Das Start-up droptical, welches Tropfenerzeuger sowie Kameratechnik im Miniaturformat entwickelt, und der Messgerätehersteller DataPhysics Instruments setzen gemeinsam neue Maßstäbe in der Flüssigkeitsdosierung für optische Oberflächenanalysen. Mit dem FlexDrop wurde ein innovatives Dosiersystem für die Kontaktwinkelmessgeräte der OCA-Serie von DataPhysics Instruments entwickelt, welches besonders winzige Tropfen auf kleinsten Oberflächenarealen dosieren kann.

Die Kontaktwinkelmessgeräte der OCA-Serie sind Hochpräzisions-Systeme für die Charakterisierung von Grenz- und Oberflächen. Sie vereinen hochwertige Optik, punktgenaue Dosierung und präzise Probenpositionierung zu leistungsstarken, zuverlässigen Messsystemen.  Das FlexDrop Dosiersystem erweitert nun die Möglichkeiten der Flüssigkeitsdosierung für Messungen der Kontaktwinkel und der Oberflächenenergie.

Messung auf kleinsten Oberflächenarealen möglich

Die innovative Piezo-Dosiertechnik des FlexDrop Dosiersystems und die präzise Steuerung machen es möglich, Tropfen auf kleinsten Oberflächenarealen zu positionieren.  Das FlexDrop Dosiersystem kann Tropfen mit minimalem Volumen – im Pikoliter- und Nanoliterbereich – reproduzierbar und punktgenau dosieren. Anwender können so erstmals Messungen an zwei Tropfen mit einem Abstand von nur zwei Millimetern durchführen, ohne die Dosiereinheit neu positionieren zu müssen. Eine solch enge Positionierung der Tropfen war mit bisherigen Dosiersystemen nicht als Ein-Klick-Messung möglich. In Zukunft können so kleinste Oberflächenareale schnell und präzise untersucht werden – sei es auf Elektronikbauteilen, auf kurvigen oder strukturierten Oberflächen.

Die gleichzeitige Dosierung von zwei Tropfen mit minimalem Abstand ist besonders vorteilhaft für die Bestimmung der Oberflächenenergie von Festkörperoberflächen, für die mindestens zwei Testflüssigkeiten benötigt werden. Mit Kontaktwinkelmessgeräten der OCA-Serie, ausgestattet mit einem FlexDrop Dosiersystem, ist so die Messung der Oberflächenenergie mit nur einem Klick möglich.

Überragende Benutzerfreundlichkeit: einfache Reinigung und schneller Kartuschenwechsel

Aufgrund der kleinen Tropfengröße ist die Reinigung der Probe besonders einfach, da die Tropfen auf der Oberfläche rückstandslos verdampfen. Dies ist vor allem ein Vorteil, wenn die Messung Teil der Qualitätskontrolle von Baustücken ist, die danach weiterverwendet werden.

Das FlexDrop Dosiersystem ist mit Wechselkartuschen für die Testflüssigkeiten ausgestattet. Anwender können die Kartuschen mit wenigen Handgriffen auswechseln; die Reinigung entfällt komplett. Durch die Verwendung verschiedener Kartuschen mit verschiedenen Flüssigkeiten ist zusätzlich die Gefahr einer Kreuzkontamination der Flüssigkeiten gebannt.

Gelungene Zusammenarbeit zwischen droptical und DataPhysics Instruments

Mit FlexDrop haben droptical und DataPhysics Instruments das erste gemeinsame, serienreife Produkt umgesetzt. „Bei der Entwicklung lag das Hauptaugenmerk darauf, dass die dosierten Tropfenvolumina reproduzierbar erzeugt werden können. Das ermöglicht Anwendern genaue Dosierungen, vor allem bei besonders kleinen Tropfen“, so Matthias Leininger, Mitgründer von droptical, und weiter: „In der Zusammenarbeit mit DataPhysics Instruments konnten wir im letzten Jahr den Prototypen unserer Tropfenerzeuger zu einem marktreifen Produkt weiterentwickeln.“

Dr. Sebastian Schaubach, Geschäftsführer von DataPhysics Instruments, ergänzt: „Wir freuen uns sehr, dass uns zusammen mit droptical dieser Durchbruch in der Weiterentwicklung von Dosiersystemen für Kontaktwinkelmessungen gelungen ist. Wir glauben, dass wir unseren Kunden mit dem FlexDrop Dosiersystem einen handfesten Vorteil gegenüber anderen Systemen bieten können. Das betrifft sowohl den Wegfall der Probenreinigung nach der Messung als auch die 1-Klick-Messung der Oberflächenenergie.“

FlexDrop erlaubt genaueste Messungen auf kleinsten Oberflächenarealen mit reproduzierbaren Tropfenvolumina im Piko- und Nanoliterbereich. Die überlegene Technologie macht FlexDrop zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Labore, Forschungseinrichtungen und Entwicklungsabteilungen.

Über droptical GmbH

Die droptical GmbH ist ein Start-up aus Nürnberg, welches sich auf die Entwicklung von Tropfenerzeugern (engl. Dispenser) und Kameratechnik (engl. Drop Watcher) zur optischen Dosierüberwachung spezialisiert hat. Die Produkte des Unternehmens grenzen sich dabei durch den hohen Miniaturisierungsgrad sowie die einfache Integrierbarkeit und Handhabung ab. Besonders im Produktportfolio hervorzuheben sind einerseits der Drop Watcher „NanoStrobeX“, welcher erstmal eine kontinuierliche Dosierüberwachung der Dispensingprozesse ermöglicht und dabei eine 3D Tropfenvermessung in Echtzeit durchführt und andererseits der Miniatur-Dispenser „ClickJet“, für hochgenaues Dosieren niederviskoser Flüssigkeiten auf kleinstem Bauraum.

DataPhysics Instruments, Hersteller von hochpräzisen Laborinstrumenten zur Charakterisierung von Grenz- und Oberflächen, hat seine Präsenz in Frankreich ausgebaut. Nils Langer, Geschäftsführer von DataPhysics Instruments, sagt: „Mit der Eröffnung eines technischen Büros in Metz kann DataPhysics Instruments seine französischsprachigen Kunden nun noch besser betreuen.“ Frankreich bietet großes Potenzial, da dort Unternehmen aus vielen Branchen wie zum Beispiel Automobil, Elektronik, Luft- und Raumfahrttechnik sowie der Medizintechnik angesiedelt sind. Langer sagt: „Mit der direkten Präsenz will DataPhysics Instruments seine Kundenbeziehungen in Frankreich ausbauen und neue Geschäftsmöglichkeiten erschließen.“

Langjährige Expertin als Ansprechpartnerin

Als Leiterin des technischen Büros in Metz konnte DataPhysics Instruments die ausgewiesene Expertin für Oberflächenmesstechnik, Véronique Schloupt gewinnen. Sie steht neben den Kollegen aus den Abteilungen Service und Applikation den französischsprachigen Kunden als Ansprechpartnerin vor Ort zur Verfügung. Schloupt hat am renommierten Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) Ingenieurswissenschaften mit dem Schwerpunkt physikalische Methoden der chemischen Analyse studiert. Seit über 20 Jahren arbeitet sie bei Unternehmen, die Labormessgeräte herstellen und vertreiben.

