月: 2023年4月

Was ist Silberpaste?

Silberpaste ist ein leitfähiger Klebstoff, der aus in Harz dispergierten Silberpartikeln besteht.

Lötmittel werden als leitende Klebemethode verwendet, aber beim Löten muss die Temperatur auf fast 250 °C erhöht werden, und die zu verklebenden Harzteile werden durch die Hitze wahrscheinlich beschädigt.

Silberpaste hingegen kann bei Temperaturen von nur 100 °C gesintert werden, was die Beschädigung des Materials verringert. Sie wird häufig zum Leiten und Befestigen von elektronischen Bauteilen, wie z. B. Kondensatoren, auf dem darunter liegenden Substrat verwendet.

Verwendungsmöglichkeiten von Silberpaste

Silberpaste kann bei niedrigen Temperaturen gesintert werden und wird häufig für Leiterplatten elektronischer Geräte, Anzeigeelektroden und piezoelektrische Bauteile verwendet. In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach flexiblen Leiterplatten zugenommen, und Silberpaste wird zur Herstellung von Leitungen auf Harzfilm verwendet. Die Herstellung von Leiterplatten ist kostengünstiger als das Laminieren von Kupferfolie.

Bei Farbstoffsolarzellen, die als nächste Generation von Solarzellen Aufmerksamkeit erregen, wird die Verdrahtung mit Silberpaste auf Glas hergestellt, um die Leitfähigkeit des transparenten, leitfähigen Glases weiter zu verbessern.

Das Prinzip der Silberpaste

Silberpaste ist eine Methode zur Erzielung von Leitfähigkeit durch eine Aushärtungsreaktion, die durch Erhitzen eines Harzes hervorgerufen wird, um die enthaltenen Silberpartikel miteinander in Kontakt zu bringen.

1. Harz

Das für Silberpaste verwendete Harz basiert hauptsächlich auf Epoxidharz, und die Beziehung zwischen seiner Struktur und seinen Eigenschaften wurde analysiert, und auch die Entwicklung von Aushärtungsmitteln wurde vorangetrieben. Die Aushärtungsreaktion von Epoxidharzen erfolgt durch eine Polymerisationsreaktion zwischen dem Epoxid und dem Härter, wodurch eine starke dreidimensionale Bindungsstruktur entsteht.

Bei der Verwendung von Aminen als Härter läuft die Polymerisation durch die Reaktion zwischen Aminen und Epoxidgruppen oder zwischen Aminogruppen und Hydroxylgruppen ab. Der anfänglich flüssige Zustand geht bei Erwärmung in einen gelartigen Zustand über, der nach einer gewissen Zeit in einen gummiartigen und schließlich in einen glasartigen Zustand übergeht.

Die Reihe der Härtungsreaktionen endet, wenn der Übergang zum Glas abgeschlossen ist. Die Temperatur, bei der der Übergang in den Glaszustand erfolgt, wird als Glasübergangstemperatur bezeichnet.

2. Silberpartikel

Als leitender Mechanismus kommen mikrometergroße Silberpartikel miteinander in Kontakt und werden von Strom durchflossen. Um eine gute elektrische Verbindung zwischen den Partikeln zu gewährleisten, werden in der Regel flache, plättchenförmige Silberpartikel anstelle von kugelförmigen Partikeln verwendet.

Beim Erhitzen werden die Silberpartikel in die dreidimensionalen molekularen Strukturveränderungen des Epoxidharzes eingebaut. Beim Erhitzen zieht sich das gesamte Material beim Aushärten zusammen, so dass die Silberpartikel miteinander in Kontakt kommen und so Leitfähigkeit erlangen. Neben den Silberpartikeln gibt es auch Gold- und Nickelpasten.

Arten von Silberpasten

Es gibt viele verschiedene Arten von Klebstoffharzen und leitfähigen Partikeln, die miteinander vermischt werden können, und es wurde eine große Vielfalt an leitfähigen Klebstoffen entwickelt und auf dem Markt verkauft. Bei der Auswahl müssen Leistung, Anwendung, Kosten und Verwendung berücksichtigt werden.

Zu den verwendeten Harzen gehören Epoxid-, Phenol-, Acryl-, Urethan- und silikonbasierte Harze. Für die Verbindung von elektronischen Bauteilen sind hitzereaktionshärtende Epoxidsysteme am gebräuchlichsten.

Epoxidklebstoffe zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Haftfestigkeit an Metallen, eine hohe Wärmebeständigkeit und eine geringe Volumenschrumpfung beim Aushärten aus. Andererseits werden Silberleitpartikel häufig als leitende Partikel verwendet. Silber ist aufgrund seiner stabilen Leitfähigkeit, Oxidationsbeständigkeit, guten Lagerstabilität und hohen Wärmeleitfähigkeit in elektronischen Materialien weit verbreitet.

Für Silberleitpartikel werden kugelförmige oder schuppenförmige Partikel verwendet, und je nach Größe der Partikel und der Menge des Silbers in der Mischung gibt es verschiedene Typen, die von der Leistung abhängen.

Weitere Informationen über Silberpasten

Wärmeleitfähigkeit von Silberpaste

Die Wärmeleitfähigkeit von Silber allein ist mit 429 W/mK sehr hoch, aber das verwendete Harz hat nur einen Wert von 1 W/mK, so dass die Gesamtwärmeleitfähigkeit von Silberpasten auf Epoxidharzbasis bei etwa 30 – 50 W/mK liegt. Um diese Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen, muss der Gehalt an Silberpartikeln erhöht werden. Dadurch verringert sich jedoch der Harzanteil, was zu einer erheblichen Verringerung der Klebkraft führt, und auch die Herstellungskosten sind ein Problem.

