DE102012221490B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten an festen Oberflächen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten an festen Oberflächen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der physikalischen Chemie und betrifft ein Verfahren, wie es zum Beispiel zur Untersuchung der Wirksamkeit von Reinigungsmitteln auf hochviskosen Flüssigkeiten an Feststoffoberflächen eingesetzt werden kann. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens, mit dem die Änderung der Adhäsion bei Änderung der Viskosität von viskosen Flüssigkeiten gemessen wird. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem ein fester Körper in eine höherviskose Flüssigkeit eingetaucht und herausgezogen und die Zugkraft des Körpers gemessen wird, zum Zeitpunkt des Erreichens einer gleichbleibenden Zugkraft im Bereich des ausgebildeten Meniskuses der höherviskosen Flüssigkeit eine niedrigerviskose Flüssigkeit aufgebracht wird, und nachfolgend erneut die Zugkraft des Körpers ermittelt wird, und weiterhin die Fläche des kraftschlüssigen Kontaktes zwischen dem Körper und der Flüssigkeit ermittelt wird, nachfolgend die Adhäsion der verschiedenviskosen Flüssigkeiten ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der physikalischen Chemie und der Messtechnik und betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten an festen Oberflächen, wie es zum Beispiel zur Untersuchung der Wirksamkeit von Reinigungsmitteln auf hochviskosen Flüssigkeiten an Feststoffoberflächen eingesetzt werden kann, und eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens.
  • Oberflächen- und Grenzflächenphänomene spielen bei vielen technischen Prozessen eine wichtige Rolle, z. B. beim Verkleben, Lackieren, Bedrucken, Mehrkomponentenspritzgießen von unterschiedlichen Materialien.
  • Die Oberflächenspannung ist die infolge von Molekularkräften auftretende Erscheinung bei Flüssigkeiten, deren Oberfläche klein zu halten. Da bei gegebenem Volumen eine Kugel die geringste Oberfläche hat, nehmen Flüssigkeiten, auf die keine weiteren Kräfte wirken, daher die Kugelform an. Die Oberflächenspannung wird daher definiert als die Arbeit, die zur Vergrößerung der Oberfläche verrichtet werden muss, geteilt durch die Fläche, die dabei zusätzlich entsteht. Die Oberflächenspannung kann daher auch als Oberflächenenergiedichte bezeichnet werden (Wikipedia Stichwort Oberflächenspannung).
  • Es sind die verschiedensten Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten bekannt. Die Oberflächenspannung kann zum Beispiel mit Hilfe der Ring- (von Lecomte De Noüy), Platten- (von Wilhelmy) oder Bügel-Methode (von Lenard), mit einem Tensiometer oder durch den Kapillareffekt gemessen werden. Auch über eine optische Auswertung der Abmessungen eines liegenden oder hängenden Tropfens kann die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ermittelt werden.
  • Ein bekanntes Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenspannung ist das Sessile-Drop-Verfahren, bei dem die Grenz- und Oberflächenspannung aus dem Profil eines auf einem Substrat ruhenden Tropfens ermittelt wird. Dabei wird die Oberflächenspannung der zu untersuchenden Materialien durch die Messung des Randwinkels des Tropfens auf dem Substrat ermittelt. Dabei ist die Größe des Randwinkels zwischen Flüssigkeit und Substrat abhängig von der Wechselwirkung zwischen den Stoffen an der Berührungsfläche, woraus Aussagen zur Benetzbarkeit der Flüssigkeit auf dem Substrat gemacht werden können (Wikipedia Stichwort Oberflächenspannung).
  • Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Ermittlung der Oberflächen- und Grenzspannung ist das Wilhelmy-Platten-Verfahren, welches als Universalmethode speziell für Oberflächenspannungsmessungen über einen längeren Zeitbereich gilt. Gemessen wird die Kraft, die sich durch die Benetzung einer senkrecht aufgehängten Platte ergibt. Dabei bildet die Flüssigkeit an der Platte einen Meniskus aus. Nachfolgend wird die Platte wieder langsam aus der Flüssigkeit herausgezogen und mit einer Waage, die nach Anhängen der Platte tariert wurde, die maximale Kraft gemessen, bei der die Flüssigkeit abreißt (Wikipedia Stichwort Oberflächenspannung). Ebenfalls bekannt ist aus DE 196 46 925 C1 eine Vorrichtung zur Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten, bei der eine Flüssigkeit tropfenweise durch die Kanüle einer Spritze gedrückt und die Zeit bis zum Abreißen der Tropfen gemessen und die Oberflächenspannung unter Berücksichtigung des Volumenstromes erfasst wird. Dabei gelangt die Flüssigkeit über eine durch den Spritzkolben geführte Zuführung in die Spritze und der Spritzenkolben wird zur Förderung eines definierten Volumenstromes durch die Kanüle der Spritze in eine Messzelle mit einem Antrieb bewegt.
  • Allgemein sind Tensiometer als Messgeräte zur Bestimmung der Oberflächenspannung bekannt. Für dynamische Messungen in der Automatisierungstechnik eignet sich besonders das Blasendruck-Tensiometer. Dazu sind aus der DE 196 03 386 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur on-line Messung der Oberflächenspannung von Tensidlösungen mit einem Blasendrucktensiometer bekannt, bei dem der Blaseninnendruck als Maß für die Oberflächenspannung der Tensidlösung bei konstanter Blasengröße in einer Durchflusszelle gemessen wird und bei Überschreiten einer vorgegebenen Oberflächenspannung Tensid zudosiert wird.
  • Außerdem bekannt ist aus der DE 44 12 405 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Kräften und Ermittlung von Stoffeigenschaften. Dabei besteht die Vorrichtung aus einer genau positionierbaren Hub- und Stellvorrichtung, einer Kraftmessvorrichtung, einer Zeiterfassung und einer Auswerteeinheit. Mit dem Verfahren sind dynamische und insbesondere statische Kraftmessungen durchführbar, ebenso wie die statische Bestimmung der Grenzflächenspannung mit einem Tensiometer-Ring oder einem Bügel oder Kontaktwinkelbestimmungen an Flüssigkeiten an festen Körpern. Genannt ist in der DE 44 12 405 A1 weiterhin die statische Tensiometrie mit einer Platte. Dabei wird die Plattenunterkante an die Flüssigkeit herangeführt und sobald die Flüssigkeit die Platte berührt wird als Bezugspunkt der Messung genommen. Danach wird die Platte schrittweise eingetaucht und ebenfalls schrittweise wieder an die Oberfläche zurückgezogen, bis die Flüssigkeit wieder von der Platte abreißt. An allen Messpunkten wird das Gewicht der Platte gemessen und damit die Kraft in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt.
  • Bekannt ist aus der JP 2011-191277 A ein Verfahren zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten an festen Oberflächen, wobei die Kraftwirkung zwischen der Oberfläche eines festen Körpers und einer Flüssigkeit und einer lyophilen Fläche im Verlauf einer Relativbewegung zwischen den Oberflächen und mit der Flüssigkeit zwischen diesen Oberflächen bestimmt wird mittels elektronischer Waage.
  • Auch bekannt ist aus der US 2006/288761 A1 ein Verfahren zur Ermittlung der Grenzflächenspannung zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, die in zwei Behältnissen eingebracht werden, wobei die zwei Behältnisse vertikal unterschiedlich angeordnet sind und durch eine horizontale Bewegung des oberen Behältnisses, das keinen eigenen Boden hat, eine direkte Übereinander-Anordnung der Behältnisse und damit ein In-Kontakt-Bringung der beiden Flüssigkeiten und Erzeugung der Grenzfläche bewirkt wird, wobei eine Sonde im oberen Behältnis im Bereich dessen Bodenebene angeordnet ist und die auf diese Sonde wirkende Kraft gemessen wird, somit über eine Kraftmessung die Grenzflächenspannung im Verlauf der Erzeugung der Grenzfläche bestimmt wird, also insbesondere die Änderung der Kraft, die sich ergibt, wenn zu einer Flüssigkeit an einer Grenzfläche eine weitere aufgebracht wird.
