Die dynamischen Kontaktwinkelmessgeräte und Tensiometer der DCAT-Serie sind universelle Messgeräte, mithilfe derer zahlreiche unterschiedliche Ober- und Grenzflächeneigenschaften untersucht werden können. Im Folgenden lernen Sie die Möglichkeiten, welche die Tensiometrie bietet und unsere DCAT-Modelle mit ihrem umfangreichen Zubehörportfolio und intuitiv bedienbaren Software kennen.
DCAT Broschürefile_download
Flüssigkeitsoberflächen versuchen sich aufgrund ihrer Oberflächenspannung zusammenzuziehen. Dies kann man spüren – und messen – wenn eine Flüssigkeitsoberfläche im Kontakt mit einem Probenkörper, üblicherweise einer Wilhelmy-Platte oder einem Du Noüy-Ring, vergrößert wird: die anspringende Flüssigkeitslamelle übt eine Zugkraft auf den Probenkörper aus. Diese Kraft wird im Tensiometer durch eine hochgenaue Wägezelle erfasst. So kann die Oberflächenspannung der Flüssigkeit berechnet werden.
Analog ist es möglich, mit dem Tensiometer die Grenzflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten zu bestimmen. Da Tensiometrie auf einer Kraftmessung beruht, ist es dabei – anders als bei der optischen Untersuchung hängender Tropfen – nicht nötig, dass eine der Flüssigkeiten transparent ist oder sich die Flüssigkeiten deutlich im Brechungsindex unterscheiden. Tensiometrie ist somit in vielen Fällen eine nützliche Alternative zur optischen Messung von Ober- und Grenzflächenspannungen.
Applikations-Video: Grundlegende Tensiometrie mit einem Du Noüy Ring
Mithilfe der Tensiometrie ist es auch möglich, Benetzungsphänomene zu untersuchen und dynamische Kontaktwinkel an einer als Probenkörper eingesetzten Festkörperprobe zu messen. Dazu wird die Probe in eine Testflüssigkeit mit bekannter Oberflächenspannung eingetaucht und wieder herausgezogen. Die Wägezelle detektiert in diesem Fall neben dem Lamellengewicht auch den Auftrieb des Probenkörpers. Letzterer wird in der Auswertung eliminiert, sodass anschließend anhand der Wilhelmy-Gleichung für den Eintauchvorgang der Fortschreitewinkel und für den Vorgang des Herausziehens der Rückzugswinkel bestimmt werden kann. Der Fortschreitewinkel an Pulvern und Faserbündeln lässt sich darüber hinaus mit der Washburn-Methode ermitteln.
Kontaktwinkelmessung an einem Pulver
Bei anderen tensiometrischen Methoden wird die gemessene Auftriebskraft ausgenutzt. So etwa zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten und Festkörpern. DataPhysics Instruments bietet dafür spezielle Probenkörpersets an. Weitere spezifische Probenkörper und Zubehörmodule zum Tensiometer erlauben die Untersuchung von Sedimentations- und Penetrationseigenschaften, der Adhäsion oder des Oberflächendrucks.
Langmuir-Trog-Modul LTMr
Applikations-Video: Langmuir-Trog-Modul für Tensiometer
Eine gängige Methode zur Bestimmung von Ober- und Grenzflächenspannungen mit einem Tensiometer ist die Wilhelmy-Platten-Methode. Hier wird als Probenkörper eine Wilhelmy-Platte, die in der Regel wenige Zentimeter lang und hoch und aus Platin-Iridium gefertigt ist, verwendet. Diese wird an der Waage des Tensiometers befestigt und an der Flüssigkeitsoberfläche positioniert, sodass eine Flüssigkeitslamelle anspringt. Gemessen wird dann die Gewichtskraft der Lamelle, die gerade dem senkrechten Anteil der durch die Oberflächenspannung hervorgerufenen Zugspannung entspricht. Mit der Definition der Oberflächenspannung als Zugkraft pro Länge der Kontaktlinie ergibt sich die Wilhelmy-Gleichung:
Wilhelmy-Platte mit Flüssigkeitslamelle
Grenzflächenaktive Substanzen, wie Tenside, sind aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Teil aufgebaut, weshalb sie sich bevorzugt an Ober- und Grenzflächen anlagern. Dabei setzen sie die Ober- bzw. Grenzflächenspannung herab, was essentiell ist für eine gute Waschwirkung oder auch für die Stabilität von Schäumen. Die Anzahl der Tensidmoleküle, die an einer Oberfläche Platz finden, ist begrenzt. „Überschüssige“ Tensidmoleküle können ihre hydrophoben Molekülteile nur vom Wasser abschirmen, indem sie sich zu Mizellen zusammen lagern.
