Patzkó, Ágnes

Szántó, Ferenc

Várkonyi, Bernát

Patzkó Ágnes

Szántó Ferenc

Várkonyi Bernát

University of Szeged

ÜBER DIE ABHÄNGIGKEIT DER ADHÄSION VON DER KONTAKTZEIT Von A. PATZKÓ, F. SZÁNTÓ und B. VÁRKONYI Institut für Kolloidchemie der Attila-Jozsef-Universität, Szeged (Eingegangen am 15. Juli, 1971) Es wurde der Abreißwinkel von Quarzfraktionen verschiedenen Dispersitätsgrades in Wasser und in Methylalkohol in Abhängigkeit von der Kontaktzeit untersucht. Es wurde festgestellt, daß die Haftfähigkeit mit der Zunahme der Kontaktzeit der Teilchen mit der Bodenfläche zunimmt; die Adhäsion kleinerer Teilchen ändert sich nach an Adsorptionsisothermen erinnernden Kurven, diejenige größerer Teilchen linear. Einleitung In unserer vorhergehenden Arbeit [I] wurde nachgewiesen, daß die Adhäsion in Flüssigkeiten suspendierter fester Teilchen von mikroskopischen Dimensionen an Festkörper flächen u. a. vom Dispersitätsgrad, und bei besonders kleinen Ab-messungen in Wasser von der sog. Kontaktzeit abhängt. B U Z Á G H [2, 3] beobachtete zuerst bei Haftzahlmessungen, daß die Kontaktzeit von Quarzteilchen von 1—2 (im Teilchendurchmesser in Wasser mit der Kontaktzeit zunimmt. Später stellten DER-J A G I N und Z I M O N [ 4 , 5 ] mit der Zentrifugiermethode fest, daß die Haftfähigkeit von Glaspulverteilchen von 5 0 und 6 0 — 9 0 Jim Teilchenradius, die eine mit einem Flüs-sigkeitsfilm überzogene Glasplatte berühren, mit der Kontaktzeit nahezu linear zunimmt. K R U P P und Mitarbeiter [6], die die Haftfähigkeit von Goldteilchen an verschiedenen Flächen ebenfalls mit der Zentrifugiermethode untersuchten, wiesen darauf hin, daß die Abhängigkeit der Adhäsionskraft von der Kontaktzeit wahr-scheinlich mit dem zeitlich meßbaren Dünnerwerden des Flüssigkeitsfilms zwischen der Bodenfläche und den Teilchen in Zusammenhang steht. Aus diesen wenigen Mitteilungen geht hervor, daß die Adhäsion mit der Kontaktzeit zunimmt, doch stehen über den Ausmaß der Zunahme und ihre Abhängigkeit von den Teilchengröße Versuchsergebnisse kaum zur Verfügung. Deshalb führten wir diesbezügliche sys-tematische Untersuchungen mit dem BuzÁGHschen Abreißwinkelmesser durch. Versuchsmaterialien und Methoden Die bei den Versuchen benützten Materialien, deren Vorbereitung und die Durchführung der Messungen sind in unserer erwähnten Arbeit [1] beschrieben. Versuchsergebnisse Es wurde der Abreißwinkel monodisperser Quarzpulver verschiedenen Disper-sitätgrades in Wässer und Methylalkohol, in Abhängigkeit von der Kontaktzeit ge-messen. Die Versuchsergebnisse in Wasser sind in Tabelle I und Fig. 1 dargestellt. 1 9 6 A. PATZKÖ, F. SZÄNTÖ UND B. VÄRKONYI Tabelle I Abreißwinkel monodisperser Quarzpulver verschiedenen Dispersitätsgrades in Wasser in Abhän-gigkeit von der Kontaktzeit sina radius Kontaktzeit ¡¿m einige Minuten 1 Stunde 2 Stunden 4 Stunden 1 Tag 2 Tage 3 Tage 3.7 >0.96 >0.96 >0.96 >0.96 >0.96 >0.96 >0.96 7.5 0.40 0.48 0.60 0.64 0.66 >0.96 >0.96 15 0.25 0.26 0.32 0.50 0.54 0.78 >0 .96 25 0.65 0.67 0.71 — 0.74 0.90 0.96 35 0.61 — 0.62 — 0.76 0.86 0.94 50 0.55 — 0.56 — 0.66 0.76 0.93 80 0.51 — 0.52 — 0.61 0.70 0.90 120 0.48 — 0.48 — 0.54 0.69 0.82 140 0.45 — 0.46 — 0.57 0.70 0.82 Es ist ersichtlich, daß im Falle einer sehr kurzen Kontaktzeit (von einigen Mi-nuten) der Sinus des Abreißwinkels des Quarzpulvers in destilliertem