Wenn die durchschnittliche Teilchengröße der Silberpartikel zu klein ist, treten außerdem Probleme auf, wie z. B. die Unfähigkeit, einen Wärmeleitpfad sicherzustellen, und die Schwierigkeit des Sinterns, wenn die durchschnittliche Teilchengröße der Silberpartikel zu groß ist. Daher wurden in den letzten Jahren Silberpasten mit hoher Wärmeleitfähigkeit entwickelt, in die Silber-Nanopartikel eingebracht wurden.

Dies ist darauf zurückzuführen, dass Silber-Nanopartikel Silberpartikel miteinander verbinden und so zahlreiche Wege für die Wärmeleitung schaffen. Es wurden Produkte mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 240 W/mK hergestellt.

Was ist Verpackungsmaschine?

Verpackungsmaschinen sind Maschinen, die zum effizienten Verpacken von Lebensmitteln und Arzneimitteln eingesetzt werden.

Sie werden vor allem in Produktionsbetrieben eingesetzt und sind in einer Vielzahl von Typen erhältlich. Dazu gehören Abfüllmaschinen, Schlauchbeutelmaschinen, Schrumpfverpackungsmaschinen, Verschließmaschinen und Verschnürungsmaschinen, die jeweils eine andere Funktion haben.

Verpackungsmaschinen mit automatischer Wiegefunktion ermöglichen es, das Gewicht und die Menge der Produkte konstant zu halten, während Vakuumverpackungsmaschinen ein Vakuum im Inneren der Verpackung erzeugen können. Mit diesen verschiedenen Verpackungsmaschinen kann die Verpackung von Lebensmitteln und Arzneimitteln optimiert werden.

Die Einführung von Verpackungsmaschinen trägt auch zu einer stabilen Versorgung mit Lebensmitteln und Arzneimitteln bei, da sie die Effizienz der Produktion verbessert und die Qualitätskontrolle erleichtert. In den letzten Jahren hat sich die Technologie der Verpackungsmaschinen Tag für Tag weiterentwickelt, um den Anforderungen nach noch höheren Geschwindigkeiten und Energieeinsparungen gerecht zu werden.

Einsatzbereiche von Verpackungsmaschinen

Verpackungsmaschinen werden in Lebensmittel- und Pharmaunternehmen eingesetzt, um Produkte effizient zu verpacken. So eignen sich beispielsweise Flaschenabfüllmaschinen zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen, während Verpackungsmaschinen zum Einwickeln von Pulvern in Stangenverpackungen, Tiefkühlkost und Snacks verwendet werden.

Behälterformende Abfüllmaschinen sind auch geeignet, wenn Produkte in kastenförmige Behälter wie Milchtüten abgefüllt werden sollen. Versiegelungsmaschinen kommen zum Einsatz, wenn die Lebensmittel gegen die Außenluft abgedichtet und länger haltbar sein sollen, während Verpackungsmaschinen für gasgefüllte Verpackungen und Vakuumverpackungen am besten geeignet sind, wenn vakuum- oder gasgefüllte Verpackungen erforderlich sind.

Verschließmaschinen können zum Verschließen der Beutelöffnung verwendet werden, nachdem z. B. das Brot in einen Beutel verpackt wurde. Schachtelmaschinen werden zum Verpacken von Fertigprodukten in Kartons verwendet, während sich Schrumpfmaschinen zum Einwickeln von Schalen mit Beilagen in Folie eignen.

Prinzip der Verpackungsmaschinen

Das Prinzip einer Verpackungsmaschine hängt von der Art des Produkts und der Verpackungsmethode ab.

1. Abfüllmaschinen

Zu den Abfüllmaschinen gehören niveaugeregelte, Kolben-, Gewichts- und Dosierabfüllmaschinen. Bei niveaugeregelten Systemen wird das Fassungsvermögen mit einem Füllstandssensor kontrolliert, während bei gewogenen und dosierten Systemen ein Gewicht oder eine Wiegefunktion zum Einsatz kommt. Der Kolbentyp ist für die Abfüllung hochviskoser Flüssigkeiten geeignet.

2. Verpackungs- und Verschließmaschinen

Kisseneinschlagmaschinen können Produkte verpacken, indem sie die Folie mit einer Heizung zusammenpressen und gleichzeitig mit einem Messer schneiden. Bei den Verschließmaschinen wird der Beutel mit einem Schwamm oder einem anderen Kissen gequetscht, um das Eindringen von Luft zu verhindern.

3. Verschnürmaschine

Die Öffnung des verpackten Produkts wird zusammengedrückt und mit Beutelverschlüssen oder Vinylbändern verschlossen, nachdem es auf einem Förderband transportiert wurde.

4. Kartoniermaschine

Dieses System verwendet einen Roboterarm und Sensoren, um Produkte in Kartons zu verpacken. Das Produkt und der Karton werden erkannt und entsprechend verpackt.

5. Verpackungsmaschine

Schrumpfverpackungsmaschinen verwenden Folien, die bei Erwärmung schrumpfen, und verwenden Heißluft oder Dampf, um die Folie in einem Tunnel zu schrumpfen und das Produkt zu verpacken. Verpackungsmaschinen mit Gasfüllung arbeiten mit einer Düse, die in die Öffnung des Beutels eingeführt wird, und mit zwei Düsen, von denen eine Luft ansaugt und die andere mit Gas gefüllt wird.

Weitere Informationen über Verpackungsmaschinen

Verpackungsmaschinen werden in Verbindung mit einer Vielzahl anderer Maschinen eingesetzt, um die Effizienz von Produktionslinien zu steigern.

