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Misst die Oberflächenspannung mit einem Tropfen

  • Technik
Die Analyse eines Constrained Sessile Drop zur Messung der Oberflächenspannung anhand eines liegenden Tropfens kann mit der Advance-Software von Krüss erfolgen. Foto: Krüss

Die Oberflächenspannung von Kunststoffen lässt sich mit der Methode des Constrained Sessile Drop von Krüss anhand eines liegenden Tropfens messen.

Das Verfahren nutzt die gegensätzlichen Wirkungen der Oberflächenspannung und der Schwerkraft auf die Form eines Tropfens. Sind die Dichte und die tatsächlichen Abmessungen eines dosierten, liegenden Tropfens bekannt, kann die Oberflächenspannung 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 unter Zwang stehend bedeutet.

Prüfung der Reinheit von Kontaktwinkel-Testflüssigkeiten

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 Oberflächenspannung mit dem Constrained Sessile Drop schafft Abhilfe. Die Messung verläuft schnell, erfordert keine Änderung der 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 Kontaktwinkellinie von Krüss verfügbar.

Messung der Oberflächenspannung bei hohen Temperaturen

Der Constrained Sessile Drop arbeitet genau und zuverlässig, steht aber für Messungen der Oberflächenspannung unter Standardbedingungen kaum in Konkurrenz mit etablierten, klassischen Verfahren der mechanischen Tensiometrie. Die Stärken der Methode liegen vor allem bei der Analyse von Schmelzen bei hohen Temperaturen, zum Beispiel für Hotmelts, deren Oberflächenspannung über die Benetzung zu verklebender Substrate entscheidet.

Tropfen wird direkt auf Probenpodest aufgeschmolzen

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 aufwendige 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.

sk