Applikationslabor vor Ort

Der neue Standort in Metz verfügt über ein komplett ausgestattetes Applikationslabor. Langer sagt: „Das moderne Baukastensystem und die innovative Bedienung unserer Geräte sowie ihrer Software kann man am besten in der Praxis erfahren. Deshalb laden wir interessierte Wissenschaftler in unser Anwendungslabor ein, um unsere Geräte und ihre Messmethoden kennen zu lernen. Natürlich sind auch erste Messungen an eigenen Proben möglich.“

Direkter Kundensupport vom Hersteller

Der direkte Support von französischsprachigen Kunden steht im Mittelpunkt der Eröffnung. Eine schnelle Reaktionszeit und eine umfassende technische Unterstützung können so sichergestellt werden. Langer sagt: „Unsere Partner in Frankreich können sich darauf verlassen, dass DataPhysics Instruments nicht nur hochwertige Geräte, sondern auch eine professionelle Unterstützung für eine Vielzahl an Anwendungsfällen bieten kann.“

Mit der Eröffnung des technischen Büros in Metz setzt DataPhysics Instruments seinen seit über 25 Jahren anhaltenden Wachstumskurs fort und bekräftigt sein Engagement in den französischsprachigen Märkten.

Viele Produkte bestehen aus komplexen Mehrkomponentenmischungen. Oft ist eine langfristige Homogenität und Haltbarkeit solcher Gemische von hoher Priorität in der Produktentwicklung, weil Entmischungsprozesse die Produktqualität negativ beeinflussen. Traditionell werden solche Entmischungsvorgänge mit bloßem Auge in einem so genannten "Shelf-Life-Test" beobachtet. Dieses Verfahren ist allerdings sehr subjektiv und oftmals sind für jede Optimierungsrunde mehrere Wochen Testzeit nötig.

Erstmals Messungen bei Minusgraden möglich

Um dieses Problem zu lösen, bietet der deutsche Labormessgerätehersteller DataPhysics Instruments das Dispersionsstabilitäts-Analysesystem MultiScan MS 20 für eine automatische Stabilitäts- und Alterungsanalyse von flüssigen Dispersionen an. Das Gerät wurde speziell zur Charakterisierung von Suspensionen und Emulsionen entwickelt und ermöglicht eine zeit- und positionsaufgelöste Analyse von Entmischungsprozessen. Mit dem MultiScan MS 20 können solche Prozesse viel genauer quantifiziert und detaillierter ausgewertet werden als mit einem herkömmlichen Shelf-Life-Test. Das MultiScan MS 20 besteht aus einer Basiseinheit, an die bis zu sechs Probenkammern angeschlossen werden können.

Bisher waren mit dem MultiScan MS 20 Messungen bei konstanten Temperaturen und individuell definierbaren Temperaturprofilen zwischen 4 °C und 80 °C möglich. Nun ist es dem Labormessgerätehersteller gelungen, die minimale Temperatur für Messungen auf -10 °C zu senken. Um bei Minusgraden zu messen, werden die turmförmigen Probenkammern des MultiScan MS 20 mit einer Isolationsmanschette umhüllt. Um zu verhindern, dass Luftfeuchtigkeit auf den Proben kondensiert, werden die Probenkammern während der Messung mit trockenem Schutzgas geflutet. Die Manschetten können bei einer Geräteneuanschaffung in der gewünschten Anzahl mitbestellt werden. Bestandsgeräte können kostengünstig für Messungen bei niedrigen Temperaturen nachgerüstet werden.

Reale Lagerbedingungen vieler Industrien abbildbar

Die Temperatur ist einer der Faktoren, die Entmischungsprozesse in Dispersionen beeinflussen. Deshalb ist es bei Untersuchungen neuer oder optimierter Mischungen unerlässlich, diese unter realen Lagerbedingungen zu untersuchen. Dr. Sebastian Schaubach, Chief Innovation Officer bei DataPhysics Instruments, sagt: „Wir freuen uns ganz besonders, dass es uns als erstem Hersteller in diesem Bereich gelungen ist, Messungen bei Minusgraden durchzuführen.“

Durch die Weiterentwicklung des MultiScan MS 20 ist die Untersuchung von Dispersionen bei realen Lagerbedingungen auch für Produkte möglich, die gekühlt gelagert werden. Die Europäische Arzneimittel-Agentur etwa fordert in ihren Richtlinien zur „Deklaration von Lagerbedingungen“ aus dem Jahr 2007, dass Arzneimittel auf ihre Stabilität hin geprüft und dann mit entsprechenden Labels versehen werden. Die Lagerung im Kühlschrank geht hier von einer Temperatur bei circa 5 °C, die Lagerung im Gefrierschrank von einer Lagerung unter 0 °C aus.

Interessant ist der erweiterte Temperaturbereich nicht nur für die Pharmaindustrie, sondern auch im Lebensmittelbereich. Hier werden Produkte während der Produktion, des Transports und bei Endkunden oft gekühlt gelagert. Als typische Temperatur eines Kühlschranks werden oft 4 °C oder niedriger angegeben. Diese Bedingungen können nun mit dem MultiScan MS 20 abgebildet werden.

Ebenso kann das MultiScan MS 20 nun für Produkte verwendet werden, die im Außenbereich zum Einsatz kommen. Dazu gehören Schmierstoffe genauso wie Farben und Agrarprodukte. „Die Expertinnen und Experten in unserem hauseigenen Labor vereinen ein tiefgehendes Verständnis unserer Messmethoden mit einem breiten Wissen über konkrete Anwendungen in vielen Industrien“, erklärt Schaubach. Und weiter: „Wir freuen uns, Kundinnen und Kunden auch bei neuen, spannenden Messaufgaben bei Minusgraden zu begleiten.“

Messprinzip des MultiScan MS 20 kurz erklärt

Das MultiScan MS 20 analysiert Entmischungsprozesse, indem es Lichtintensitäten zeit- und positionsaufgelöst misst. Der Versuchsaufbau sieht folgendermaßen aus: Eine Probe wird in ein Glasgefäß gefüllt, welches dann in eine Probenkammer, den sogenannten ScanTower, gestellt wird. Zwei Lichtquellen und ein Lichtdetektor bewegen sich gleichzeitig entlang der Probe auf und ab. Während der Messung wird die gesamte Probenhöhe abgescannt. Die Software analysiert die Lichtintensitäten, die durch die Probe hindurchgehen und von ihr zurückgestreut werden. Die Intensitäten der Transmission (also das Licht, das die Probe durchdringt) und der Rückstreuung (also das Licht, das von der Probe reflektiert wird) hängen direkt von der Anzahl, Größe und Art der dispergierten Tropfen oder Partikel ab.

