Das "wie sein" einer Flüssigkeit wird durch Fliessverhalten, Schwere und Benetzungs­eigenschaften bestimmt: Dichte, Viskosität und Oberflächenspannung sind die wesentlichen Größen zur Charakterisierung flüssiger Stoffe. Diese Größen werden mit dem OViD-Verfahren in einer Messung bestimmt.

Die Messprinzipien entsprechen den physikalischen Definitionen und sind daher robust und resistent gegenüber Störungen. So wird die Oberflächenspannung als mechanische Spannung gemessen, die Dichte aus dem Auftrieb (Masse und Volumen des Messkörpers) exakt bestimmt und die Viskosität (als Transportphänomen) bei laminarem Fluss, wobei auch nicht-Newtonsche Eigenschaften des Fluids bestimmt werden. 

Hervorzuheben ist der geringe apparative Aufwand und die hohe Zeitersparnis. Die Identität der Probe und der einheit­liche Probenzustand führt dazu, dass die Resultate konsistent sind. Außerdem, je weniger technische Systeme gebraucht werden, desto weniger Prüfmittel sind zu überwachen; es liegt eine einheitliche Temperatur­skala an und die Rückführbarkeit der Messdaten auf das integrierte Justiergewicht der Wägezelle stellt einen sehr sicheren Bezugspunkt dar.
 

Verwaltung von Messabläufen, Prüfvorschriften, Produktdaten, Zeitaufwand zur Orientierung über die Mess­aussage (Vergleich, Zusammenschau), Ablage und Organi­sation der Dokumentationen, Rohdaten­verfügbarkeit, Audit-Trail, Prüfmittel­überwachung … dies und Anderes sind keine Gegen­stände der routine­mäßigen Beschäftigung - denn dergleichen Funktionen werden ja vom IMETER Framework - also von selbst - übernommen.
 

IMETER 4 mit einfacher Messzelle

einfache Messzelle (Messkörper und Temperaturmessung)
Die Messzellen können mit Produkt gespült werden. Eine entsprechende Ventil / Pumpensteuerung für (dis-)kontinuierliche Messung über Tage - ist kein Problem.

temperierbare Messzelle mit halbaufgesetztem Deckel

Aufhängung am Lastträger 

"Stand" am Boden der Messzelle - zum Aushängen des Messkörpers - für die fehlerfreie Dichtemessung

"Oberflächenspannung"
 

 Glas-Messkörper. Messkörper können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden; Standard ist ein hochwertiger, spühlmaschinenfester CrNiMoTi-Edelstahl (Werkstoff 1.4571).

Das "Normal" ist eingebaut - keine Drift (zumindest nach menschlichen Maßstäben) - ein überaus haltbarer Bezug der IMETER-Messtechnik.

·           Oberflächenspannung: Messauflösung 0.01 mN/m,
           typische Unsicherheit ±0.15mN/m, Mess­bereich^*) 15-100 mN/m.
Viskosität: Messauflösung 0.1%, typische Unsicherheit ±1.0% mPa·s,
             Mess­bereich 0.2 bis 1500 mPa·s.
Dichte: Messauflösung 10^-6 g/cm³, typische Unsicherheit ±0.01‰,
             der Mess­bereich umfasst alle Flüssigkeiten.

Die Spezifikationsangaben beziehen sich auf Standardmesskörper mit rd. 25mL-Volu­men und Messungen an temperierten organischen Flüssigkeiten. -- Das OViD-Verfahren ist patentiert [DE 199 63 686], auf Hochvolumen-Strom-Kapillardüsen, die zudem leicht zu reinigen sind, wurde ein Patent angemeldet [DE 103 57 088], thermodynamisch korrekte Verfahren können angewendet werden [DE 44 12 405] und die Methode zur Dichtemessung ohne systematischen Fehler [DE 103 40 555] kann angewendet werden.

