Stabilität / TURBISCAN

Stabilität – Turbiscan – Mehrfachlichtstreuung (MLS)

 Stabilität und Haltbarkeit sind die Schlüsselparameter in Formulierungsstudien von Dispersionen. Die TURBISCAN Technologie ist die erste patentierte Methode zur Untersuchung von Phänomenen wie Sedimentation, Aufrahmung, Agglomeration, Aggregation, Flokkulation oder Koaleszenz. Sie garantiert eine frühzeitige Erkennung dieser Phänomene ohne Verdünnung der Probe oder externen Kräfte. Sie liefert sowohl Stabilitätskinetiken und Indizes für eine effiziente Analyse Ihrer Proben.

Messgeräte (Übersicht)

Messmethode

Stabilität_MLS_Abbildung 1

Alle TURBISCAN-Modelle arbeiten nach dem Messprinzip der Mehrfachlichtstreuung (MLS) in TRANSMISSION (T) und RÜCKSTREUUNG (BS): eine Photonenquelle (Laser) bringt Licht in die Probe ein. Diese Photonen werden in der zu untersuchenden Dispersion einige Male an Partikeln (Tröpfchen, feste Teilchen, Gasblasen, …) gestreut und schließlich beim Austritt aus der Probe entweder in Transmission (geringe Konzentration) oder Rückstreuung (hohe Konzentration) detektiert.

Messprinzip – Turbiscan – Mehrfachlichtstreuung (MLS)

 

Eine bewegliche optische Bank, bestehend aus einer NIR-Laserquelle und zwei Detektoren (Transmission (T) und Rückstreuung (BS) – siehe Abbildung) scannt die in einer Glasstandzelle befindliche Probe vertikal ab. Man erhält jeweils Transmissions- und Rückstreuscans mit einer Auflösung von 20 µm. Die Messung der Scans wird während der Probenalterung wiederholt, um Änderungen des Signals, verursacht durch Destabilisierung der Probe, zu detektieren. Die TURBISCAN-Software ermöglicht eine Quantifizierung verschiedenster Parameter, da BS und T direkt vom mittleren Partikeldurchmesser (d) und der Partikelkonzentration (j) abhängen.

Daten und Parameter

Partikelmigration

Lokale Veränderungen der Rückstreuintensität deuten auf die Bildung von Phasen hin.

  • Kinetik der Schichtdicke der Phasen
  • Sedimentationsrate
  • Aufrahmrate
  • Partikelwanderungsgeschwindigkeit
  • Hydrodynamischer Partikeldurchmesser

Stabilität_migration_Abbildung 2Stabilität_migration_Abbildung 3Stabilität_migrations_Abbildung 4

Partikelvergrößerung

Globale Veränderungen der Rückstreuintensität deuten auf die Vergrößerung der Partikel hin.

  • Kinetik der Partikelgröße 
  • Mittlerer Partikeldurchmesser (MIE Theorie)
  • Agglomerationsrate
  • Koaleszenzrate

Stabilität_size_variation_Abbildung 5Stabilität_size_variation_Abbildung 6Stabilität_size_variation_Abbildung 7

Turbiscan Stability Index (TSI)

Basierend auf den Rohdaten betrachtet der TSI alle Destabilisierungseffekte und bietet somit ein hervorragendes Werkzeug zur Bewertung und dem Vergleichen von Proben mit nur einem Mausklick. Er ist somit der Schlüsselparameter zur einfachen und schnellen Klassifizierung unterschiedlicher Proben hinsichtlich ihrer (globalen) Stabilität. Die Bestimmung und der Vergleich von Haltbarkeiten waren noch nie einfacher!

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Keine externe, mechanische Beanspruchung der Proben

Für Haltbarkeitsstudien und „Real-Life” – Entwicklungen von Endprodukten macht es keinen Sinn, Proben mit mechanischen Kräften zu beanspruchen. Unsere Messungen werden immer im Ruhezustand durchgeführt, ganz ohne externe Beanspruchung. Deswegen kann man sicher sein, dass die erhaltenen Ergebnisse die wahre Entwicklung der Proben repräsentieren. Mit dem Unterschied, dass diese Veränderungen in den Proben um einiges früher detektiert werden!

Stabilität_Abbildug 12Stabilität_Abbildung 10Stabilität_Abbildung 11

Vorzüge der Messmethode

  • Keine Probenpräparation nötig
  • 200x schneller als konventionelle Tests
  • Quantifizierung der Stabilität möglich
  • Keine Verdünnung der Probe erforderlich
  • Großer Konzentrationsbereich (10-4 – 95%)
  • Weiter Partikelgrößenbereich (10 nm – 1,000 µm)

Literatur und Normen

/1/ DIN ISO 18748
/2/ Partikelwelt 18; p. 16-19; „Vorhersage der Langzeitstabilität von polymerstabilisierten O/W-Emulsionen mittels statischer Mehrfachlichtstreuung“
/3/ Partikelwelt 20; p. 16-17; „Schnelle Bestimmung von Stabilität und Packing in Inkjet-Tinten – Untersuchung von unterschiedlichen Pigmenten“

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