Partikel können sich auf dem Boden des Probenbehälters absetzen, so dass in dieser Schicht mehr Partikel mit dem Licht interagieren.  Partikel können auch aufrahmen und sich am oberen Rand der Flüssigkeit sammeln, so dass in der oberen Schicht mehr Partikel mit dem Licht wechselwirken. Die Probe zeigt dann abnehmende Transmissionsintensitäten im jeweiligen Bereich der Dispersion, während die Rückstreuintensitäten zunehmen. Darüber hinaus können Partikel aggregieren und Tröpfchen agglomerieren, was als globale Veränderungen der Transmissions- und Rückstreuintensitäten beobachtet werden kann.

Der Messgerätehersteller DataPhysics Instruments wird 25 Jahre alt. Nils Langer, geschäftsführender Gesellschafter, sagt: „Dieser Geburtstag ist, auch nach den Herausforderungen durch die Corona-Pandemie, ein wichtiger Meilenstein für DataPhysics Instruments. In den letzten 25 Jahren konnten wir unser Produktportfolio stetig erweitern. Wir haben Kundinnen und Kunden in über 80 Ländern und sind inzwischen 45 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Wir sind auf dem weltweiten Markt für Messgeräte zur Charakterisierung von Grenz- und Oberflächen sehr gut etabliert. Nun ist es unsere Aufgabe, den erfolgreichen Weg des Unternehmens auch in Zukunft fortzusetzen.“

Von Anfang an am Puls der Zeit

Gegründet wurde DataPhysics Instruments im August 1997 von Dr. Ulrich Busch, Thorsten Holz und Horst Rau. Seit Beginn waren die Labormessgeräte des Unternehmens modular aufgebaut. Das ermöglichte es Anwenderinnen und Anwendern, die Messgeräte von DataPhysics Instruments anwendungsspezifisch zu konfigurieren. Außerdem konnten sie ihre Messdaten unmittelbar nach der Messung softwaregestützt auswerten. Damals war ein solch modularer Aufbau eine Weltneuheit. Bis heute ist das Unternehmen der modularen Gerätekonstruktion treu geblieben.

Mit ihren Messsystemen für die Untersuchung von Grenz- und Oberflächen hatten die drei Firmengründer den Nerv der Zeit getroffen: In den 90er Jahren entwickelte sich die Werkstoff- und Materialforschung sprunghaft weiter. Beispiele sind Schichtsysteme aus Kohlefasern, aber auch andere Verbundwerkstoffe für den Einsatz in der Bau- und Automobilindustrie, der Medizintechnik und in der Elektrotechnik. Mit dem Fokus auf neue Werkstoffe rückten auch die Eigenschaften ihrer Oberflächen in den Vordergrund. Das Schlagwort: die funktionalisierte Oberfläche, also Oberflächen, die mithilfe einer besonderen Strukturierung oder Vorbehandlung auf ihren Verwendungszweck hin optimiert werden.

Das Produktportfolio wächst

Das erste Produkt des Unternehmens war das optische Kontaktwinkelmessgerät OCA 20 mit der ebenfalls im Hause entwickelten Analysesoftware SCA. Zusammen ermöglichten sie schon damals Konturmessungen von hängenden und liegenden Tropfen. Darüber hinaus konnte die Software die Messdaten automatisch auswerten, um so den Kontaktwinkel, die Oberflächenspannung und die Oberflächenenergie zu berechnen. Gründer und Geschäftsführer Horst Rau erzählt: „Die ersten anderthalb Jahre konzentrierten wir uns auf die Entwicklungsarbeit, um unser erstes, marktreifes Kontaktwinkelgerät vorstellen zu können.“ Auf der Messe Analytica 1998 hat die DataPhysics Instruments dieses, damals innovative, Messgerät erstmals erfolgreich vorgestellt. Mit den Jahren baute das Unternehmen die OCA-Serie weiter aus, sodass nun vom Einsteigermodell bis zum Experten-Modell passende Lösungen für viele Anwendungsfälle bereitstehen.

Pünktlich zur Jahrtausendwende erweiterte DataPhysics Instruments sein Produktportfolio mit den kraftbasierten Tensiometern der DCAT-Serie und einer dafür neu entwickelten Software. Auch diese Serie besitzt inzwischen mehrere Modelle.

Zwei Jahre später gesellte sich ein drittes Gerät zum Produktportfolio: das Spinning-Drop-Tensiometer SVT, welches niedrige bis ultraniedrige Grenzflächenspannungen messen kann. Im Jahr 2012 brachte DataPhysics Instruments zusätzlich die Feuchtegeneratoren der HGC-Serie auf den Markt. Mit ihnen kann die relative Luftfeuchtigkeit innerhalb von Messkammern eingestellt und kontrolliert werden. Seit 2015 gehört auch das Stabilitäts-Analysesystem MultiScan MS 20 zum Produktportfolio. Es dient der optischen Stabilitäts- und Alterungsanalyse von dispersen Mehrphasengemischen.

Heute die Produkte von morgen entwickeln

Heute wird DataPhysics Instruments von vier geschäftsführenden Gesellschaftern geleitet: Gründer Horst Rau, Nils Langer, Jens Ole Wund und Dr. Sebastian Schaubach. Das Interesse an funktionalisierten Oberflächen hat in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung gewonnen, wie Geschäftsführer und Vertriebsleiter Nils Langer erläutert: „Forschungseinrichtungen und Unternehmen entwickeln heute immer mehr neue Methoden, Oberflächen zu funktionalisieren. Plasmabehandlungen und nanostrukturierte Oberflächen sind nur zwei Beispiele dafür. Umso wichtiger ist es, den Forscherinnen und Forschern sowie Produktentwicklerinnen und -entwicklern Messtechnik an die Hand geben zu können, mit der sie die veränderten Funktionseigenschaften der Oberflächen analysieren können.“

Deshalb stehen bei DataPhysics Instruments die Weiterentwicklung der bestehenden Gerätesysteme sowie weitere Neuentwicklungen im Vordergrund. Für die optischen Kontaktwinkelgeräte der OCA-Serie hat das Unternehmen Anfang 2022 die neue Software dpiMAX vorgestellt. Die dpiMAX verfügt über eine klar strukturierte, intuitiv nutzbare Bedienoberfläche und intelligente Zusatzfunktionen, die die Bedienung der Geräte noch einfacher machen.

