Glossar


A

Vermögen einer Flüssigkeit, in einer bestimmten Zeit eine Schaummenge zu produzieren. Das Anschäumverhalten wird mit dem SITA FoamTester durch Messen des Schaumvolumens bestimmt.

Automatisierte Messung der dynamischen Oberflächenspannung über einen Blasenlebensdauer-Bereich mit einem SITA Tensiometer. Das Tensiometer variiert dabei die Blasenlebensdauer selbstständig. Der AUTO-Modus dient zur Charakterisierung der Tensiddynamik und des Benetzungsverhaltens, z.B. beim Vergleich verschiedener Tensidformulierungen und Tensidkonzentrationen. Der Modus wird auch verwendet zur Bestimmung der Kontroll-Blasenlebensdauer für den SINGLE-Modus im Rahmen von Voruntersuchungen und der Referenzwertermittlung.

B

Allgemeine Verschmutzung von Reinigungsbädern. Hauptkomponenten der Verschmutzung im Reinigungsmedium können dabei Fertigungshilfsmittel sowie Partikel und Späne sein. Bei einer zu hohen Belastung auf das Reinigungsbad kann das Reinigungsvermögen des Bades sinken. Um diesem Effekt entgegenzuwirken ist es notwendig, die Konzentration der Reinigungslösung zu überwachen.  

Die Benetzbarkeit beschreibt die Fähigkeit einer Oberfläche, von einer Flüssigkeit benetzt zu werden. Sie ist insbesondere für die industrielle Fertigung von Bedeutung, da Oberflächen mit verschiedenen Benetzbarkeiten auch unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise lassen sich hochenergetische Oberflächen besser bedrucken. Die Eigenschaft der Benetzbarkeit kann mit der Messung des Kontaktwinkels auf der Oberfläche beurteilt werden.

Die Benetzung beschreibt das Verhalten von Flüssigkeiten, wenn diese mit einer Oberfläche in Kontakt kommen. Dabei gibt es drei verschiedene Benetzungsarten: 

  • Keine Benetzung: Flüssigkeit liegt tropfenartig auf Oberfläche auf (Kontaktwinkel > 90°)  
  • Partielle Benetzung: Flüssigkeit liegt halbkreisartig auf Oberfläche auf (Kontanktwinkel < 90°) 
  • Vollständige Benetzung: Flüssigkeit liegt flach auf Oberfläche auf 

Messverfahren der Oberflächenspannung müssen die Oberfläche von Flüssigkeiten etwa durch Ziehen oder Drücken gezielt vergrößern. Beim Blasen-Differenzdruck-Verfahren geschieht dies durch das Erzeugen einer Luftblase an einer Kapillarspitze. Alle SITA Tensiometer arbeiten nach diesem Verfahren, wodurch die Messwerte miteinander vergleichbar sind.

Durch eine Kapillare strömt Luft in die Flüssigkeit, wodurch an der Kapillarspitze eine Luftblase entsteht. Diese Luftblase ist die neue Oberfläche. Aus den Drucksignalen, die während des Blasenaufbaus im Volumenstrom auftreten, wird die Oberflächen­spannung berechnet.

In einem Flüssigkeitsschaum können Kugelschaum und Polyederschaum auftreten. Kugelige Sphären entstehen bei vergleichsweise hohen Flüssigkeitsgehalt, Kugelschaum wird deshalb auch als nasser Schaum bezeichnet. Mit drainagebedingtem Flüssigkeitsverlust nimmt die Gasphase polyedrische Formen an.

Das Maß zur Beschreibung der Ausdehnung einer Schaumblase in einem Flüssigkeitsschaum, z.B. 0,1 mm.

Die Darstellung der Menge verschiedener Blasengrößen eines betrachteten Schaumvolumens in einem Histogramm. Sie dient zur Beschreibung der Homogenität eines Schaumes. Durch den Vergleich verschiedener Blasengrößenverteilungen kann das Altern des Schaumes qualitativ abgebildet werden.

Die Blasenlebensdauer ist der wesentliche Messparameter beim Blasen-Differenzdruckverfahren und gibt die Zeit vom Erzeugen bis zum Platzen der Blase an. Sie wird auch als Benetzungszeit oder Oberflächenalter bezeichnet.

Builder (Buildersalze) sind organische oder anorganische Gerüststoffe, die neben Tensiden in wässrigen Reinigungschemikalien enthalten sind. Buildersalze werden bspw. verwendet, um den pH-Wert des Waschbades bestimmen, die Wasserhärte einzustellen, Materialoberflächen zu schützen, das Entfernen von Feststoffpartikeln erleichtern und die Reinigungswirkung der Tenside in einer Art Synergie-Effekt erhöhen.