  • Weiterhin bekannt ist aus Oxsher et al., Surface Energy Characterization and Adhesion Properties of High Viscosity Ink Pastes, Application Note #239e (2003) ein Verfahren zur Kontaktwinkelmessung, bei dem der Kontaktwinkel von Reinigungsmitteln auf einer dünnen Schicht aus einer hochviskosen Flüssigkeit auf einer Glasoberfläche gemessen wird.
  • Alle diese Verfahren ermöglichen die Ermittlung von Kontaktwinkeln, Oberflächenspannungen und Grenzflächenspannungen in der Grenzfläche Flüssigkeit-Feststoff oder Flüssigkeit-Gas.
  • Nachteilig bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist, dass keine Änderungen der Viskosität der zu untersuchenden Flüssigkeiten bei den Verfahren berücksichtigt werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten an festen Oberflächen, mit dem die Änderung der Adhäsion bei Änderung der Viskosität von viskosen Flüssigkeiten gemessen und damit Änderungen der Interaktionseigenschaften der viskosen Flüssigkeiten ermittelt werden, sowie eine Vorrichtung zur Realisierung dieses Verfahrens anzugeben, welches einfach aufgebaut ist und mit dem reproduzierbare Messwerte ermittelt werden.
  • Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 11 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten an festen Oberflächen wird mindestens ein fester Körper in eine höherviskose Flüssigkeit mindestens teilweise eingetaucht, anschließend wird der Körper aus der höherviskosen Flüssigkeit herausgezogen, die Zugkraft des Körpers gemessen, zum Zeitpunkt des Erreichens einer im Wesentlichen gleichbleibenden Zugkraft des Körpers und vor Abreißen des kraftschlüssigen Kontaktes auf die Flüssigkeitsoberfläche im Bereich des ausgebildeten Meniskuses der höherviskosen Flüssigkeit eine niedrigerviskose Flüssigkeit aufgebracht, und nachfolgend erneut die Zugkraft des Körpers bis zum Zeitpunkt des Erreichens einer im Wesentlichen gleichbleibenden Zugkraft ermittelt, und weiterhin mindestens die Fläche der Oberfläche ermittelt, auf der der kraftschlüssige Kontakt zwischen dem Körper und der Flüssigkeit realisiert ist, nachfolgend aus dieser ermittelten Fläche und den Zugkräften vor und nach der Kontaktierung der Flüssigkeitsoberfläche des Meniskus der höherviskosen Flüssigkeit mit der niedrigerviskosen Flüssigkeit die Adhäsion der verschiedenviskosen Flüssigkeiten ermittelt.
  • Vorteilhafterweise wird ein fester Körper eingesetzt, der aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einer Metalllegierung und/oder aus einem organischen Werkstoff und/oder aus einem anorganischen Werkstoff oder eine Kombination davon besteht, noch vorteilhafterweise aus einem Metall und/oder aus einem Polymer und/oder aus Holz.
  • Ebenfalls vorteilhafterweise wird eine höherviskose Flüssigkeit eingesetzt, die ein Harz und/oder eine Paste und/oder eine Farbe und/oder ein Lack und/oder ein Leim und/oder ein Öl und/oder eine Tinte und/oder ein Gel oder eine Mischung davon ist.
  • Weiterhin vorteilhafterweise wird die Zugkraft während des Herausziehens des Körpers aus der höherviskosen Flüssigkeit gemessen.
  • Und auch vorteilhafterweise wird eine niedrigerviskose Flüssigkeit eingesetzt, die ein Reinigungsmittel ist, wobei noch vorteilhafterweise das Reinigungsmittel ein tensidisches Lösungsmittel oder ein basisches Lösungsmittel oder ein säurehaltiges Lösungsmittel oder ein enzymhaltiges Lösungsmittel oder eine Mischung davon ist, und wobei noch vorteilhafterweise als Lösungsmittel Decan oder Dodecan oder Mischung davon eingesetzt werden.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn die niedrigerviskose Flüssigkeit mechanisch oder manuell, mittels einer Mikropipette oder eine Mehrkanalpipette oder einer Multipette aufgebracht wird.