„Ein weiterer großer Erfolg ist uns mit der Markteinführung des Zeta-Potential Analysators ZPA 20 mit seiner patentierten Messmethodik gelungen“, ergänzt Entwicklungsleiter Jens Ole Wund. Der ZPA 20 kann die Oberflächenladung, genauer, das Zeta-Potential von Proben in wässriger Lösung bestimmen, indem es den Strömungsstrom oder das Strömungspotential misst. Es verwendet dazu eine patentierte Messmethode, bei welcher die Probe abwechselnd aus entgegengesetzten Richtungen überströmt wird.

Gemeinsam die Zukunft gestalten

Dr. Sebastian Schaubach, verantwortlich für das Innovationsmanagement, hat für die Zukunft eine klare Vision: „Wir sehen uns als ein Partner, der die wissenschaftliche Analyse von Grenz- und Oberflächen auch in Zukunft weiter verfeinern und vertiefen will. Unsere Entwicklungen sollen deshalb in noch engerer Zusammenarbeit mit Kundinnen und Kunden in Forschung und Industrie entstehen. Denn es ist uns ein wichtiges Anliegen, unsere Messsysteme so zu entwickeln, dass sie die Herausforderungen unserer Kunden zuverlässig lösen können.“

Doch nicht nur das Produktportfolio ist über die Jahre stetig gewachsen. Im Jubiläumsjahr 2022 arbeiten 45 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bei DataPhysics Instruments. Weitere Mitarbeiter für die Bereiche Entwicklung, Fertigung und Vertrieb werden gesucht. Zusätzlich haben sich die Räumlichkeiten im Hauptsitz in Filderstadt bei Stuttgart stetig vergrößert. Jüngst wurde das hauseigene Applikationszentrum, mit Labor und Schulungszentrum, vergrößert und neu eingerichtet. Dr. Schaubach erläutert: „Hier bieten wir Testmessungen für Kaufinteressierte und Auftragsmessungen mit all unseren Geräten an. Zusätzlich führen wir Schulungen für Anwenderinnen und Anwender durch.“

Seinem Standort ist das Unternehmen immer treu geblieben – und ist dennoch in aller Welt zu Hause. Ein internationales Netzwerk an Vertriebspartnern stellt bis heute sicher, dass Kundinnen und Kunden auf der ganzen Welt Beratung vor Ort und in ihrer bevorzugten Sprache wahrnehmen können. Um in einigen Zielmärkten noch besser vertreten zu sein, gründete DataPhysics Instruments eigene Unternehmen in mehreren Ländern: 2020 wurde DataPhysics Instruments India gegründet. Seit 2018 existiert zusätzlich das US-amerikanische Tochterunternehmen DataPhysics Instruments USA.

DataPhysics Instruments hat in den letzten 25 Jahren eine immer größer werdende Produktpalette an Geräten für die Analyse von Grenz- und Oberflächen entwickelt. Gleichzeitig ist das Unternehmen personell und räumlich gewachsen. Außerdem pflegt es seit Jahren eine enge Beziehung nicht nur zu Vertriebspartnern auf der ganzen Welt, sondern auch zu seinen Kundinnen und Kunden in Forschung und Produktentwicklung. Die Beziehungen tragen dazu bei, marktgerechte Produkte zu entwickeln und das bestehende Portfolio nach Kundenwünschen zu optimieren. DataPhysics Instruments freut sich, diese Beziehungen in Zukunft noch weiter auszubauen und zu vertiefen.

Das Zeta-Potential ist eine messbare Größe, welche die Ladungssituation an einer Festkörperoberfläche in Lösung charakterisiert. Es wird an der Grenze zwischen der an der Festkörperoberfläche fest adsorbierten Ionenschicht und der Lösung gemessen. Dr. Astrid Drechsler, Wissenschaftlerin am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) und Expertin für die Charakterisierung von Polymergrenzflächen, erklärt, warum das Zeta-Potential ein wichtiger Parameter ist: „Wenn eine Festkörperoberfläche in eine wässrige Lösung eintaucht, wird sie durch dissoziierte Oberflächengruppen und die Adsorption von Ionen und Molekülen elektrisch geladen. Das Zeta-Potential liefert Informationen über diese chemischen Vorgänge und Ladungsbildungsprozesse. So kann es etwa zur Vorhersage von Wechselwirkungen, wie der Adhäsion zwischen verschiedenen Oberflächen, genutzt werden.“ Zeta-Potential-Messungen sind in einer Vielzahl von Anwendungen wichtig, etwa bei der Untersuchung von Brennstoffzellenmembranen, bei Fouling-Prozessen von Filtern, beim Bakterienwachstum auf Lebensmittelverpackungen und beim Waschen von Textilen.

Je nach Größe und Form der Proben kann das Zeta-Potential mit verschiedenen Messverfahren bestimmt werden. Für kleine Partikel im Nanometer- bis unteren Mikrometerbereich werden häufig elektrophoretische Verfahren eingesetzt. Für größere Proben im Millimeter- und Zentimeterbereich hat sich die Analyse des Strömungspotentials oder des Strömungsstroms als vorteilhaft erwiesen. Der neue Zeta-Potential Analysator ZPA 20 von DataPhysics Instruments verwendet ein patentiertes Messverfahren, das auf einer solchen Analyse basiert. Es eignet sich daher besonders für die Untersuchung von Proben im makroskopischen Bereich. Das Gerät kann mit der MC-ZPA/S, einer Messzelle für Feststoffe wie Platten, Membranen oder Folien, und der MC-ZPA/PF, einer Messzelle für Fasern, Pulver und Granulate, ausgestattet werden.

Kunden, die sich nicht sicher sind, ob der Zeta-Potential Analysator ZPA 20 das richtige Gerät für sie ist, können sich nicht nur auf das fundierte Wissen des Vertriebsteams von DataPhysics Instruments verlassen, sondern auch Testmessungen mit ihren Proben anfordern. Dr. Sebastian Schaubach, Chief Innovation Officer bei DataPhysics Instruments, sagt: „Unser Labor bietet Auftragsmessungen für verschiedenste Anwendungen an, sowohl mit dem ZPA 20 als auch mit allen anderen Geräten aus unserem Portfolio.“

Leibniz-Institut für Polymerforschung validiert Ergebnisse

Der Zeta-Potential Analysator ZPA 20 musste von Anfang an höchsten Qualitätsansprüchen genügen. Deshalb kooperierte der Hersteller DataPhysics Instruments mit einem Partner, der weltweit bekannt ist: dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF). Dr. Astrid Drechsler beschäftigt sich dort als Wissenschaftlerin mit der physikalischen Chemie von Polymeroberflächen, unter anderem also auch mit Zeta-Potentialen.