D

Beschreibt den zeitlichen Verlust einer im Schaum gebundenen Flüssigkeit. Das Abfließen der Flüssigkeit führt zur Verringerung der Lamellenstärke. Eine hohe Drainage ist gleichbedeutend mit einem schnellen Schaumzerfall bzw. einem instabilen Schaum.

  • Drainagehalbwertszeit
    Zeit, nach der 50% der Flüssigkeit aus dem Schaum abgeflossen sind.
E

Oberflächenaktive Stoffe in Flüssigkeiten, die der Schaumbildung entgegenwirken bzw. die Drainage beschleunigen.

F

Als Filmische Verunreinigung wird eine dünne, zusammenhängende nicht-partikuläre Schicht unerwünschter, fremdartiger Bestandteile auf Bauteiloberflächen bezeichnet. Typische filmische Verunreinigungen sind z.B. Öle, Fette, Kühlschmierstoffe oder Emulsionsrückstände.

Fluoreszenz ist die spontane Emission von Licht kurz nach der Anregung eines Materials durch Licht. Aufgrund von Energieverlusten zwischen Absorption und Emission (Stokes-Shift) ist das ausgesendete Licht kürzerwellig als das Anregungslicht. Die Emittierung von Fluoreszenzlicht erfolgt diffus in jede Richtung.

Die gemessene Intensität der durch Fluoreszenz emittierten Strahlung bei einer festgelegten Wellenlänge im Bereich des blauen Lichtes auf einer Oberfläche. Die Intensität wird in der Einheit RFU angegeben (Relative Fluorescence Unit) und ist auf die SITA Fluoreszenznormale bezogen.

Ermittelter Quotient aus dem Flüssigkeitsvolumen im Schaum und dem Schaumvolumen in flüssigen Schäumen.

Differenz aus dem im Experiment vorgelegtem Einfüllvolumen und dem Flüssigkeitsvolumen unterhalb des Schaums. 

Erfasst die Schaumstruktur und das Flüssigkeitsniveau mit einem vertikal angeordneten, beweglichen Kamerasystem per Totalreflexion.

Erfasst die Topographie der Schaumoberfläche und des daraus folgenden Gesamtvolumens mit einem 3D-Scan-Verfahren mit Streifenlicht (strukturiertes Lichtverfahren).

G

Gasanteil in der Schaumphase. Differenz aus Schaumvolumen und Flüssigkeitsvolumen im Schaum.

SITA Gebrauchsnormale dienen zur Überprüfung der SITA-Fluoreszenzmessgeräte. Das Gebrauchsnormal N0 weist keine Fluoreszenz und das Gebrauchsnormal N1 eine definierte Fluoreszenz auf. Durch die Verwendung der Gebrauchsnormale wird die Linse auf Verunreinigungen kontrolliert und der Offset der Sensorkennlinie geprüft und justiert.

Summe aus Schaum- und Flüssigkeitsvolumen, messbar durch den Foam Surface Scanner und den Foam Interface Scanner im SITA FoamTester.

Als Grenzflächenspannung werde Kräfte bezeichnet, die zwischen zwei in Kontakt stehenden Phasen (gasförmig, flüssig oder fest) auftreten. Findet die Grenzflächenspannung zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Phase statt, wird sie als Oberflächenspannung bezeichnet. 

K

Die Kapillare erzeugt die Luftblasen als Grenz- bzw. Oberflächen in der Flüssigkeit für das Blasen-Differenzdruck-Verfahren zur Messung der Oberflächenspannung. SITA Tensiometer verwenden Permanent-Kapillaren aus PEEK (Polyetheretherketon) und Glas sowie Einweg-Kapillaren aus PTFE (Polytetrafluorethylen, ‚Teflon‘) für verschiedene Anwendungen.

Der Kontaktwinkel, auch Grenz- oder Benetzungswinkel genannt, ist der Winkel, den ein Flüssigkeitstropfen an der Oberfläche eines Feststoffes bildet.  

Die Kontaktwinkelmessung mit Hilfe von Prüfflüssigkeiten bietet die Möglichkeit, einen objektiven Wert für die Benetzbarkeit einer Oberfläche zu bestimmen. Dabei gilt: je kleiner der Kontaktwinkel, desto besser lässt sich die untersuchte Oberfläche von der verwendeten Flüssigkeit benetzen.

Kugel- oder nasser Schaum in flüssigen Schäumen besteht aus vielen Einzelblasen in Form von Kugeln (kleinste Oberfläche bei größtem Volumen), zwischen denen sich viel Flüssigkeit befindet. 

