Dispersionen

ESA-Stabilitätsanalyse für Qualitätskontrolle, Produkt- and Prozessentwicklung

Die Messung von Suspensionen, Dispersionen, Kolloiden und pastösen Formulierungen bis hin zu hohen Konzentrationen. Die simultane Messung von Zeta-Potential, pH-Wert, spezifischer Leitfähigkeit und Temperatur ist während starken Rührens möglich. Die ESA Technologie ermöglicht Arbeiten auf den Gebieten Dispersions Forschung und Rezepturentwicklung. Insbesondere durch simultane Messung während der Titration verschiedener Spezies welche mit der Partikeloberfläche eine Wechselwirkung eingehen.
                                                               
Messprinzip der ESA-Technik
 
Die ESA-Methode zur Charakterisierung der Ladungsstabilität von Partikeln in einer Dispersion ist eine elektroakustische Messtechnik.
Eine oszillierende Spannung wird an eine Suspension, Dispersion oder Emulsion angelegt, welche von einer Wechselstrom Quelle erzeugt wird. Geladene Partikel in der Dispersion schwingen mit der Frequenz des von außen angelegten elektrischen Feldes. Es lassen sich eine- oder mehrere Frequenzen anlegen. Die Oszillation der Partikel bei diesen Frequenzen erzeugt Schallwellen. Die Amplituden dieser Schallwellen werden als Elektrokinetische-Schall-Amplitude (ESA) gemessen. Dieses ESA- Signal verhält sich proportional zu der dynamischen Mobilität der Partikel und diese wiederum zum Zeta-Potential der in der Dis-persion vorliegenden Teilchen. Voraussetzung zur Nutzung dieses Effekts ist eine gewisse Dichtedifferenz zwischen Dispersionsmedium und Partikel. Zur Erzeugung auswertebarer Signale muss diese Dichtedifferenz mindestens 0,1 g/cm3 betragen.
 

Die ESA-Technik, als die modernste der elektroakustischen Methoden ist in besonderer Weise für unterschiedliche Anwendungen ausgearbeitet worden.Dispersionen in technischen Produktionsprozessen liegen häufig hochkonzentriert, trübe, farbig temperiert oder durch zugegebene Additiv- Formulierungen elektrostatisch beeinflusst vor. Vorgänge der Sedimentation werden im Prozess oft durch leistungsstarke Rührwerke in großen Behandlungsgefäßen unterbunden. Alle diese genannten Prozess-zustände lassen sich in die Stabilitätsanalyse mittels elektrokinetischer-Schall-Amplitude ESA einbeziehen. Die Daten der in hochkonzentrierter Form analysierten Proben beziehen sich direkt auf die elektrokinetischen Eigenschaften der dispersen Partikel im Rohmaterial oder im fertigen Produkt.

Wir führen Dispersionsforschung durch und geben Antworten auf wichtige Fragestellungen:

Wie werden Dispersionen stabilisiert und was hat das für Auswirkungen auf die Eigenschaften ?

Wie können Prozesse durch Formulierungsparameter beeinflusst werden ?

Messung der Elektrostatischen Stabilität

hochkonzentrierter TiO2-Pigment

Dispersionen mittels ESA

ESA-Analyse für Qualitätskontrolle, Produkt- and Prozessentwicklung
Mit dem Messverfahren der Elektrokinetischen-Schall-Amplitude ESA lässt sich die Oberflächenchemie der Dispersion durch Anpassung des pH-Wertes steuern. Die Dispersion sollte in einem pH-Bereich gehandhabt werden, in dem diese nicht ausflockt. Das bedeutet: Das Zeta-Potential der Dispersion darf nicht den Wert gleich Null oder nahe Null annehmen.

Das Zeta-Potential der Dispersion ist ein Maß für die effektive Oberflächenladung und die Wechselwirkung der Partikel untereinander. Die Charakterisierung der absoluten Oberflächenladung der Partikel in der wässrigen Dispersion (negativ oder positiv in der Einheit [mV]) ist ein entscheidender Parameter für die endgültige Anwendung des Produkts.
Das Zeta-Potential ist abhängig von der Art des Lösungsmittels, Arten und Menge der in der Dispersion vorliegenden Ionen (spez. Leitfähigkeit), pH-Wert. Insbesondere ist das Zeta-Potential ein Maß für die elektrostatische Stabilität der gesamten Dispersion.

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