Maschinen, die in Verbindung mit Verpackungsmaschinen eingesetzt werden

1. Etikettiermaschinen
Etikettiermaschinen werden zum Aufbringen von Etiketten auf verpackte Produkte verwendet. Die Etiketten werden automatisch auf das Produkt aufgebracht. Je nach Art und Form des Produkts gibt es verschiedene Arten von Etikettiermaschinen.

Etikettiermaschinen werden oft in Verbindung mit Verpackungsmaschinen eingesetzt und spielen eine wichtige Rolle beim Aufbau einer effizienten Produktionslinie.

2. Inspektionsmaschinen
Inspektionsmaschinen werden eingesetzt, um die Qualität der verpackten Produkte zu überprüfen. Dazu gehören Metalldetektoren, Röntgeninspektionsmaschinen und Gewichtskontrollmaschinen, die Fremdkörper und fehlerhafte Produkte erkennen und aussondern können. Inspektionsmaschinen können in Verbindung mit Verpackungsmaschinen eingesetzt werden, um sichere und qualitativ hochwertige Produkte zu liefern.

3. Palettiermaschinen
Palettiermaschinen werden zum Stapeln von Verpackungsmaschinen auf Paletten verwendet. Sie verwenden Roboterarme und Fördersysteme, um Produkte effizient auf Paletten zu stapeln. Palettiermaschinen werden in Verbindung mit Verpackungsmaschinen eingesetzt, um die Versandvorgänge zu rationalisieren und die Arbeitsbelastung zu verringern.

Was ist Beschleunigungsmessgerät?

Ein Beschleunigungsmessgerät ist ein Gerät, das die Beschleunigung, d. h. die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit, misst.

Beschleunigungsmessgeräte können die Beschleunigung eines Fahrzeugs oder die Vibration einer Maschine messen. Sie können auch Informationen über Vibrationen und Neigungen erfassen und speichern.

Beschleunigungsmessgeräte werden in vier Haupttypen unterteilt: piezoelektrische, Servo-, Dehnungsmessstreifen– und Halbleiteraufnehmer.

Verwendungszwecke von Beschleunigungsmessgeräten

Beschleunigungsmessgeräte werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, unter anderem in der Automobilindustrie, der verarbeitenden Industrie und der Elektronikindustrie. In der Automobilindustrie werden sie für die Prüfung von Motoren eingesetzt. Darüber hinaus werden sie häufig für die Fahrzeugforschung und -entwicklung sowie zur Erkennung von Anomalien eingesetzt.

Als Schwingungsmessgeräte werden sie eingesetzt, um abnormale Schwingungen an rotierenden Geräten zu überwachen. Plötzliche Ausfälle von rotierenden Anlagen führen direkt zu höheren Kosten, so dass die Schwingungsüberwachung Ausfälle verhindert, bevor sie auftreten. In großen Industrieanlagen werden Beschleunigungsmessgeräte auch zur Qualitätskontrolle von Produkten während des Transports eingesetzt.

Beschleunigungsmessgeräte werden seit langem als Schwingungsmessgeräte für die Schwingungsmessung und Schwingungsprüfung eingesetzt. In den letzten Jahren wurden sie in Smartphones eingebaut und werden auch in Schrittzählern und Anwendungen im Gesundheitswesen eingesetzt.

Das Prinzip von Beschleunigungsmessgeräten

Die Prinzipien, nach denen Beschleunigungsmessgeräte Schwingungen und Beschleunigungen messen können, hängen von der Art des Beschleunigungsmessers ab.

1. Piezoelektrische Beschleunigungsmessgeräte

Die Beschleunigung wird erfasst, wenn sich das piezoelektrische Element im Inneren des Sensors unter dem durch die Beschleunigung verursachten Druck ausdehnt und zusammenzieht und dabei eine elektrische Ladung freisetzt.

2. Servo-Beschleunigungsmessgeräte

Besteht aus einer Spule, einem Magneten und einem Pendel. Die Bewegung des Pendels aufgrund der Beschleunigung bewirkt, dass die Spule Strom erzeugt, der gemessen und in Beschleunigung umgewandelt wird.

3. Beschleunigungsmessgeräte mit Dehnungsmessstreifen

Die Dehnung wird durch die Trägheitskraft erzeugt, die aufgrund der Beschleunigung auf das innere Gewicht einwirkt, und der Betrag der Dehnung wird vom Messgerät erfasst, um die Beschleunigung zu messen.

4. Halbleiter-Beschleunigungsmessgeräte

Ein aus beweglichen Elektroden bestehender Kondensator ist in einen Halbleiter eingebaut. Die Beschleunigung wird gemessen, wenn sich die Kapazität des Kondensators aufgrund der durch die Beschleunigung verursachten Biegung der beweglichen Elektroden ändert.

Wie wird das Beschleunigungsmessgerät befestigt?

Die Art der Befestigung hat einen erheblichen Einfluss auf die Genauigkeit der Messungen mit Beschleunigungsmessgeräten. Es gibt fünf Hauptmethoden zur Befestigung von Beschleunigungsaufnehmern.

1. Schraubbefestigung

Dies ist die idealste Befestigungsmethode, bei der eine dünne Fettschicht auf das Messobjekt aufgetragen wird, um die Steifigkeit zu erhöhen, und die dann mit dem angegebenen Drehmoment angezogen wird. 

2. Klebemittelbefestigung

Das Messobjekt wird mit einem Zementkleber bestrichen und fixiert.

3. Isolierscheibenbefestigung

Dient zur Isolierung des Messobjekts vom Sensor. 

4. Magnetbefestigung

Wird als einfache Befestigungsmethode verwendet, wenn das Messobjekt magnetisch ist. 