Die charakteristische Tensidkonzentration, bei der dieser Überschuss erreicht ist, wird als Kritische Mizellbildungskonzentration (CMC) bezeichnet. Sie kann anhand einer Messreihe mit variierender Tensidkonzentration leicht ermittelt werden: Unterhalb der CMC nimmt die Oberflächenspannung mit zunehmender Konzentration ab, da sich mehr und mehr Tensid an der Oberfläche anlagert. Oberhalb der CMC hingegen bilden sich Mizellen und die Oberflächenspannung bleibt konstant.
Oberflächenspannung in Abhängigkeit der Tensidkonzentration
Die dynamischen Kontaktwinkelmessgeräte und Tensiometer der DCAT-Serie sind universelle Messgeräte, mithilfe derer zahlreiche unterschiedliche Ober- und Grenzflächeneigenschaften untersucht werden können (vgl. Einführung Tensiometrie). Das kompakte Produktdesign und der modulare Aufbau erlauben es, für jede Anforderung das passende Modell mit dem benötigten Zubehör individuell zusammenzustellen.
Höchste Präzision und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse sind durch bewährte Messtechnik und Waagentechnologie garantiert. Dank modernster elektronischer Komponenten bieten alle DCAT-Modelle einen besonders schnellen und präzisen Antrieb, einen automatischen Kollisionsschutz und können mit Hilfe des TP 50 Steuergeräts intuitiv bedient werden.
Für eine kompakte Übersicht über die DCAT-Modelle laden Sie unsere Produktbroschüre herunter oder nutzen Sie unseren praktischen Online-Vergleich der Modelle.
Dank der hohen Präzision und umfangreichen Zubehörpalette lassen sich mit den DCAT-Modellen, Messungen gemäß einer Vielzahl an Normen durchführen. Dazu zählen unter anderem:
Mehr über unterstützte Normen
Das DCAT 8 und DCAT 9 sind leistungsfähige Einstiegsmodelle für die gewichtsbasierte Messung von Ober- und Grenzflächenspannung sowie der Dichte von Flüssigkeiten und Festkörpern. Um auch temperaturabhängig messen zu können umfasst das DCAT 8T bzw. DCAT 9T ein integriertes Digitalthermometer und eine Flüssigkeits-Thermostatisiereinrichtung TV 70.
Die DCATSoftware ist in verschiedenen separat nutzbaren Modulen verfügbar. Für das DCAT 8/9 sind folgende Softwaremodule verfügbar:
Erfahren Sie mehr über die DCATS Module.
Dank unserer modularen Produktphilosophie ist das DCAT 8/9 mit einer Vielzahl an Zubehöroptionen aus der vielfältigen DCAT Zubehörpalette kombinierbar. Erfahren Sie mehr über das verfügbare Zubehör.
Bestimmung der Oberflächenspannung mit einem DCAT 9 mit Wilhelmy-Platte PT 11
DCAT 9T mit Flüssigkeits-Thermostatisiereinrichtung TV 70
Das DCAT 15 ermöglicht weitere Messmethoden. So kann es zusätzlich zur Bestimmung dynamischer Kontaktwinkel, der Oberflächenenergie von Festkörpern oder von Sedimentations- und Penetrationseigenschaften eingesetzt werden. Auch kann das DCAT 15 mit einem Flüssigkeitsdosiersystem LDU 25 erweitert werden und so automatisiert Konzentrationsreihen z.B. von Tensidlösungen herstellen. Ohne manuelles Eingreifen des Benutzers, ist es damit möglich in einem Versuchsablauf softwaregesteuert die Kritische Mizellbildungskonzentration (CMC) zu bestimmen.