  • Und auch vorteilhaft ist es, wenn das Gewicht des Körpers vor dem Eintauchen in die höherviskose Flüssigkeit kalibriert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten besteht mindestens aus einem Flüssigkeitsbehälter, der mit einer höherviskosen Flüssigkeit gefüllt ist, aus einer Vorrichtung zur Aufhängung, eines festen Körpers, welche die Kalibrierung und die Messung der Zugkräfte und das Absenken und Herausziehen des festen Körpers aus den Flüssigkeiten realisiert, aus einer Vorrichtung zur Zugabe der niedrigerviskosen Flüssigkeit und aus einer Vorrichtung zur Ermittlung der Fläche der Oberfläche, zwischen der der kraftschlüssige Kontakt des Körpers und der Flüssigkeit realisiert ist.
  • Vorteilhafterweise beinhaltet die Vorrichtung zur Aufhängung des festen Körpers eine Waage.
  • Ebenfalls vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Zugabe der niedrigerviskosen Flüssigkeit eine Dosieranlage.
  • Und auch vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Ermittlung der Fläche eine Kamera, vorteilhafterweise eine Videokamera.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es erstmals möglich, die Adhäsion von viskosen Flüssigkeiten an festen Oberflächen bei Änderung der Viskosität zu ermitteln und damit die Änderung der Interaktionseigenschaften von viskosen Flüssigkeiten bei der Änderung der Viskosität zu ermitteln.
  • Erreicht wird dies durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem ein fester Körper, der vorteilhafterweise aus einem Material besteht oder dessen Oberfläche aus einem Material besteht oder mindestens der Teil der Oberfläche, der in die höherviskose Flüssigkeit eingetaucht wird, aus einem Material besteht, zu welchem die Adhäsion der viskosen Flüssigkeiten untersucht und damit die Oberflächeneigenschaften des festen Körpers bestimmt werden können.
  • Die festen Körper bestehen beispielsweise aus einem Material, von dem die Oberflächeneigenschaften in Bezug auf die Reinigungswirkung von viskosen Flüssigkeiten, wie Reinigungsmitteln, untersucht werden sollen. Durch Wechsel der Materialien des festen Körpers können verschiedene Materialien im Vergleich zu den gleichen viskosen Flüssigkeiten untersucht werden. Es können aber auch das gleiche Material im Vergleich zu verschiedenen viskosen Flüssigkeiten untersucht werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird realisiert durch Eintauchen mindestens eines Teils der freien Oberfläche des festen Körpers in eine höherviskose Flüssigkeit. Die höhere Viskosität dieser Flüssigkeit ist erfindungsgemäß im Vergleich zu sehen zu der Viskosität der niedrigerviskosen Flüssigkeit, die später auf die Meniskusoberfläche der höherviskosen Flüssigkeit zugegeben wird.
  • Der feste Körper hängt dabei an einer Vorrichtung, die gleichzeitig das Gewicht des festen Körpers vor Eintauchen in die höherviskose Flüssigkeit kalibriert und die Zugkraft misst. Dies wird vorteilhafterweise durch eine elektromagnetische Waage realisiert.
  • Die Abmessungen des festen Körpers sind vor dem Eintauchen in die höherviskose Flüssigkeit ermittelt worden.
  • Nun wird der feste Körper in die höherviskose Flüssigkeit mindestens teilweise eingetaucht. Vorteilhafterweise wird der feste Körper nur wenige Millimeter eingetaucht, da dadurch eine hohe Anzahl an Versuchen realisiert werden kann. Es ist aber erfindungsgemäß auch möglich, den gesamten festen Körper in die höherviskose Flüssigkeit einzutauchen.