5. Handsondenbefestigung

Wird verwendet, wenn es nicht möglich ist, die Sonde mit Schrauben zu befestigen, oder wenn eine schnelle Kontrolle erforderlich ist. Befestigen Sie das Kabel so, dass keine übermäßige Kraft auf den Anschluss des Beschleunigungsaufnehmers ausgeübt wird.

Weitere Informationen über Beschleunigungsmessgeräte

Schwingungsmessung mit Beschleunigungsmessgeräten

Schwingungen werden anhand von drei Parametern gemessen: Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Beschleunigungsmessgeräte werden als einer der Messsensoren verwendet. Unter den Schwingungssensoren zeichnen sich piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer durch ihre Fähigkeit aus, einen großen Frequenzbereich abzudecken.

Mechanische Schwingungen werden von JIS definiert als “eine zeitliche Änderung der Größe einer Größe, die die Bewegung oder Verschiebung eines mechanischen Systems darstellt, die abwechselnd einen Zustand erreicht, der größer oder kleiner als ein bestimmter Durchschnitts- oder Referenzwert ist”.

Die Frequenzanalyse wird häufig bei der Analyse von Schwingungen eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine Methode, um herauszufinden, welche Frequenzen die gemessene Wellenform enthält und mit welcher Intensität jede Frequenz vorhanden ist.

Was ist Abscheidebehälter?

Abscheidebehälter werden hauptsächlich zur Trennung von Öl und Wasser verwendet. Er wird auch als Fettabscheider oder Benzinabscheider bezeichnet. Grundsätzlich wird das Öl durch den Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen Öl und Wasser getrennt. Der Unterschied im spezifischen Gewicht bewirkt, dass das Öl im Verhältnis zum Wasser schwimmt, und das schwimmende Öl wird mit Hilfe von Adsorptionsmatten adsorbiert. Indem die Tanks mit Abschirmplatten getrennt und nacheinander durchlaufen werden, kann die Ölmenge allmählich reduziert werden, während gleichzeitig Fremdkörper usw. entfernt werden.

Da sich bei der Nutzung unweigerlich Schmutz ansammelt, ist eine regelmäßige Wartung wichtig.

Verwendung von Abscheidebehältern

Abscheidebehälter werden zur Abscheidung von Öl und Wasser aus dem Abwasser verwendet. In den letzten Jahren wurden Abscheidebehälter aufgrund des zunehmenden Bewusstseins für Umweltschäden und aufgrund der Gesetzgebung an verschiedenen Orten eingeführt, an denen Öl auslaufen kann. Sie werden insbesondere in Autofabriken, Autowerkstätten, Tankstellen, Autowaschanlagen und anderen Orten, an denen Arbeiten im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen durchgeführt werden, eingesetzt.

Die Anwendung des Kanalisationsgesetzes erfordert auch den Einbau von Abscheidebehältern in Küchen von Restaurants und anderen Orten, an denen Öl in die Kanalisation gelangen kann.

Prinzip der Abscheidebehälter

Das Prinzip eines Öl-Wasser-Trennbehälters, der als Abscheidebehälter Öl und Wasser trennt, wird im Folgenden erläutert. Öl-Wasser-Abscheidebehälter nutzen die Sinkeigenschaft von Wasser, das ein höheres spezifisches Gewicht als Öl hat, zur Trennung der beiden Stoffe.

Das Innere des Öl-Wasser-Abscheidebehälters ist durch eine Abschirmung in etwa vier Abschnitte unterteilt. Zunächst durchläuft das Öl einen Staubabscheider, bevor es in den nächsten Tank gelangt. Der Staubfänger entfernt Schmutz und Fremdstoffe und verhindert, dass sich überschüssige Ablagerungen im Tank ansammeln.

Der obere Teil der getrennten Tanks ist so konzipiert, dass er durch eine Adsorptionsmatte fließt, die das oben schwimmende Öl aufnimmt. Außerdem wird der Durchfluss zwischen den Behältern durch Schilde und Rohre geleitet, die in wechselnden Richtungen angeordnet sind, um eine effiziente Abscheidung zu gewährleisten. Bei vielen Produkten befindet sich im letzten Behälter ein Ölprüfer, der vor dem Ablassen auf Ölrückstände prüft.

Wird der Abscheidebehälter nicht regelmäßig gereinigt, können sich Schlamm und Ablagerungen ansammeln, wodurch die Abscheidefunktion nicht richtig funktioniert und die Reinigung verhindert wird.

Produkte mit FRP im Inneren des Abscheidebehälters sind besonders einfach zu installieren, da sie korrosionsbeständig und leicht zu bearbeiten sind.

Was ist Dispergiermittel?

Dispergiermittel sind Mittel, die dazu dienen, Dispersionspartikel in einem Dispersionsmittel gleichmäßig zu dispergieren und einen stabilen Dispersionszustand ohne Reagglomeration aufrechtzuerhalten.

Dispergiermittel lassen sich grob in “Dispergiermittel vom Typ Tensid” und “Dispergiermittel vom Typ Polymer” einteilen. Dispergiermittel vom Typ Tensid bestehen aus hydrophilen und hydrophoben Gruppen und werden je nach der Komponente der hydrophilen Gruppe als anionisch, kationisch oder nichtionisch klassifiziert.

Prinzip des Dispergiermittels

Es gibt zwei Arten von Dispergiermittel-Effekten, die in Dispergiermitteln auftreten: elektrostatische Abstoßung und sterische Hinderungsabstoßung. Zwischen den in einer Flüssigkeit dispergierten Teilchen wirken zwei Kräfte: die elektrostatische Abstoßung, die auf die Ladung der Teilchenoberflächen zurückzuführen ist, und die Kohäsionskräfte, die Van-der-Waals-Kräfte. Die Größe dieser beiden Kräfte bestimmt, ob die Teilchen agglomeriert oder dispergiert sind. Mit anderen Worten: Die Teilchen agglomerieren und setzen sich ab, wenn die van-der-Waals-Kraft größer ist als die elektrostatische Abstoßungskraft.