Wasser mit zunehmender Teilchengröße einer Maximum-Minimum-Kurve gemäß wächst. Das Minimum der Haftfähigkeit ist bei 15 |xm, das Maximum bei 25 (xm Teilchen-radius zu finden; bei weiterer Zunahme der Teilchengröße nimmt die Haftfähigkeit wieder etwas ab. Es zeigt sich weiters, daß der Abreißwinkel auch von der Kontakt-zeit mit der Glasplatte stark abhängig ist. Diese Abhängigkeit ist bei kleinen Teilchen-größen deutlicher: die Abreißwinkel bei 7.5 und 15 um Teilchenradius sind nach zweistündiger Kontaktzeit viel größer als die nach einer kürzeren Kontakt-zeit gemessenen. Nach eintägigem Stehen nimmt die Haftfähigkeit auch bei größe-ren Teilchen meßbar zu. Bei weiterer Verlängerung der Kontaktzeit verschiebt sich die immer stärker verflachende Minimum-Maximum-Kurve nach höheren Fig. 1. Abreißwinkel in Wasser in Abhängigkeit von der Teilchen-größe und der Kontaktzeit. Kontaktzeit: X einige Minuten, • 1 Stunde, O 2 Stunden, a 4 Stunden, • 1 Tag, A"2 Tage, • 3 Tage ÜBER DIE ABHÄNGIGKEIT DER ADHÄSION VON DER KONTAKTZEIT 1 9 7 Werten, und nach drei Tagen ändert sich die Haftfähigkeit einer mit der Zunahme der Teilchengröße stetig abnehmenden Kurve entsprechend, wie dies im Falle starker Adhäsion (z.B. Quarz in Benzol) auch in unserer früheren Mitteilung [1] nachgewiesen wurde. In Methylalkohol (Tab. II, Fig. 2) nimmt der Abreißwinkel der Quarzteilchen verschiedenen Dispersitätsgrades mit der Zunahme der Kontaktzeit ebenfalls zu; stnoC 1,0 0,5 sin«c 1.0 0,5 ¿0 « 60 80 100 T«itchtnrqdius yum 10 20 KontaUtzeit in Stunden Fig. 2. Abreißwinkel in Methylalkohol in Ab-hängigkeit von der Teilchengröße und der Kontaktzeit Kontaktzeit: X einige Minuten, • 1 Stunde, O 2 Stunden, A 3 Stunden Fig. 3. Abreißwinkel in Wasser in Abhän-gigkeit von der Kontaktzeit. Teilchenra-dius: O 7.5 [/.m, » 1 5 |j.m, A 25 [im nach einigen Minuten Kontaktzeit ergeben die Abreißwinkel in Abhängigkeit von der Teilchengröße eine Minimum-Maximum-Kurve, die einen dem im wässrigen System gefundenen ähnlichen Charakter aufweist. In Methylalkohol zeigt aber die Haftfähigkeit mit zunehmender Teilchengröße bereits nach einigen Stunden Kontaktzeit eine abnehmende Tendenz, was in Wasser erst nach einer Kontaktzeit von einigen Tagen zu beobachten ist. Die Haftfähigkeit kleinerer Quarzteilchen ändert sich mit zunehmender Kontaktzeit nach an Adsorptionsisothermen erin-nernden Kurven, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Die Haftfähigkeit nimmt nach 1—2 stündiger Kon-taktzeit steil zu, und erreicht nach mehrtägiger Wartezeit einen Grenzwert. (Eine derartige Zu-nahme der Adhäsion wurde von H O W E U. a. [7] bei der Messung des trockenen Haftens von Pyrex-teilchen nachgewiesen). Eine solche Zunahme ist ¡bei Quarz-fraktionen mit Teilchenradius Tabelle II Abreißwinkel monodisperser Quarzpulver verschiedenen Dispersitätsgrades in Methylalkohol in Abhängigkeit von der Kontaktzeit Teilchen-radius Kontaktzeit Um einige Minuten 1 Stunde 2 Stunden 3 Stunden 3.7 0.34 _ _ 7.5 0.34 0.66 0.71 0.78 15 0.44 0.61 0.61 0.66 25 0.58 0.61 0.61 0.65 35 0.61 — — — 50 0.58 — — — 80 0.50 0.51 0.55 0.65 1 9 8 A. PATZKÖ, F. SZÄNTÖ UND B. VÄRKONYI zwischen 7.5 und 25 um zu finden. Bei Teilchen von größeren Dimensionen (Teil-chenradius 35 |im) nimmt die Haftfähigkeit mit der Kontaktzeit praktisch linear zu (Fig. 5). Die Zunahme der Haftfähigkeit der Quarzteilchen mit der Kontaktzeit läßt sich dadurch erklären, daß die Deformation der Lyosphären auch bei Teilchen von geringem Gewicht möglich ist und dieser Prozeß in meßbarer Zeit abläuft [8]. 