Seit 2017 haben Drechsler und ihr Team die Entwicklung des Zeta-Potential Analysators ZPA 20 in mehreren Projektphasen begleitet. „In der ersten Phase haben wir Daten validiert, die mit dem Prototyp gemessen wurden“, sagt Drechsler. In einer zweiten Projektphase wurden nicht nur das Gerät, sondern auch die Messzellen weiterentwickelt. „Dabei ging es darum, die Handhabung der Messzellen zu vereinfachen und eine reproduzierbare Probenvorbereitung zu erreichen“, erklärt Anja Caspari, Mitarbeiterin am IPF.

Patentiertes Messverfahren ermöglicht schnelle und genaue Ergebnisse

Die Strömungspotential- und Strömungsstromanalyse zur Untersuchung des Zeta-Potentials funktioniert wie folgt: Eine Elektrolytlösung wird durch eine Messzelle gepumpt, in der sich das Probenmaterial befindet. Konkret wird sie zwischen zwei festen Proben oder durch Faser- oder Pulverpackungen geleitet. Die Elektrolytlösung trennt dabei Ionen ab, die sich nahe der Oberfläche gesammelt haben, und nimmt sie mit. Dadurch entsteht eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden, die sich auf beiden Seiten der Probe befinden. Diese Differenz wird, je nach Probengeometrie, als Strömungspotential oder als Strömungsstrom gemessen. Diese Werte, zusammen mit dem Druckunterschied vor und hinter der Messzelle, ermöglichen die Berechnung des Zeta-Potentials.

Der Zeta-Potential Analysator ZPA 20 verwendet eine patentierte Messmethode, um schnelle Ergebnisse mit hoher Genauigkeit zu erzielen. Schaubach erklärt: „Der Zeta-Potential Analysator ZPA 20 ist das einzige Messgerät auf dem Markt, das mit einer bidirektionalen und oszillierenden Messung des Strömungspotentials oder des Strömungsstroms arbeitet.“ Die Elektrolytlösung wird dabei nicht nur in eine Richtung, sondern abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen über oder durch die Probe gepumpt. Zusätzlich ändert sich in wiederholten Zyklen die Durchflussmenge der Elektrolytflüssigkeit, was zu Druckveränderungen führt. Der Analysator zeichnet so bis zu 100 Druckwerte zusammen mit dem entsprechenden Strömungspotential oder Strömungsstrom in einer Sekunde auf. So werden in kurzer Zeit Ergebnisse mit hervorragender statistischer Qualität erzeugt. Die Analysesoftware kann problemlos große Datenmengen verarbeiten und auswerten.

Das patentierte Messverfahren spart nicht nur Zeit bei den Messungen, sondern hilft auch, Fehlerquellen zu reduzieren. Die oszillierende Messung erzeugt sowohl positive als auch negative Druckdifferenzen und damit positive und negative Werte des Strömungspotentials oder -stroms. Dies kann die Polarisierung der Geräteelektroden verhindern.

Außerdem kann die bidirektionale Strömung Asymmetrien der Probenoberfläche sichtbar machen, wie etwa inhomogene Faser- oder Pulverpackung oder unzureichend fixierte Proben. Durch die oszillierende, bidirektionale Strömung des Elektrolyten können solche Fehlerquellen erkannt und vermieden werden.

Modulare und offene Konstruktion

Bei der Entwicklung des Zeta-Potential Analysators ZPA 20 wurde besonders darauf geachtet, dass alle Oberflächen leicht zu reinigen sind, um Kreuzkontaminationen zu vermeiden. Dieser Aspekt ist besonders wichtig, um genaue, zeit- und pH-abhängige Zeta-Potential-Messungen durchzuführen.

Zusätzlich kann der Zeta-Potential Analysator ZPA 20 mit optionalen Modulen erweitert werden. Mit dem Flüssigkeitsdosiersystem LDU 25 kann zum Beispiel die Elektrolytzusammensetzung automatisch verändert werden. Damit lassen sich der isoelektrische Punkt oder die Adsorption von Tensiden schnell und genau bestimmen.

„Die Zusammenarbeit mit dem IPF hat uns geholfen, den Zeta-Potential Analysator ZPA 20 von Anfang an auf die Bedürfnisse unserer Kunden zuzuschneiden und nach höchsten wissenschaftlichen Standards zu konzipieren“, sagt Schaubach. „Besonders stolz sind wir darauf, dass unsere patentierte Messmethode Zeta-Potential-Messungen schneller, einfacher und zuverlässiger macht als je zuvor.“

Die Software professioneller Messgeräte ist nicht immer einfach zu bedienen: Verschiedene Geräte- und Analyseparameter müssen genau eingestellt werden, um valide und zuverlässige Messergebnisse zu erhalten. Dabei werden Anwenderinnen und Anwender oft mit zu vielen Auswahlmöglichkeiten konfrontiert und verlieren so das Wesentliche aus dem Blick. Doch das muss nicht sein: Auch vielseitige und hochpräzise Messgeräte können einfach und intuitiv bedient werden. Das beweist der Messgerätehersteller DataPhysics Instruments aus Filderstadt mit seiner jüngsten Entwicklung: der Software dpiMAX für die Kontaktwinkelmessgeräte der OCA-Serie.

Daniel Scholz, Produkt-Verantwortlicher für die dpiMAX-Software bei DataPhysics Instruments, erklärt: „Die Vorgänger-Software für die OCA-Kontaktwinkelmessgeräte hatte sich im Laufe der Zeit immer mehr zu einer Experten-Software mit sehr vielen Möglichkeiten entwickelt. Für viele Anwender erschwerte die große Auswahl an Optionen allerdings die Nutzung. Basierend auf diesem Wissen steht bei dpiMAX darum vor allem der Bedienkomfort im Vordergrund. Zusätzlich wurden zahlreiche technische Neuerungen umgesetzt, sodass wir unseren Kunden jetzt eine komfortable Softwarelösung auf dem neusten Stand der Technik anbieten können.“

Um die Bedürfnisse der Anwender schon in frühen Entwicklungsphasen einfließen zu lassen, wurde die dpiMAX-Software in agiler Vorgehensweise entwickelt. Das versierte Entwickler-Team im Hause DataPhysics Instruments konnte dabei auf seine jahrzehntelange Erfahrung mit Messgerätesoftware sowie modernste Tools zurückgreifen. Scholz sagt: „Unser Leitgedanke für die neue Software war es, eine einfache und intuitive Bedienbarkeit sicherzustellen, die es jedem ermöglicht, schnell und komfortabel Messungen durchzuführen. Dies ist uns laut Feedback unserer ersten Testkunden sehr gut gelungen.“

dpiMAX begleitet ihre Anwender durch den gesamten Workflow

Getreu dem Motto der dpiMAX – „Measure quickly, Analyse easily & Xplore intuitively“ – begleitet die Software ihre Anwender Schritt für Schritt von den Geräteeinstellungen, durch die Messung und Auswertung, bis hin zur Erstellung von Berichten und der Präsentation der Messergebnisse. So können sich gerade Einsteiger bequem durch den gesamten Messablauf führen lassen. Erfahrene Anwender können für komplexe Messungen zusätzliche Einstellungen individuell anpassen. Dies gilt zum Beispiel für die erweiterten Kameraeinstellungen, mithilfe derer sich auch schwierige Bildsituationen für die Messung optimieren lassen. Eine intuitive Bedienung ist dabei für jeden Anwender, unabhängig von dessen Vorerfahrung, stets sichergestellt.