1. Elektrostatische Abstoßung

Die Partikel in einem Dispersionsmittel sind geladen, und Ionen mit entgegengesetzter Ladung umgeben die Partikel auf ihrer äußeren Oberfläche. Diese Schicht aus Ladung und Gegenionen auf der Partikeloberfläche wird als elektrische Doppelschicht bezeichnet. Wenn diese elektrische Doppelschicht durch das Dispergiermittel verdickt wird, nimmt die Abstoßungskraft zwischen den elektrischen Doppelschichten zwischen den Teilchen zu und die Agglomeration wird unterdrückt.

2. Abstoßung durch sterische Hinderung

Wenn ein polymeres Dispergiermittel mit hohem Molekulargewicht an der Partikeloberfläche adsorbiert, bildet es eine kolloidale Schutzschicht, die verhindert, dass die Partikel miteinander agglomerieren. Mit zunehmender Anzahl der Moleküle wird die Struktur voluminöser, und je voluminöser die Partikel werden, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich einander annähern, was zu einer Stabilisierung der Dispersion führt.

Wenn organische Lösungsmittel als Dispersionslösungsmittel verwendet werden, ist die Kraft der Ladungsabstoßung schwächer als in wässrigen Systemen. Daher wird die Dispersion durch sterische Hinderungsabstoßung genutzt. Bei der Auswahl eines Dispergiermittels auf Polymerbasis ist neben der Molekülstruktur auch das Molekulargewicht von Bedeutung. Je höher das Molekulargewicht ist, desto größer ist die schützende kolloidale Wirkung, aber wenn das Molekulargewicht mehrere Hunderttausend übersteigt, adsorbiert das Dispergiermittelmolekül an zwei oder mehr Teilchen, was zu einer fortschreitenden Agglomeration führt, weshalb ein geeignetes Molekulargewicht gewählt werden muss.

Dispergiermittel-Typen

Zu den Dispergiermitteltypen gehören oberflächenaktive Dispergiermittel, polymere Dispergiermittel und anorganische Dispergiermittel. Innerhalb dieser Typen werden sie weiter in anionische, kationische und nichtionische Dispergiermittel unterteilt.

Wie wählt man ein Dispergiermittel aus?

Die Wahl des Dispergiermittels hängt von der Dispergierqualität, dem Dispergiermedium und der Dispergierkonzentration ab, aber die folgenden drei Punkte sind beim Dispergieren in Wasser wichtig

• Wählen Sie ein Dispergiermittel, das sich gut in Wasser auflöst und vom zu dispergierenden Stoff leicht aufgenommen werden kann.
• Je kleiner die Partikelgröße ist, desto höher ist die Kohäsion und desto schwieriger ist das Dispergiermittel zu dispergieren; verwenden Sie daher einen Tensidtyp mit guten Benetzungseigenschaften, der die Grenzflächenenergie verringert.
• Bei einer hohen Dispersionskonzentration ist ein Polymertyp wirksam, bei dem ein sterischer Abstoßungseffekt zu erwarten ist.

Weitere Informationen über Dispergiermittel

Andere Funktionen von Dispergiermitteln als die Dispergierung

Eine andere Funktion von Dispergiermitteln als die Dispergierung ist die Verbesserung der Benetzbarkeit mit dem Grundmaterial. Bei Lacken und anderen Beschichtungen können die Benetzungseigenschaften beim Auftragen des Lacks auf die Oberfläche des Werkstücks je nach Kombination schlecht sein und der Lack kann abblättern.

Die Ursache für das Abblättern ist die Oberflächenspannung, d. h. die Kraft, die die Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem beschichteten Gegenstand so weit wie möglich verringert. Durch die Zugabe eines Dispergiermittels wird die Oberflächenspannung verringert und die Farbe lässt sich leichter auf dem Werkstück verteilen.

Was ist ein Spektralradiometer?

Ein Spektralradiometer ist ein Gerät zur spektralen Analyse des von einer Substanz ausgesandten Lichts (Strahlung).

Durch die Trennung und Erfassung von Licht verschiedener Wellenlängen und Frequenzen können die Zusammensetzung und die Eigenschaften von Stoffen untersucht werden. Im Allgemeinen haben zwei Lichtquellen eine unterschiedliche wellenlängenspezifische Strahldichte (spektrale Strahldichte), auch wenn sie dem Menschen die gleiche Farbe erscheinen.

Zwei Lichtquellen mit unterschiedlicher spektraler Strahldichte können bei der Beleuchtung einer Gruppe von Objekten dieselbe Farbe haben, bei der Beleuchtung einer anderen Gruppe von Objekten jedoch unterschiedliche Farben aufweisen. Um dieses Phänomen zu vermeiden, muss die spektrale Strahldichte unbedingt mit einem Spektralradiometer gemessen werden.

Anwendungen von Spektralradiometern

Spektralradiometer werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter in der chemischen Analyse, der Materialforschung, der Umweltüberwachung, den Biowissenschaften und der Astronomie. Im Bereich der chemischen Analyse werden sie zur Untersuchung der Zusammensetzung von Stoffen eingesetzt, z. B. zur Messung und Charakterisierung der Konzentration von Elementen und Verbindungen in Lösungen und Gasen. Insbesondere werden sie häufig bei der Charakterisierung von Displays und Beleuchtungen eingesetzt, also bei Produkten, die Lichtquellen verwenden.