2 3 Kontaktzeit i n S tunden Fig. 4. Abreißwinkel in Methylalkohol in Abhängigkeit von der Kontaktzeit. Teilchenradius: O 7.5 pim, • 15 [im SITIOC 1.0 0.5 10 20 Kontaktzeit i n Stunden Fig. 5. Abreißwinkel in Wasser in Abhän-gigkeit von der Kontaktzeit. Teilchenra-dius: A 50fi.m, « 8 0 (im, O 140fj.m Die stärkste Zeitabhängigkeit ergibt sich bei Teilchen von 15 [im Radius; die Zu-nahme der Haftfähigkeit mit der Kontaktzeit ist bei diesen am stärksten. Der nach einigen Minuten Kontaktzeit gemessene Abreißwinkel ist klein, da keine Zeit für die Deformation der Lyosphäre vorhanden ist; so kann das Teilchen am Flüssig-keitsfilm abgleiten. Mit zunehmender Kontaktzeit wird aber die Distanz zwischen Teilchen und Glasplatte infolge der stärkeren Deformation der Lyosphäre geringer, was eine Zunahme der Adhäsion mit sich bringt. Bei größeren Teilchen ist dieser Effekt weniger deutlich, wahrscheinlich deshalb, weil infolge der auch anfänglich starken Deformation der Lyosphären weniger Möglichkeit zu weiterer Deformation besteht und infolgedessen die Zunahme der Haftfähigkeit mit der Kontaktzeit ge-ringer ist. Im Falle von genügend großen Teilchen bzw. bei einer Kontaktzeit von entsprechender Dauer können die aus Wasser oder Methylalkohol gebildeten, dik-keren, deformierbaren Lyosphären so dünn werden, daß die für schlecht benetzbare Systeme mit großer Adhäsion charakteristische Abhängigkeit von der Teilchengröße erhalten wird. Infolge der leichteren Deformierbarkeit der Lyosphäre verläuft dieser Prozeß in Methylalkohol schneller, als im Wasser. Diese Erscheinung beweist überzeugend, daß die Deformierbarkeit der aus dem Dispersionsmittel gebildeten Lyosphäre — wie schon B U Z Ä G H [8] darauf hinwies — einer der wichtigsten Faktoren der Ausbildung der Haftfähigkeit bedeutet und auch weitere Möglichkeiten zur Erforschung der Eigenschaften von dünnen Flüssig-keitsfilmen ergibt. ÜBER DIE ABHÄNGIGKEIT DER ADHÄSION VON DER KONTAKTZEIT 1 9 9 Literatur [1] Patzkó, A., B. Várkonyi, F. Szántó: Acta Phys. et Chem. Szeged 17, 91 (1971). [2] Buzágh, A.: Kolloid-Z. 51, 105 (1930). [3] Buzágh, A.: Kolloid-Z. 51, 230 (1930). [4] Derjagin, B. V., A. D. Zimon: Kolloidnüj Zsurnal 23, 544 (1961). [5] Zimon, A. D.: Kolloidnüj Zsurnal 25, 317 (1963). [6] Krupp, H.: Adván. Colloid Interface Sei. 1, 111 (1967). [7] Howe, P. G., D. P. Benton, I. E. Puddington: Can. J. Chem. 33, 1375 (1955). [8] Buzágh, A.: Kolloid-Z. 52, 46 (1930). О ЗАВИСИМОСТИ АДГЕЗИИ ОТ ВРЕМЕНИ КОНТАКТА А. Пацко, Ф. Санто и Б. Варкони Авторами изучалось угол отрыва кварцовых фракций различной степени дисперсии в воде и метиловом спирте в зависимости от времени контакта. Было установлено, что спо-собность к прилипанию изменяется параллельно с временем контакта с основной плитой: адгезия частиц небольшого размера по кривым подобны адсорпционному изотерму, а боль-шего размера линеарно. 

Über die Abhängigkeit der Adhäsion von der Kontaktzeit

http://acta.bibl.u-szeged.hu/23798/1/phys_chem_017_fasc_003_004_195-199.pdf

Über die Abhängigkeit der Adhäsion von der Kontaktzeit

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