutzt. Dies ist für viele Produktformulierungen, wie Emulsionen, Dispersionen, Schäume oder auch Beschichtungsvorgänge von großer Bedeutung.

Messprinzip

Für die Messungen wird das kommerziell erhältliche Gerät DCAT11 der Firma Dataphysics genutzt. Zur Bestimmung der Oberflächen- oder Grenzflächenspannungen wird die Messgeometrie (Wilhelmy-Platte oder Du-Nouÿ-Ring) mit der Flüssigkeitsoberfläche in Kontakt gebracht und dadurch benetzt. Über einen Sensor wird die Kraft, mit welcher die Geometrie in die Flüssigkeit gezogen wird, über der Zeit aufgenommen und so die Oberflächenenergie bestimmt. Für die Kontaktwinkelmessung werden an den Kraftsensor Glasröhrchen (5 mL) mit porösem Keramikboden befestigt. Das Glasröhrchen wird mit dem zu benetzenden Pulver gefüllt und mit der Flüssigkeitsoberfläche in Kontakt gebracht. Der Kraftsensor nimmt die Masse an Flüssigkeit auf, welche durch Kapillarkräfte in die Pulverschüttung gezogen wird. Über den Kraftverlauf lässt sich der Kontaktwinkel bestimmen.

Spezifikationen

 Probenvolumen:  ca. 200 mL
 Wägebereich:  10 µg bis 210 g
 Temperatursensoren:  -60 bis +450 °C; 0,01 K Auflösung

Anwendungen

  • Kontaktwinkelmessungen von Pulvern
  • Oberflächen- und Grenzflächenspannungen
  • Kritische Mizellbildungskonzentration
  • Penetrationskraft und -widerstand

Literatur

http://www.dataphysics.de/?cat_id=95