Die DCATSoftware ist in verschiedenen separat nutzbaren Modulen verfügbar. Für das DCAT 15 sind folgende Softwaremodule verfügbar:
Dank unserer modularen Produktphilosophie ist das DCAT 15 mit einer Vielzahl an Zubehöroptionen aus der vielfältigen DCAT Zubehörpalette kombinierbar. Erfahren Sie mehr über das verfügbare Zubehör.
DCAT 15 mit LDU 25
LDU 25 mit SH-LDU und RRS 25
Das dynamische Kontaktwinkelmessgerät und Tensiometer DCAT 25 ist das multifunktionale Allround-Gerät der DCAT-Serie. Das Wägesystem ist noch präziser als beim DCAT 9 & 15 und bietet somit höchste Genauigkeit bei der Bestimmung von Ober- und Grenzflächenspannungen. Ein vollständig geschlossener Probenraum erlaubt es unter Inertgas oder ionisierter Atmosphäre sowie bei geregelter relativer Luftfeuchtigkeit zu messen.
Dank des größeren Verfahrwegs der Probenbühne kann in das DCAT 25 eine elektrische Thermostatisiereinrichtung montiert werden, welche Messungen bei Temperaturen bis zu 300 °C erlaubt. Außerdem kann das Langmuir-Trog-Modul verwendet werden um den Oberflächendruck und die Grenzflächenrheologie von Monolagen zu untersuchen. Bei Messungen der Adhäsionskraft bietet die Videosystem-Erweiterung die Möglichkeit mit der Messung korrelierte Videosequenzen aufzuzeichnen und somit Kontaktwinkel, Kontaktfläche, etc. zusätzlich zur Kraft auszuwerten. Dank des optionalen TP 50 Steuergerät mit Touchscreen und Präzisions-Steuerrad geht die Gerätebedienung auch bei komplexen Messungen schnell und intuitiv vonstatten.
Die DCATSoftware ist in verschiedenen separat nutzbaren Modulen verfügbar. Für das DCAT 25 sind folgende Softwaremodule verfügbar:
Dank unserer modularen Produktphilosophie ist das DCAT 25 mit einer Vielzahl an Zubehöroptionen aus der vielfältigen DCAT Zubehörpalette kombinierbar. Erfahren Sie mehr über das verfügbare Zubehör.
DCAT 25 mit elektrischer Thermostatisiereinrichtung TEC 250/DCAT
DCAT 25 mit elektrischer Thermostatisiereinrichtung TEC 250/DCAT, Temperaturregler und TP 50 Steuergerät
DCAT 25 mit Peltier-Thermostatisiereinrichtung TV 50-P, Temperaturregler TCU und TP 50 Steuergerät
Videosystem-Erweiterung UpVideo DCAT
Applikations-Video: Adhäsion von Wasser auf Pflanzenblättern
Das DCAT 25SF enthält eine Höchstpräzisions-Waage mit einer Auflösung von 0,1 μg, die Messungen selbst mit Einzelfasern ermöglicht. Als ideales Einzelfasertensiometer ist das DCAT 25SF dank des modularen Aufbaus der DCAT-Produktlinie dennoch nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt.
Die DCATSoftware ist in verschiedenen separat nutzbaren Modulen verfügbar. Für das DCAT 25SF sind folgende Softwaremodule verfügbar:
Dank unserer modularen Produktphilosophie ist das DCAT 25SF mit einer Vielzahl an Zubehöroptionen aus der vielfältigen DCAT Zubehörpalette kombinierbar. Erfahren Sie mehr über das verfügbare Zubehör.
Messung an einer Faser mit dem DCAT 25SF
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