Übersichtliche Benutzeroberfläche für fokussiertes Arbeiten

dpiMAX unterstützt fokussiertes Arbeiten, indem auf der übersichtlichen Benutzeroberfläche immer nur die gerade relevanten Informationen angezeigt werden. Dies sind beispielsweise während der Messung das Tropfenbild, die Ergebnistabelle sowie ein maßgeschneidertes Bedienfeld, welches ausschließlich die für die gewählte Messmethode erforderlichen Parameter und Bedienelemente enthält. Die Ergebnisse sind stets mit einem Blick erfasst. So wird etwa der Kontaktwinkel im Tropfenbild direkt am Dreiphasenpunkt eingezeichnet. Die Analyse der Oberflächenenergie enthält zusätzlich eine eingängige Farbkennzeichnung: Die dargestellte Farbe zeigt eindeutig an, als wie robust das erhaltene Ergebnis einzuschätzen ist. Dank der übersichtlichen Darstellung bleiben die Anwender so jederzeit auf das Wesentliche fokussiert.

Intelligente Zusatzoptionen machen das Messen einfach und komfortabel

Die innovative Software dpiMAX erfüllt nicht nur elementare Aufgaben, wie das Ansteuern des Messgeräts und die Ausführung von Analysealgorithmen. Sie unterstützt ihre Anwender weit darüber hinaus, unter anderem mit intelligenten Zusatzoptionen, die das Messen besonders einfach und komfortabel machen.

Die Tropfenkonturauswertung erfolgt so mit der neuen Software im Handumdrehen: dpiMAX kann die Oberflächenspannung eines hängenden oder den Kontaktwinkel eines sitzenden Tropfens schon im Live-Bild erfassen und direkt anzeigen. Zusätzlich lassen sich Videos aufzeichnen und anschließend auswerten. Aber selbst, wenn der Anwender einmal vergisst, die Aufnahme zu starten, ist die Messung dank der speziellen „Instant-Replay“-Funktion nicht verloren: dpiMAX speichert immer die letzten Sekunden des Kamerabilds, sodass einfach auf eine bestimmte Bildsituation „zurückgespult“ werden kann.

Die Software ermöglicht es auch, vordefinierte Prozesse als einfache Ein-Klick-Messungen anzulegen, was besonders komfortabel ist, wenn viele Wiederholungsmessungen durchzuführen sind. Außerdem erinnert dpiMAX mit smarten Hinweisen an notwendige Angaben zu Materialspezifikationen und schlägt bei der Messung der Grenzflächenspannung passende Kanülen vor.

Anpassbarkeit an individuelle Präferenzen

dpiMAX bietet nicht nur einfache Bedienbarkeit und eine Menge nützlicher Funktionen, dank derer das Messen und Auswerten spielend von der Hand geht und einfach mehr Freude macht. dpiMAX ist auch mehrsprachig verfügbar und damit für Anwender auf der ganzen Welt problemlos bedienbar. Weiterhin können beispielsweise persönliche Favoriten-Substanzen gesetzt und eigene, im Labor gängige Substanzbezeichnungen hinzugefügt werden. Selbst an die verfügbare Bildschirmgröße lässt sich dpiMAX dank einer stufenlosen Zoomfunktion für die Benutzeroberfläche optimal anpassen.

dpiMAX ist ab sofort verfügbar und mit allen aktuellen Kontaktwinkelmesssystemen der OCA-Serie von DataPhysics Instruments kompatibel. Die Software ist modular aufgebaut, sodass für jeden Anwender genau die von ihm benötigten Methoden und Analysen individuell zusammengestellt werden können. Die Anwendungsexperten von DataPhysics Instruments unterbreiten hierfür gerne maßgeschneiderte Angebote. Außerdem bietet das Unternehmen Bestandskunden mit OCA-Geräten derzeit Software-Upgrades zu besonders vorteilhaften Konditionen an.

Die neue Software dpiMAX von DataPhysics Instruments unterstützt auf einmalige Weise bei der Realisierung hoher Probendurchsätze, bei der Untersuchung der Oberflächeneigenschaften neuer Materialien sowie bei der Entwicklung innovativer Produkte. Damit ist dpiMAX eine Bereicherung für Qualitäts- und Entwicklungsabteilungen sowie Forschungslabore auf der ganzen Welt, in denen Messungen mit Kontaktwinkelmessgeräten durchgeführt werden.

Bei Abdruck dieser Pressemitteilung würden wir uns über ein Belegexemplar freuen.

Zusatzinformation: Über die Kontaktwinkelmessgeräte der OCA-Serie

Alle Kontaktwinkelmessgeräte der OCA-Serie zeichnen sich durch eine hochwertige Optik, punktgenaue Dosierung und präzise Probenpositionierung aus. So lassen sich mit den OCA-Modellen Messungen gemäß einer Vielzahl an Normen durchführen. Die OCA-Serie umfasst mehrere Modelle.

• Das Einsteiger-Modell OCA 15EC verfügt über ein leistungsstarkes Kameraobjektiv mit 6,5-fach Zoom und einen Probentisch, der sich manuell in x- und y-Richtung positionieren lässt.
• Das Standard-Modell OCA 25 verfügt über einen Probentisch, der über eine Präzisionsmechanik in alle drei Raumrichtungen bewegt werden kann. Das Modell ist kompatibel mit dem Nanoliter-Dosiersystem, dem elektronischen Direktdosiersystem DDE/x für die Positionierung von bis zu vier Flüssigkeitsspritzen und mit elektrischen Thermostatisiereinrichtungen, wie einer bis auf 700 °C erhitzbaren Probenkammer. Spezialvarianten des OCA 25 ermöglichen Messungen bei Drücken bis zu 750 bar und Temperaturen von bis zu 1800 °C.
• Bei den Premium-Modellen OCA 50 und OCA 50EC ist der Probentisch auf motorisierten Achsen montiert und kann mit einem externen Steuergerät komfortabel positioniert werden. So lassen sich Oberflächenparameter, wie etwa die Oberflächenenergie eines Feststoffes, auch vollautomatisiert bestimmen.
• Das Experten-Modell OCA 200 bildet die Königsklasse der Kontaktwinkelmessgeräte: Es verfügt über ein extrem leistungsfähiges Kameraobjektiv mit 10-fachem Zoom und ist mit dem Pikoliter-Dosiersystem PDDS kompatibel. Damit ermöglicht es Messungen auf makroskopischen wie auch auf mikroskopischen Strukturen, etwa in den Gewindegängen von Zahnimplantaten oder auf den Metallstreben eines Koronarstents.