Wie in der Übersicht erwähnt, ermöglicht die Messung und Wiedergabe von Lichtquellen auf der Ebene der spektralen Strahldichte und nicht auf der Ebene der Farbe, wie sie das menschliche Auge sieht, eine genaue Farbwiedergabe unter einer Vielzahl von Bedingungen. Bei Bildschirmen und Beleuchtung wird die volle Farbe durch Lichtquellen mit den drei Grundfarben Rot, Blau und Grün wiedergegeben.

Um die volle Farbe genau wiederzugeben, müssen die drei Primärfarben auf der Ebene der spektralen Strahldichte gemessen und wiedergegeben werden und die drei Lichtquellen müssen angemessen verteilt sein.

Funktionsweise von Spektralradiometern

Spektralradiometer stellen Licht quantitativ auf der Skala der spektralen Strahldichte dar. Die von einem Spektralradiometer gemessene Größe ist die spektrale Strahldichte. Die Einheiten sind W/sr/m2/nm-1 (Watt pro Steradiant pro Quadratmeter pro Nanometer).

Im Allgemeinen kann das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Licht intensiv oder schwach sein. Von den Maßstäben zur Messung dieser Intensität ist die Strahldichte der Maßstab, der die Intensität des parallel zu einer Ebene abgestrahlten Lichts berücksichtigt. Im Gegensatz zum Strahlungsfluss (Einheit W: Watt), der die Fläche berücksichtigt, werden bei der Strahldichte (Einheit W/sr/m2) weder Fläche noch Raumwinkel berücksichtigt.

Die Strahldichte hat die Eigenschaft, mit der Wellenlänge zu variieren und wird als spektrale Strahldichte in Bezug auf die Wellenlänge angegeben. Zur Messung der spektralen Strahldichte wird das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Licht mithilfe eines Beugungsgitters (spektral) in Wellenlängen zerlegt und das spektral getrennte Licht wird von einem Sensor empfangen. Das empfangene Licht wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt und die spektrale Strahldichte bestimmt.

Viele Spektralradiometer sind mit einem Rechenwerk ausgestattet, das Werte wie Leuchtdichte (im Gegensatz zur Strahldichte), Tristimuluswert XYZ und Farbwertkoordinate xy berechnen kann.

Arten von Spektralradiometern

Zu den spezifischen Arten von Spektralradiometern gehören die folgenden:

1. Spektralphotometer

Dies ist ein Instrument zur Messung des Lichts bei bestimmten Wellenlängen, das von einer Substanz absorbiert wird, und zur Quantifizierung der Absorption (des Absorptionsgrads) dieses Lichts. Spektralphotometer werden häufig eingesetzt, um die Konzentration von Stoffen und den Verlauf von Reaktionen zu analysieren.

2. Spektrofluorometer

Ein Instrument zur Messung des Fluoreszenzlichts, das bei der Anregung von Licht, das von einer Substanz absorbiert wird, wieder emittiert wird. Spektrofluorometer werden häufig zur Analyse der Eigenschaften und der Konzentration von Stoffen eingesetzt.

3. Spektro-Infrarot-Analysatoren

Diese Geräte dienen der Analyse der Zusammensetzung und Struktur eines Stoffes durch Messung des Spektrums der von dem Stoff absorbierten Infrarotstrahlung. Spektroskopische Infrarot-Analysatoren werden häufig in Bereichen wie der chemischen Analyse und der Materialforschung eingesetzt.

Was ist Spektralphotometer?

Spektralphotometer ist ein allgemeiner Begriff für ein Gerät, das Licht spektralphotometrisch in verschiedene Wellenlängen aufteilt, das spektral aufgeteilte Licht auf eine Probe einstrahlt und die Wellenlänge und die Menge des von der Probe durchgelassenen und reflektierten Lichts misst.

Spektralphotometer sind vielseitige Analysegeräte und werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, z. B. in der Forschung und Entwicklung, der Qualitätskontrolle und der chemischen Analyse. Typische Geräte sind Vakuum-Ultraviolett-Spektralphotometer (VUV), Ultraviolett-Visuelle-Spektralphotometer (UV-Vis) und Infrarot-Spektralphotometer (IR), die jeweils Licht in einem anderen Wellenlängenbereich nutzen, um verschiedene Informationen zu erhalten.

Funktionsweise von Spektralphotometern

Ein Spektralphotometer erfasst das von einer Probe durchgelassene oder reflektierte Licht und erzeugt ein entsprechendes Spektrum. Durch die Analyse dieser Spektren lassen sich verschiedene Informationen über die Probe gewinnen. So kann eine quantitative Analyse der Proben anhand der Peakintensitäten, eine qualitative Analyse anhand der Spektralformen und eine Bewertung der elektronischen Zustände, der Molekularstrukturen und der Materialeigenschaften durchgeführt werden.

Das Gerät besteht hauptsächlich aus einer Lichtquelle, einem Spektroskopieteil, einem Probenteil und einem Detektor. Die Lichtquelle ist der Teil, der das Licht für die Analyse aussendet, und es werden hauptsächlich zwei Typen verwendet: Deuterium-Entladungsröhren für den UV-Bereich und Wolframlampen für den sichtbaren und nahen Infrarotbereich.

Ein Spektralphotometer funktioniert, indem es Licht einer bestimmten Wellenlänge aus einer Lichtquelle auswählt, die als Filter, Prisma oder Beugungsgitter ausgeführt sein kann. Der Probenteil enthält die Küvette mit der zu messenden Probe, wobei hauptsächlich Küvetten aus Glas oder Quarz verwendet werden.

Der Detektor wandelt das von der Probe durchgelassene Licht in ein elektrisches Signal um. Zu den Typen gehören Fotohalbleiter (Fotozellen) und Fotovervielfacherröhren (Fotovervielfacher).