M

Mizellen sind kleine Aggregate von Tensiden, bei denen die hydrophoben Enden der Tensidmoleküle ins Innere zeigen und die hydrophilen Kopfgruppen nach außen. Mizellen bilden sich spontan und stellen einen energetisch günstigeren Zustand dar. Die spezifische Konzentration, bei der dieser Prozess startet, nennt man kritische Mizellbildungskonzentration cmc.

O

Aufgrund der gegensätzlichen Molekülteile bewegen sich Tenside in wässriger Umgebung zu Oberflächen hin. Dieses Verhalten bezeichnet man als oberflächenaktiv. Diese Bewegung der Tenside ist zeitabhängig und wird u.a. beeinflusst von Tensidart und -konzentration, Temperatur und der Flüssigkeit, die sie umgibt (Matrixeffekte). Daher lässt sich über die gemessene Oberflächenspannung indirekt die Tensidkonzentration bestimmen.

Das oberflächenaktive Verhalten der Tenside, auch Netzmittel genannt, wird in technischen Anwendungen gezielt für vielfältige Effekte ausgenutzt, zum Beispiel:

  • Benetzen von Oberflächen
  • Entfernen von Ölen und Fetten von Oberflächen
  • Emulgieren von Öl in Wasser und Dispergieren von Pigmenten u.ä.
  • Schaumbildung oder -vermeidung
  • Tropfenbildung und Einstellen der Tropfengröße

Die Oberflächenaktivierung ist ein chemischer oder physikalischer Prozess, bei dem die Oberfläche eines Materials reaktiver wird und besser mit anderen Substanzen interagieren kann. Dies wird häufig durchgeführt, um die Haftung von bspw. Beschichtungen, Klebstoffen und Lackierungen auf Kunststoffen, Metallen oder Glas zu erhöhen. Gängige Verfahren sind die Plasma- und Coronabehandlung oder der chemische Abtrag von Oxidschichten.

Die Oberflächenspannung σ (Sigma) ist eine Eigenschaft einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, an der Grenzfläche zu einem Gas, z.B. Luft. Zwischen den Flüssigkeitsmolekülen verursachen Kohäsionskräfte eine Spannung an der Oberfläche (ähnlich einer Haut), die stets bestrebt ist, die Oberfläche so klein wie möglich zu halten. Besonders deutlich wird der Effekt bei Wassertropfen, deren runde Form durch eben diese nach innen gerichteten Kräfte entsteht. Die Angabe der Oberflächenspannung erfolgt meist in mN/m oder Dyne/m. Wasser weist bei Raumtemperatur eine Oberflächenspannung von ca. 72 mN/m auf.

Kontinuierliche Messung der dynamischen Oberflächenspannung mit dem SITA Tensiometer bei einer definierten Blasenlebensdauer. Der ONLINE-Modus wird verwendet zur kontinuierlichen Prozessüberwachung oder zur Untersuchung externer Einflüsse, z.B. der Temperatur.

P

Das Photobleaching (auch Photobleichung genannt) ist ein dynamischer Prozess, bei dem fluoreszierende Strukturen durch UV-Anregung photochemisch zerstört werden und ihre Fähigkeit zur Fluoreszenz nachlässt. Die Ausprägung des Photobleaching-Effektes ist stoffabhängig. Ein anschauliches Beispiel ist weißes Zeitungspapier, welches im Sonnenlicht vergilbt.

Polyederschaum bzw. trockener Schaum in flüssigen Schäumen entsteht aus einem kugelförmigen Schaum durch das Abfließen der Flüssigkeit aus den Schaumlamellen. Bei einer schäumenden Flüssigkeit treten in der Regel beide Arten auf, wobei sich der Kugelschaum unterhalb des Polyederschaums befindet. Die Flüssigkeit fließt durch die Schwerkraft nach unten, die Schaumlamellen werden dünner und platzen bei kritischer Schichtstärke schließlich - der Schaum zerfällt. 

R

Die Oberflächenrauheit (veraltet Rauhigkeit) bezeichnet die Unebenheit der Oberflächenhöhe eines Festkörpers.

S

Abwesenheit von Verunreinigungen. Wie die „Stille“ kann Sauberkeit nicht gemessen werden. Lediglich die Menge an Verunreinigung („Geräusch“) ist messtechnisch zugänglich.