Der Messgerätehersteller DataPhysics Instruments aus Filderstadt bei Stuttgart ist seit Anfang März 2022 Mitglied der Allianz für faserbasierte Werkstoffe Baden-Württemberg e.V. (AFBW). DataPhysics Instruments entwickelt, fertigt und vertreibt seit 25 Jahren Messsysteme für die Untersuchung von Grenz- und Oberflächen und hat eine ganze Reihe von Messtechniken speziell für die Untersuchung von Faseroberflächen im Portfolio. So bestehen viele Anknüpfungspunkte zu den Themen der AFBW, die branchenübergreifend aufgestellt ist und es sich zur Aufgabe gemacht hat, ihre Mitglieder entlang der kompletten textilen Wertschöpfungskette zu unterstützen. Zu den AFBW-Mitgliedern gehören namhafte Institutionen, wie Tesa, der Dekra e.V., die deutschen Institute für Textil- und Faserforschung, das Hohenstein Institut für Textilinnovation, die Leichtbau BW sowie die Robert Bosch GmbH.

Mit der AFBW in die Zukunft

Dr. Sebastian Schaubach, Geschäftsführer und Leiter der Innovationsabteilung bei DataPhysics Instruments, sagt: „Ich freue mich sehr, dass wir nun Mitglied der AFBW sind. Sehr gerne wollen wir unsere Expertise in der Oberflächenmesstechnik mit den anderen Mitgliedern teilen.“ Schaubach hofft, dass sich aus der Zusammenarbeit im Verein spannende gemeinsame Projekte ergeben. Er erklärt: „Auf die AFBW sind wir gestoßen, weil wir immer auf der Suche nach neuen Partnern sind. Gerade in der engen Zusammenarbeit mit Anwendern konnten wir in der Vergangenheit schon zahlreiche innovative Weiterentwicklungen unserer Systeme verwirklichen. Darin sehen wir auch in der Zukunft unsere Stärke.“

Die Untersuchung von Oberflächeneigenschaften ist ein wichtiger Schritt in der Entwicklung neuer Materialien, wie auch in der Qualitätssicherung. „Für die Mitglieder der AFBW besonders interessant sind sicherlich Messungen, mit denen die Oberflächen von Fasern oder Faserverbundstoffen untersucht werden können. Mit unseren Geräten können Anwender hier auf eine Vielzahl unterschiedlicher Messmethoden zurückgreifen,“ erklärt Schaubach.

Faser-Messungen mit den Geräten von DataPhysics Instruments

Mit den Messsystemen von DataPhysics Instruments lassen sich unter anderem die Oberflächen von Einzelfasern und Faserverbundstoffen, wie auch von initialen Polymerschmelzen und faserbasierten Endprodukten einfach und präzise charakterisieren.

Die Kontaktwinkelmessgeräte der OCA-Serie von DataPhysics Instruments können neben vielen weiteren Anwendungen eingesetzt werden, um Kontaktwinkel auf Einzelfasern zu messen. Mit einem optionalen Pikoliterdosiersystem lassen sich bis zu 30 Pikoliter kleine Tröpfchen dosieren, was Messungen auf Fasern ab einem Durchmesser von 200 Mikrometern möglich macht. Ebenso können mit den OCA-Systemen und ihren leistungsstarken Kameras das Benetzungsverhalten von ganzen Faserverbünden sowie die Absorption von Flüssigkeitstropfen auf Stoffen oder Vliesen untersucht werden. Kombiniert man ein OCA-System mit einer TBU-Kippvorrichtung, lassen sich außerdem Tropfenabroll-Experimente durchführen, die etwa zur Untersuchung des wasserabweisenden Verhaltens von Funktionstextilien dienen. Bei allen beschriebenen Messungen können mit temperierten und Luftfeuchtigkeits-regulierten Klimakammern verschiedene Applikationsszenarien nachgestellt werden.

Die Benetzbarkeit besonders dünner Fasern mit einer gewissen Steifigkeit lässt sich am besten mit den Tensiometern der DCAT-Serie untersuchen. Gewichtsbasiert werden hier der sogenannte Fortschreite- und der Rückzugskontaktwinkel gemessen, indem die Fasern in eine Flüssigkeit eingetaucht und wieder herausgezogen werden. Die dabei auftretenden Gewichtsänderungen sind minimal, sodass DataPhysics Instruments sogar ein spezielles System, das Einzelfasertensiometer DCAT 25SF, mit einer besonders hochpräzisen Waage anbietet. Bei guter Benetzbarkeit lässt sich der Fortschreitekontaktwinkel mit den DCAT-Systemen auch an Faserbündeln bestimmen. Dazu wird die sogenannte Washburn-Methode eingesetzt.

Neben optischer Kontaktwinkelmessung und tensiometrischen Untersuchungen bieten die Systeme von DataPhysics noch viele weitere Möglichkeiten zur Untersuchung von Fasern und Faserverbundstoffen. So kann die Software von DataPhysics Instruments auf Basis von Kontaktwinkelmessungen mit mehreren Testflüssigkeiten die Oberflächenenergie von Fasern bestimmen. Mit ihrem polaren und dispersen Anteil hilft dieser Parameter dabei, die Wechselwirkung der Fasern mit anderen Materialien einzuschätzen.

Da auch die Oberflächenladung wichtige Hinweise auf das Wechselwirkungspotenzial liefern kann, hat DataPhysics Instruments zur Untersuchung dieser Eigenschaft seit Kurzem den Zeta-Potential-Analysator ZPA im Produktportfolio. Aus Messungen bei verschiedenen pH-Werten lässt sich damit der charakteristische Isoelektrische Punkt einer Faserprobe ermitteln.

Neben den Oberflächen fester Proben, wie einzelner Fasern, können mit den Messgeräten von DataPhysics Instruments auch Flüssigkeiten, beispielsweise flüssige Ausgangsmaterialien von Polymerfasern, untersucht werden. So lässt sich mit den OCA-Systemen in Kombination mit temperierbaren Spritzenmodulen und beheizbaren Probenkammern die Oberflächenspannung von Polymerschmelzen messen. Zusätzlich kann zur Untersuchung der Stabilität und des Auftrennverhaltens disperser Polymerformulierungen das Stabilitätsanalysesystem MultiScan MS 20 eingesetzt werden.