  • Nach dem Stopp des Eintauchvorganges wird die Fläche der freien Oberfläche des festen Körpers ermittelt, zwischen der ein kraftschlüssiger Kontakt zur Flüssigkeit realisiert ist. Dies wird vorteilhafterweise mit einer Videokamera realisiert. Dabei wird die nicht im kraftschlüssigen Kontakt befindliche Fläche des festen Körpers ermittelt und aus den vorher ermittelten Abmessungen des festen Körpers die Fläche ermittelt, die sich im kraftschlüssigen Kontakt mit der Flüssigkeit befindet.
  • Nun wird der feste Körper aus der höherviskosen Flüssigkeit herausgezogen und über die Vorrichtung zur Ermittlung der Zugkraft des festen Körpers, vorteilhafterweise über die Waage, die Zugkraft ermittelt. Im Falle des Einsatzes einer elektromagnetischen Waage wird die Zugkraft nicht durch Dehnung einer Feder (Stokes-Gesetz), sondern durch Aufnahme der elektromagnetische Gegenkraftermittelt, die eine vertikale Bewegung beim Herausziehen des festen Körpers aus der höherviskosen Flüssigkeit aufgrund der Adhäsion verhindert. Nachdem der Zeitpunkt erreicht ist, indem eine im Wesentlichen gleichbleibende Zugkraft ermittelt wird, wird eine niedrigerviskose Flüssigkeit auf die Oberfläche des Flüssigkeitsmeniskus der höherviskosen Flüssigkeit gegeben.
  • Als im Wesentlichen gleichbleibende Zugkraft soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Zugkraft gelten, deren Wert sich um nicht mehr als +/–5% pro Sekunde verändert.
  • Nach der Zugabe der niedrigerviskosen Flüssigkeit wird weiterhin die Zugkraft des festen Körpers gemessen und wiederum bis zu dem Zeitpunkt, indem eine im Wesentlichen gleiche Zugkraft ermittelt wird.
  • Die gemessene Zugkraft wird durch die ermittelte Fläche, die sich im kraftschlüssigen Kontakt mit der Flüssigkeit befindet, geteilt und somit die Adhäsion ermittelt.
  • Im Fall, dass kein kraftschlüssiger Kontakt zwischen Flüssigkeit und Oberfläche des festen Körpers mehr vorhanden ist, ist die Messung in jedem Fall beendet. Dies muss auch beim Herausziehen des festen Körpers aus der Flüssigkeit beachtet werden.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass in einem Messvorgang unterschiedliche viskose Flüssigkeiten untersucht werden können, so dass beispielsweise die Reinigungswirkung unterschiedlicher Reinigungsmittel getestet werden kann. Dabei simuliert die höherviskose Flüssigkeit die Schutzumgebung der festen Oberfläche und die niedrigerviskose Flüssigkeit kann das Reinigungsmittel sein oder es simulieren. Auf diese Art und Weise können unterschiedliche Verschmutzungsgrade berücksichtigt werden, ebenso wie unterschiedliche Reinigungsmittel oder unterschiedliche Oberflächenmaterialien.
  • Nachfolgend wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Beispiel 1
  • Für die Ermittlung der Adhäsion einer Druckfarbe auf einer Edelstahloberfläche wird eine Edelstahlplatte mit einem fluorfreien Nanolack beschichtet. Die beschichtete Platte ist der feste Körper und weist die Abmessungen 40 × 9 × 1 mm auf. Die Druckfarbe simuliert die Schmutzumgebung und ist die höherviskose Flüssigkeit.
  • Die Platte wird an eine Vorrichtung aufgehängt, die eine elektromagnetische Waage beinhaltet. Damit wird das Gewicht der Platte vor dem Eintauchen in die Flüssigkeit gemessen. Die beschichtete Platte weist ein Gewicht von 2,825 g auf. Nachdem dieses Gewicht als Ausgangsgewicht aufgenommen ist, erfolgt anschließend die Tarierung der Waage auf den Wert Null.