Schäume sind disperse Systeme, bei denen gasförmige Bläschen bezeichnet von festen oder flüssigen Wänden eingeschlossen sind. Der Gasphasenanteil in der Flüssigkeit oder im Festkörper dominiert. Die innere Struktur, also die Verteilung der einzelnen Phasen, ist aufgrund des hohen Gasgehaltes sehr komplex und wird durch Schaumblasen strukturiert. Diese treten als kugelige Sphären oder polyedrische Strukturen auf, die sich gegenseitig beeinflussen. Freie Blasen an einer Oberfläche bilden keinen Schaum. 
Als Mehrphasengemisch grenzt sich Schaum gegenüber einer Emulsion, einer Suspension oder einem Aerosol ab.

Verhältnis zwischen dem maximalen Schaumvolumen und dem Einfüllvolumen von flüssigen Schäumen bei der Messung mit dem SITA FoamTester.

Flüssige Schäume sind stark zeitvariante und thermodynamisch metastabile Systeme. Als Folge verringert sich das Schaumvolumen, der Flüssigkeitsgehalt nimmt ab und es kommt zu Veränderungen der Schaumstruktur. Das Schaumvolumen ändert sich durch den Schaumzerfall. Die Rate, in der das Schaumvolumen abnimmt, gilt als Maß für die Stabilität eines Schaumes.

Die Stabilisierung von Schäumen erfolgt z.B. durch Eiweißverbindungen, Polymere oder Tenside. Letztere sind im Bereich der Reinigungs- und Körperpflegemittel maßgeblich für die Schaumstabilisierung verantwortlich. Die Tenside lagern sich an die Schaumlamellen an und halten aufgrund ihres hydrophilen Charakters die Flüssigkeit in der Lamelle.

Verteilung und Ausprägung von Gas- und Flüssigphase in flüssigen Schäumen. Kugelschaum und Polyederschaum unterscheiden sich in der Gestalt der Gasphase, dem Flüssigkeitsgehalt sowie den rheologischen Eigenschaften. Reale Schäume sind polydispers, d.h. die Größe der Gasblasen ist ungleichmäßig. Typischerweise wird die strukturelle Inhomogenität als Histogramm der Blasengrößenverteilung dargestellt.

Differenz aus Gesamtvolumen und Flüssigkeitsvolumen bei der Messung mit dem SITA FoamTester.

  • Maximales Schaumvolumen
    Maximaler Wert des Schaumvolumens während der Schaumbildung
  • 90%-max. Zeit
    Zeit, nach der sich 90 % des maximalen Schaumvolumens gebildet haben

Zeitliche Abnahme des Schaumvolumens durch Platzen einzelner Schaumblasen in flüssigen Schäumen. Schäume sind metastabil: Schaumblasen platzen, wenn die sie umgebenden Schaumlamellen brechen oder durch thermische und mechanische Einflüsse. Das Schaumgemisch verliert seine es als Schaum charakterisierenden Eigenschaften.

Einpunkt-Messung der dynamischen Oberflächenspannung mit SITA Tensiometern bei einer definierten Blasenlebensdauer. Dieser Modus eignet sich als Soll-Ist-Vergleich mit Referenzwerten zur Kontrolle der Tensidkonzentration in der Prozess- und Qualitätsüberwachung.

T

Als Tenside wird eine Gruppe von Chemikalien bezeichnet, die aus zwei gegensätzlichen Molekülteilen bestehen: einem unpolaren, hydrophoben Kohlenwasserstoffteil und einer polaren, hydrophilen Kopfgruppe. Die Einteilung erfolgt nach Art der Kopfgruppe in nichtionische, anionische, kationische und amphotere Tenside.

Diese beiden Molekülteile verhalten sich Wasser gegenüber sehr gegensätzlich: Der hydrophobe Teil wendet sich vom Wasser ab, während der hydrophile Teil dem Wasser zugeneigt ist. Aufgrund dieser so gegensätzlichen Bausteine bewegen sie sich in wässriger Umgebung zu Oberflächen hin. Dieses Verhalten bezeichnet man als oberflächenaktiv.

Tensiometer sind Messgeräte zur Charakterisierung der Grenz- bzw. Oberflächenspannung von Flüssigkeiten, indem die Oberfläche der Flüssigkeit je nach Verfahren um ein bestimmtes Maß vergrößert und die dafür aufgewendete Kraft gemessen wird. SITA-Tensiometer nutzen das Blasen-Differenzdruck-Verfahren, bei dem an einer Kapillarspitze eine Luftblase (Oberfläche) erzeugt wird. Alle SITA-Tensiometer arbeiten nach diesem Verfahren, wodurch die Messwerte miteinander vergleichbar sind.

W

Der Abstand von zwei aufeinander folgenden Phasen von Wellen. SITA-Fluoreszenzmessgeräte messen bei einer festgelegten Wellenlänge im Bereich des blauen Lichtes.