DataPhysics Instruments ist professioneller Partner für die Grenz- und Oberflächenanalyse

Die Messsysteme von DataPhysics Instruments kommen weltweit in den Laboren vieler namhafter Universitäten und Forschungseinrichtungen zum Einsatz, finden sich aber ebenso zahlreich in der Industrie. Hier sind es vor allem die Expertinnen und Experten in der Produktentwicklung sowie in der Qualitätssicherung, die sich in ihrer täglichen Arbeit auf die hochqualitativen Geräte und den kompetenten Service von DataPhysics Instruments verlassen. Dr. Sebastian Schaubach sagt: „Wir sind immer wieder erstaunt, wie vielseitig unsere Kundinnen und Kunden unsere Geräte einsetzen. Deshalb möchten wir, auch den Mitgliedern der AFBW bei Ihren individuellen Messaufgaben zur Seite stehen.“

Für sämtliche Herausforderungen im Bereich der Oberflächentechnik suchen die erfahrenen Messexperten im Applikationszentrum von DataPhysics Instruments stets innovative Lösungen und führen alle verfügbaren Messtechniken auch gerne in Form von Auftragsmessungen durch.

Bei Abdruck dieser Pressemitteilung würden wir uns über ein Belegexemplar freuen.

Die Oberflächenenergie ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung von Feststoffoberflächen, der Rückschlüsse auf die Haftung und Spreitung von Flüssigkeiten auf der Oberfläche zulässt. Deshalb ist die Oberflächenenergie in vielen Bereichen, wie etwa in der Entwicklung und Produktion von Lacken und Farben, Klebstoffen sowie bei Oberflächenbehandlungen von größter Bedeutung.  

Experimentell ist es notwendig, für die Bestimmung der Oberflächenenergie Kontaktwinkelmessungen durchzuführen, wozu Tropfen von mindestens zwei Testflüssigkeiten auf den Feststoff dosiert werden müssen. Das neue Doppeldosiersystem DDS-P von DataPhysics Instruments erleichtert und beschleunigt diese Messungen erheblich. Dr. Sebastian Schaubach, Leiter Innovation Management bei DataPhysics Instruments, sagt: „Ich bin begeistert, wie einfach das DDS-P im Handling ist. Das erleichtert Einsteigern die ersten Schritte am Gerät und ermöglicht fortgeschrittenen Nutzern einen reibungslosen, effizienten Messablauf.“ Das ab sofort verfügbare Dosiermodul DDS-P ist mit vielen Kontaktwinkelmessgeräten der OCA-Serie von DataPhysics Instruments kombinierbar.

Oberflächenenergie in Sekundenschnelle bestimmen

Ist das DDS-P auf dem OCA-Kontaktwinkelmessgerät montiert, kann losgelegt werden: Der Anwender positioniert die Probe auf dem Probentisch und stellt einmalig den Abstand zu den Ventilen des DDS-P ein. Bei gleicher Probengeometrie kann diese Einstellung gespeichert und bei jeder weiteren Probe wiederverwendet werden. Mit der neuen Gerätesoftware dpiMAX genügt ein einziger Klick auf die Schaltfläche zur Oberflächenenergiebestimmung und der automatisierte Mess- und Auswerteprozess beginnt. Das DDS-P dosiert mithilfe einer Druckdosierung gleichzeitig Tropfen zweier verschiedener Testflüssigkeiten, wie etwa Wasser und Diiodmethan, auf die Probe. Die Software misst daraufhin deren Kontaktwinkel und zeigt dann direkt das Ergebnis für die Oberflächenenergie des Feststoffs mit ihrem polaren und dispersen Anteil an. Der Oberflächenenergie-Berechnung liegt das Modell von Owens, Wendt, Rabel und Kaelble (OWRK-Modell) zugrunde.

Der gesamte Mess- und Analyseablauf kann mithilfe des DDS-P in weniger als einer Sekunde durchgeführt werden. Schaubach sagt: „Vor allem das perfekte Zusammenspiel zwischen der neuen dpiMAX-Software mit ihrer modernen und intuitiven Benutzeroberfläche und der neu entwickelten Dosiereinheit ermöglicht Messungen in kürzester Zeit mit großer Genauigkeit.“

Zur Zeitersparnis bei den Messungen trägt auch bei, dass die vom DDS-P dosierten Tropfen circa einen Mikroliter klein sind. So können mit den drei Millilitern fassenden Flüssigkeitskartuschen im DDS-P bis zu 3.000 Messungen durchgeführt werden, bevor die Testflüssigkeiten nachgefüllt werden müssen. „Der Wechsel der Kartuschen ist so einfach wie das Einsetzen einer Tintenpatrone in einen Füllfederhalter“, so Schaubach.

Automatisierte Arbeitsschritte reduzieren Fehlerquellen

Durch die automatisiert ablaufende Tropfendosierung mit dem DDS-P gehören Anwenderfehler beim Aufbringen der Testflüssigkeitstropfen auf die Probe der Vergangenheit an. Das DDS-P dosiert auf Knopfdruck simultan alle für die Messung benötigten Testflüssigkeitstropfen. Dies verringert die Anzahl der notwendigen Bedienschritte und damit die Gefahr benutzerabhängiger Fehler und Ungenauigkeiten. In Verbindung mit einem automatischen Kontaktwinkelmessgerät, wie etwa dem OCA 50, ist außerdem die Probenpositionierung elektronisch ohne manuellen Eingriff möglich, was die benutzerabhängigen Fehlerquellen im Messprozess weiter verringert.

Perfekt für Anwendungsgebiete mit hohem Probendurchsatz

Das Doppeldosiersystem DDS-P eignet sich besonders für Praxisanwendungen, bei denen viele Proben in kürzester Zeit charakterisiert werden müssen, was häufig in der Qualitätskontrolle, aber auch in vielen Forschungs- und Entwicklungslaboren der Fall ist. Trotz hohem Zeitdruck müssen hier ein effizienter Probendurchsatz und gleichzeitig eine benutzerunabhängige, hohe Messqualität sichergestellt werden. Dies leistet die automatisierte Oberflächenenergiebestimmung mit dem DDS-P und der dpiMAX-Software in herausragender Art und Weise. Anwender können mit dem System sowohl die Wirksamkeit von Oberflächenbehandlungen analysieren als auch Qualitätsschwankungen in der Produktionslinie erkennen. Durch Messungen an mehreren Stellen lässt sich weiterhin die Homogenität einer Oberfläche überprüfen.

Bestehende Kunden können ihre OCA-Kontaktwinkelmessgeräte in vielen Fällen mit dem DDS-P nachrüsten; neue Anwender können das DDS-P zusammen mit einem für ihre Anwendung passenden Kontaktwinkelmesssystem im Set bei DataPhysics Instruments erwerben. Für mehr Informationen zum Doppeldosiersystem DDS-P besuchen Sie unsere Webseite www.dataphysics-instruments.com/de/DDS-P oder kontaktieren Sie uns per E-Mail unter info@dataphysics-instruments.com.