  • Nachfolgend wird die beschichtete Platte 3 mm in die Druckfarbe eingetaucht, die sich in einem Gefäß aus Edelstahl befindet. Danach wird die Platte wieder aus der Druckfarbe herausgezogen. Über eine Videokamera wird die Höhe des Flüssigkeitsmeniskus gemessen. Dadurch wird die Kontaktfläche Druckfarbe-Platte, also die Fläche, bei der sich die Druckfarbe im kraftschlüssigen Kontakt mit der Platte befindet, ermittelt. Im vorliegenden Fall beträgt diese Fläche 69 mm2.
  • Danach wird über die Waage laufend die Zugkraft gemessen. Sobald die Zugkraft einen im Wesentlichen gleichen Wert erreicht, der im vorliegenden Fall bei 650 μN liegt, wird mit Hilfe einer Dosiervorrichtung 20 μl eines Reinigungsmittels für Druckfarben auf die Oberfläche des sich herausgebildeten Meniskus aus der Druckfarbe gegeben und laufend weiter die Zugkraft über die Waage gemessen. Das Reinigungsmittel ist die niedrigerviskose Flüssigkeit.
  • Aus den gemessenen Zugkräften und der ermittelten Oberfläche kann die Adhäsion der Flüssigkeit an der Oberfläche der Platte mit F = Zugkraft f/Fläche A errechnet werden.
  • Aus den ermittelten und errechneten Werten ist festzustellen, dass die Adhäsion der Flüssigkeit, die nach der Zugabe des Reinigungsmittels im Bereich der Oberfläche entstanden ist, etwa 30% geringer ist, als die Adhäsion der Druckfarbe ohne Reinigungsmittel.
  • Beispiel 2
  • Für die Ermittlung der Adhäsion einer Druckfarbe auf einer Edelstahloberfläche wird eine Edelstahlplatte mit fluorhaltigem Nanolack beschichtet. Die beschichtete Platte weist die Abmessungen 40 × 9 × 1 mm auf. Die Druckfarbe simuliert die Schmutzumgebung.
  • Die Platte wird an eine Vorrichtung aufgehängt, die eine Waage beinhaltet. Damit wird das Gewicht der Platte vor dem Eintauchen in die Flüssigkeit gemessen. Die beschichtete Platte weist ein Gewicht von 2,885 g auf.
  • Nachfolgend wird die beschichtete Platte 3 mm in die Druckfarbe eingetaucht, die sich in einem Gefäß aus Edelstahl befindet. Über eine Videokamera wird die Oberfläche der Platte gemessen, die sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, der im kraftschlüssigen Kontakt mit der Oberfläche der Platte steht, befindet und durch Abzug dieser Fläche von den bekannten Abmessungen der Platte die Fläche ermittelt, die sich im kraftschlüssigen Kontakt mit der Druckfarbe befindet. Im vorliegenden Fall beträgt diese Fläche 65 mm2.
  • Danach wird die Platte wieder aus der Druckfarbe herausgezogen und laufend die Zugkraft über die Waage gemessen. Sobald die Zugkraft einen im Wesentlichen gleichen Wert erreicht, der im vorliegenden Fall bei 550 μN liegt, wird mit Hilfe einer Dosiervorrichtung 20 μl eines Reinigungsmittels für Druckfarben auf die Oberfläche des sich herausgebildeten Meniskus aus der Druckfarbe gegeben und laufend weiter die Zugkraft über die Waage gemessen.
  • Aus den gemessenen Zugkräften und der ermittelten Oberfläche kann die Adhäsion der Flüssigkeit an der Oberfläche der Platte mit F = Zugkraft f/Fläche A errechnet werden. Aus den ermittelten und errechneten Werten ist festzustellen, dass die Adhäsion der Flüssigkeit, die nach der Zugabe des Reinigungsmittels im Bereich der Oberfläche entstanden ist, etwa 40% geringer ist, als die Adhäsion der Druckfarbe ohne Reinigungsmittel.