Arten von Spektralphotometern

Spektralphotometer bestrahlen eine Probe mit Licht und können die Wellenlänge und Absorption des durchgelassenen und reflektierten Lichts untersuchen. Je nach Art des eingestrahlten Lichts gibt es verschiedene Arten von Geräten. In diesem Abschnitt wird ein Überblick über drei Spektralphotometer gegeben: Vakuum-UV-Spektralphotometer, UV-sichtbares Spektralphotometer und Infrarot-Spektralphotometer.

1. Vakuum-Ultraviolett-Spektralphotometer (VUV)

Dieses Gerät verwendet Licht im Vakuum-Ultraviolettbereich (unter 200 nm) als Lichtquelle, um das von Materialien durchgelassene und reflektierte Licht zu untersuchen. Das Licht im Vakuum-Ultraviolettbereich wird von Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen absorbiert, so dass die Messungen unter Vakuumbedingungen durchgeführt werden müssen. Es wird verwendet, um Materialeigenschaften zu bewerten.

2. Ultraviolett-sichtbares Spektralphotometer (UV-Vis)

Dieses Gerät verwendet ultraviolettes (200-380 nm) und sichtbares Licht (380-780 nm) als Lichtquelle, um das von einem Material durchgelassene und reflektierte Licht zu untersuchen. Es kann zur qualitativen und quantitativen Analyse von Bestandteilen in Proben verwendet werden. 

3. Infrarot-Spektralphotometer (IR)

Es gibt zwei Arten von IR-Spektralphotometern: Spektralphotometer für das nahe Infrarot (780-2500 nm) und Spektralphotometer für das mittlere Infrarot (2500-25000 nm). Sie können zur Bestimmung von Molekülbindungen und funktionellen Gruppen sowie zur quantitativen Analyse von Bestandteilen verwendet werden.

Zu den speziellen Spektralphotometern gehören Raman-Spektrometer, die das von einer Probe gestreute Raman-Licht erfassen, um die molekulare Struktur des Materials zu identifizieren und seine physikalischen Eigenschaften zu bewerten, und Fourier-Transformations-Infrarot-Spektralphotometer, die ein Interferometer verwenden, um nicht-dispersives Licht bei allen Wellenlängen gleichzeitig zu erfassen und jede Wellenlängenkomponente durch eine Fourier-Transformation zu berechnen ( Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie: FT-IR), die mit Hilfe eines Interferometers gleichzeitig nicht-dispersives Licht bei allen Wellenlängen erfasst und jede Wellenlängenkomponente durch Fourier-Transformation errechnet.

Weitere Informationen zu Spektralphotometern

1. Einstrahl- und Zweistrahlspektrometer

Die Optik von Spektralphotometern ist je nach ihrem Verwendungszweck sehr unterschiedlich. Als Beispiele werden Einstrahl- und Zweistrahlsysteme diskutiert.

Die Einstrahloptik (monochromatisch) bezieht sich auf ein optisches System, bei dem monochromatisches Licht (Licht mit einer einzigen Wellenlänge) von einem Monochromator beleuchtet und das reflektierte oder durchgelassene Licht von einem Detektor erfasst wird. Da die Konfiguration des optischen Systems sehr einfach ist, kann es zu relativ geringen Kosten hergestellt werden. Es handelt sich jedoch auch um ein optisches System, das im Laufe der Zeit aufgrund von Drift durch Schwankungen in der Lichtquelle und Selbsterhitzung des Geräts usw. fehleranfällig ist. Trotz seiner Einfachheit eignet es sich aufgrund hoher Messfehler nicht für Messungen, die ein hohes Maß an Genauigkeit erfordern.

Das Zweistrahlverfahren verbessert diese Nachteile. Bei der Zweistrahlmethode wird das vom Monochromator spektral aufgespaltene Licht durch einen Halbspiegel o. ä. in ein Probenlicht und ein Referenzlicht aufgeteilt. Das Probenlicht wird auf die Probe gestrahlt, und das reflektierte und transmittierte Licht wird wie beim Einstrahlverfahren mit einem Detektor erfasst. Das Referenzlicht hingegen wird verwendet, um die durch das Instrument verursachte Drift zu kompensieren.

Da sowohl das Referenz- als auch das Probenlicht gerätebedingte Fehler enthalten, wird das aus dem Referenzlicht gewonnene Signal gegen das aus dem Probenlicht gewonnene Signal verarbeitet, um die Auswirkungen auszugleichen.

2. Leitlinien für die tägliche Wartung von Spektralphotometern

Eines der Probleme im Zusammenhang mit Messgeräten ist die Wartung und Gewährleistung ihrer Genauigkeit. Spektralphotometer bilden hier keine Ausnahme. Tägliche Inspektionen sind unerlässlich, da es zu spät ist, Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wenn ein Fehler aufgetreten ist.

Als Anhaltspunkt seien hier einige wichtige Indikatoren für Spektralphotometer genannt. Die tägliche Kontrolle dieser Indikatoren kann zu einer frühzeitigen Erkennung von Anomalien führen.

Wellenlängengenauigkeit
Dies bezieht sich auf den Fehler zwischen der vom Gerät erfassten Wellenlänge und der Wellenlänge der Lichtquelle. Die Genauigkeit der Lichtquelle oder des Detektors kann durch Routinekontrollen überprüft werden.

Wiederholbarkeit der Wellenlänge
Bezieht sich auf die Variation der Wellenlänge, wenn dieselbe Wellenlänge wiederholt gemessen wird. Der Fehler wird durch Varianz, Standardabweichung und Mittelwert kontrolliert.

Auflösung
Bewertet die Bandbreite bei der Messung von monochromatischem Licht. Es gibt verschiedene Definitionen der Bandbreite, aber hier wird sie durch FWHM kontrolliert.