  • Beispiel 3
  • Für die Ermittlung der Adhäsion einer Druckfarbe auf einer Edelstahloberfläche wird eine Edelstahlplatte mit fluorhaltigem Nanolack beschichtet. Die beschichtete Platte weist die Abmessungen 40 × 9 × 1 mm auf. Die Druckfarbe simuliert die Schmutzumgebung.
  • Die Platte wird an eine Vorrichtung aufgehängt, die eine elektromagnetische Waage beinhaltet. Damit wird das Gewicht der Platte vor dem Eintauchen in die Flüssigkeit gemessen. Die beschichtete Platte weist ein Gewicht von 2,825 g auf. Nachdem dieses Gewicht als Ausgangsgewicht aufgenommen ist, erfolgt anschließend die Tarierung der Waage auf den Wert Null.
  • Nachfolgend wird die beschichtete Platte 3 mm in die Druckfarbe eingetaucht, die sich in einem Gefäß aus Edelstahl befindet. Danach wird die Platte wieder aus der Druckfarbe herausgezogen. Über eine Videokamera wird die Höhe des Flüssigkeitsmeniskus in der Weise ermittelt und damit die Kontaktfläche Druckfarbe-Platte gemessen. Diese Fläche ist die nach dem Eintauchen entstandene Kontaktfläche und beträgt im vorliegenden Beispiel 69 mm2.
  • Danach wird laufend die Zugkraft über die Waage gemessen. Sobald die Zugkraft einen im Wesentlichen konstanten Wert erreicht, der im vorliegenden Fall bei 550 μN liegt, werden mit Hilfe einer Dosiervorrichtung 20 μl eines durch Tenside modifizierten Reinigungsmittels für Druckfarben auf die Oberfläche des sich aus der Druckfarbe herausgebildeten Meniskus gegeben und laufend weiter die Zugkraft über die Waage gemessen.
  • Aus den gemessenen Zugkräften und der ermittelten Oberfläche kann die Adhäsion der Flüssigkeit an der Oberfläche der Platte mit F = Zugkraft f/Fläche A errechnet werden.
  • Aus den ermittelten und errechneten Werten ist festzustellen, dass die Adhäsion der Flüssigkeit, die nach der Zugabe des Reinigungsmittels im Bereich der Oberfläche entstanden ist, etwa 20% geringer ist, als die Adhäsion der Druckfarbe ohne Reinigungsmittel und gegenüber der Adhäsion der Flüssigkeit nach Zugabe des Reinigungsmittels gemäß Beispiel 2 um ca. 50% geringer.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten an festen Oberflächen, bei dem mindestens ein fester Körper in eine höherviskose Flüssigkeit mindestens teilweise eingetaucht wird, anschließend der Körper aus der höherviskosen Flüssigkeit herausgezogen wird, die Zugkraft des Körpers gemessen wird, zum Zeitpunkt des Erreichens einer im Wesentlichen gleichbleibenden Zugkraft des Körpers und vor Abreißen des kraftschlüssigen Kontaktes auf die Flüssigkeitsoberfläche im Bereich des ausgebildeten Meniskus der höherviskosen Flüssigkeit eine niedrigerviskose Flüssigkeit aufgebracht wird, und nachfolgend erneut die Zugkraft des Körpers bis zum Zeitpunkt des Erreichens einer im Wesentlichen gleichbleibenden Zugkraft ermittelt wird, und weiterhin mindestens die Fläche der Oberfläche ermittelt wird, auf der der kraftschlüssige Kontakt zwischen dem Körper und der Flüssigkeit realisiert ist, nachfolgend aus dieser ermittelten Fläche und den Zugkräften vor und nach der Kontaktierung der Flüssigkeitsoberfläche des Meniskus der höherviskosen Flüssigkeit mit der niedrigerviskosen Flüssigkeit die Adhäsion der verschiedenviskosen Flüssigkeiten ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein fester Körper eingesetzt wird, der aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einer Metalllegierung und/oder aus einem organischen Werkstoff und/oder aus einem anorganischen Werkstoff oder eine Kombination davon besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein fester Körper eingesetzt wird, der aus einem Metall und/oder aus einem Polymer und/oder aus Holz besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine höherviskose Flüssigkeit eingesetzt wird, die ein Harz und/oder eine Paste und/oder eine Farbe und/oder ein Lack und/oder ein Leim und/oder ein Öl und/oder eine Tinte und/oder ein Gel oder eine Mischungen davon ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zugkraft während des Herausziehens des Körpers aus der höherviskosen Flüssigkeit gemessen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine niedrigerviskose Flüssigkeit eingesetzt wird, die ein Reinigungsmittel ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem ein Reinigungsmittel eingesetzt wird, welches ein tensidisches Lösungsmittel oder ein basisches Lösungsmittel oder ein säurehaltiges Lösungsmittel oder ein enzymhaltiges Lösungsmittel oder eine Mischung davon ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem als Lösungsmittel Decan oder Dodecan oder eine Mischung davon eingesetzt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die niedrigerviskose Flüssigkeit mechanisch oder manuell, mittels einer Mikropipette oder einer Mehrkanalpipette oder einer Multipette aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, beim dem das Gewicht des Körpers vor dem Eintauchen in die höherviskose Flüssigkeit kalibriert wird.
  11. Vorrichtung zur Ermittlung der Adhäsion viskoser Flüssigkeiten, mindestens bestehend aus einem Flüssigkeitsbehälter, der mit einer höherviskosen Flüssigkeit gefüllt ist, aus einer Vorrichtung zur Aufhängung eines festen Körpers, welche die Kalibrierung und die Messung der Zugkräfte und das Absenken und Herausziehen des festen Körpers aus den Flüssigkeiten realisiert, aus einer Vorrichtung zur Zugabe der niedrigerviskosen Flüssigkeit und aus einer Vorrichtung zur Ermittlung der Fläche der Oberfläche, zwischen der der kraftschlüssige Kontakt des Körpers und der Flüssigkeit realisiert ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Vorrichtung zur Aufhängung des festen Körpers eine Waage beinhaltet.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Vorrichtung zur Zugabe der niedrigerviskosen Flüssigkeit eine Dosieranlage ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Vorrichtung zur Ermittlung der Fläche eine Kamera, vorteilhafterweise eine Videokamera, ist.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4412405A1 (de) * 1994-04-11 1995-10-12 Michael Dipl Ing Breitwieser Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Kräften und Ermittlung von Stoffeigenschaften
DE19603386A1 (de) * 1996-01-31 1997-08-07 Lauda Dr R Wobser Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur on-line-Messung der Oberflächenspannung von Tensidlösungen
DE19646925C1 (de) * 1996-11-13 1998-07-16 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten
US20060288761A1 (en) * 2005-06-28 2006-12-28 Paavo Kinnunen Method and device for forming a liquid-liquid interface, especially for surface tension measurement
JP2011191277A (ja) * 2010-03-17 2011-09-29 Kyowa Interface Science Co Ltd 液体付着力測定装置、液体付着力測定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4412405A1 (de) * 1994-04-11 1995-10-12 Michael Dipl Ing Breitwieser Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Kräften und Ermittlung von Stoffeigenschaften
DE19603386A1 (de) * 1996-01-31 1997-08-07 Lauda Dr R Wobser Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur on-line-Messung der Oberflächenspannung von Tensidlösungen
DE19646925C1 (de) * 1996-11-13 1998-07-16 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten
US20060288761A1 (en) * 2005-06-28 2006-12-28 Paavo Kinnunen Method and device for forming a liquid-liquid interface, especially for surface tension measurement
JP2011191277A (ja) * 2010-03-17 2011-09-29 Kyowa Interface Science Co Ltd 液体付着力測定装置、液体付着力測定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Oxsher A. et al., Surface Energy Characterization and Adhesion Properties of High Viscosity Ink Pastes, Application Note #239e (2003), der Fa. Krüss GmbH, Hamburg *

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