Streulicht
Bezieht sich auf Licht mit anderen Wellenlängen als der vom Gerät erfassten Zielwellenlänge. Wenn das Streulicht nicht definiert ist, ist die Korrektheit des erhaltenen Spektrums undurchsichtig.

Was ist ein Gefriertrockner?

Ein Gefriertrockner ist ein Gerät zur Entfernung von Wasser aus einer Probe im gefrorenen Zustand.

Er besteht aus drei grundlegenden Komponenten:

• Kammer (Trockenkammer): Sie enthält die Probe und trocknet sie.
• Kühlfallen: Kondensatoren fangen verdampften Wasserdampf auf, indem sie ihn wieder kondensieren.
• Vakuumpumpe: Sie reduziert den Druck im Inneren des Geräts.

Das System entfernt Wasser und Lösungsmittel, indem es die vorgefrorene Probe in der Kammer unter Druck setzt und das Eis sublimiert. Die Probe kann mit minimalen strukturellen Veränderungen getrocknet werden.

Anwendungen von Gefriertrocknern

Gefriertrockner werden für Materialien verwendet, bei denen eine Verschlechterung der Qualität aufgrund von Feuchtigkeitseinflüssen in der Probe während der Langzeitlagerung bei Raumtemperatur, gekühlt oder tiefgekühlt nicht verhindert werden kann.

Lyophilisierte Proben können über lange Zeiträume bei Raumtemperatur gelagert werden, wenn sie versiegelt sind. Außerdem sind die Kosten für die Wartung der Ausrüstung während der Lagerung geringer als bei anderen Lagermethoden.

Zu den spezifischen Anwendungen gehören:

1. Lebensmittel

Gefriergetrocknete Lebensmittel sind Produkte, die durch Gefriertrocknung hergestellt werden. Dazu gehören Instantkaffee, Misosuppe und neuerdings auch Weltraumnahrung und Notfallrationen. Zu den Vorteilen der Gefriertrocknung gehört, dass sie lange haltbar sind, dass sie trocken und leicht sind, so dass sie sich für den Transport eignen und dass sie ihren Geschmack nicht so leicht verändern.

2. Pharmazeutische Produkte

Da sie ohne Erhitzung pulverisiert werden können, werden sie zur Herstellung von injizierbaren Arzneimitteln wie hitzeempfindlichen Protein- und Enzympräparaten verwendet. Auch die Verwendung von Gefriertrocknern zur Konservierung von tierischem Sperma wird erforscht.

Funktionsweise von Gefriertrocknern

Die Funktionsweise des Gefriertrocknens läuft wie folgt ab:

1. Die Probe wird vorgefroren, um sicherzustellen, dass sie ausreichend gefroren ist.
2. Die gefrorene Probe wird in der Kammer (Trockenkammer) gelagert.
3. Primäres Einfrieren: Mit Hilfe der Vakuumpumpe wird der Druck in der Kammer gesenkt und ein Vakuum erzeugt, so dass das Lösungsmittel aus der Probe sublimieren kann. Beim Regaltyp wird die durch die Sublimation verlorene Wärmeenergie durch die Beheizung der Regale kompensiert, was eine effiziente Trocknung ermöglicht.
4. Sekundäres Einfrieren: Bei der Shelf-Methode wird die Shelf-Temperatur erhöht, um Wasser zu entfernen, das als Frostschutzmittel (gebundenes Wasser) in den gelösten Komponenten enthalten ist. Dies ist ein relativ kurzer Prozess.
5. Die Dekompression wird aufgehoben und die Probe wird entnommen. Bei Gefriertrocknern mit Regalplatte ermöglicht die Verwendung eines mit einem Stopfen versehenen Regals und eines mit einem Stopfen versehenen Fläschchens das Verschließen des Fläschchens, bevor die Dekompression ausgelöst wird.

Der sublimierte Wasserdampf wird in einer so genannten Kühlfalle abgekühlt und als Eis wieder aufgefangen. Je größer der Temperaturunterschied zwischen der Trocknungskammer und der Kühlfalle ist, desto schneller geht die Trocknung vor sich.

Bei Lebensmitteln besteht der Vorteil darin, dass sie sich leicht auflösen und leicht mit Wasser oder kochendem Wasser zurückgeführt werden können, aber sobald die Versiegelung aufgebrochen ist, besteht die Gefahr, dass sie oxidieren, Feuchtigkeit aufnehmen und leichter verderben.

Arten von Gefriertrocknern

Es gibt zwei Haupttypen von Gefriertrocknern: den ‚Verteilertyp‘ und den ‚Regaltyp‘.

Sie sind in einer Vielzahl von Größen erhältlich, von kleinen Geräten für den Einsatz im Labor bis hin zu großen Geräten für die Produktion. Die Trocknungskapazitäten sind sehr unterschiedlich und reichen von 150 ml bei den kleinen Modellen bis zu über 100 l bei den großen.

1. Manifold-Typ (Verteilertyp)

Dieser hat einen relativ kleinen Maßstab und ist hauptsächlich für die Grundlagenforschung geeignet, während der Regaltyp von kleinem bis großem Maßstab verwendet werden kann.

2. Regaltyp

Die Temperatur kann durch Beheizen der Regale gesteuert werden. Die für die Sublimation erforderliche Wärmeenergie kann durch die Probe kompensiert werden, so dass die Probe effizient getrocknet werden kann. Einige Regalplatten-Produkte sind auch mit einer Stopfenfunktion ausgestattet. Durch die Verwendung eines Stopfengefäßes als Probenbehälter und die Aktivierung des Stopfenbodens kann das Stopfen automatisch durchgeführt werden, während das Vakuum in der Kammer aufrechterhalten wird.