^*) Grundsätzliche Unsicherheit der Ringmethode; Bereichseinschränkung durch Gültigkeit der Korrektur (Harkins und Jordan, Fox und Chrisman); Größere/Kleinere Werte werden gleichwohl ausgegeben. Bei Bedarf kann OViD auch mit einer Wilhelmy-Platte ausgestattet werden.

1.       Vollautomatische, simultane Bestimmung von Oberflächenspannung, Viskosität und Dichte in einem Messlauf:

Mit dem gleichen Arbeitszeitaufwand, den alleine eine Messung der Oberflächenspannung normalerweise erfordert, können mit der OViD-Methode alle wichtigen Charakteristika einer Flüssigkeit auf einmal bestimmt werden.

2.       Kombinierbarkeit der Einzelbestimmungen: Oberflächenspannung, Viskosität und Dichte oder Oberflächen­spannung und Dichte oder Viskosität und Dichte in einem Messlauf; zusätzlich kann jeweils die Auslaufzeit bestimmt werden:

Die einzelnen Messgrößen können – immer zusammen mit mindestens einer Dichtemessung – frei kombiniert werden. Bisweilen sind nur einzelne Kennzahlen neben der Dichte gefragt - und da die zyklische Messung aller Größen eine längere Messdauer bedeutet, können Messprogramme effektiv auf die in Frage stehenden Kennzahlenermittlungen eingestellt sein und z.B. bei Verzicht auf die Messung der Oberflächen­spannung (Messring) eine robustere Handhabung des Messkörpers erlauben.

3.       Detaillierte Verlaufsinformationen über zeitliche Veränderungen:

Daten über Stabilität oder Konzentrationsabhängigkeit können durch Zeitkoeffizienten (lineare / quadratische Gleichungen) erhalten werden. Durch die selbständige Justierung [DE 103 26 469] können ununterbrochen, bis über 25 Tage hinweg,  korrekte Resultate durch die Kompensation von Drift und Temperaturgang der Wägezelle gewährleistet werden. Die einzigartige Korrektheit über kurze und lange Zeitspannen eröffnet zusätzliche, neue Aspekte.

4.       Für Prozessmessungen und für Regelungen anwendbar:

Steuerungen auch (Dosier-)Regelungen, Zielwertregelung, Alarmmeldung / Maschinenstopp-Signal, Vorhersagefunktionen (z.B. "wie lange muss der Kessel noch gerührt werden...") sind möglich; Freie Anzahl an Mess­zy­klen, auch  mit unsymmetrische Sequenzen,  und automatische / dauernde Selbstwiederholung des Ablaufs für Monitoringaufgaben.

5.       Temperaturabhängigkeit von Oberflächenspannung, Viskosität und Dichte:

Selbständige Ermittlung der Temperaturkoeffizienten (Ausdehnungskoeffizient, Viskositäts-Temperatur­verhalten, Temperaturkoeffizient der Oberflächenspannung), Ausgabe auch anschaulich in prozentualer Änderung pro Grad. Beste Formulierung des linearen,  quadratischen oder exponentiellen Zusammen­hangs mit Gleichungen unter Angabe von Varianzen und Korrelationskoeffizienten. (Erst durch die Ermittlung der Temperaturabhängigkeiten der Produktkennzahlen wird der Referenzvergleich bei einfacher und schneller Messung ohne Temperieraufwand, bei einer vorliegenden Temperatur, ermöglicht. D.h. ein einmalig größerer Zeitaufwand erlaubt dann andauernd sehr viel kürzere Messzeiten)

6.       -- Sinngemäß sind die zur Messung der Oberflächenspannung gege­be­nen Merkmalen zu den Punkten 2., 3., 4., 7., 8., 9., 10., (11.) und 14. auch für die OViD-Methode gültig:

Die simultane Messung bringt selbst jedoch noch zusätzliche Vorteile mit sich. Denn durch die Mit-Messung der Dichte, deren Wert für die Berechnung der Oberflächenspannung und der Viskosität benötigt wird und also nicht noch extra bestimmt oder angegeben werden muss, ergeben sich jenseits der Vereinfachungs­wirkung auch besondere messtechnische Vorzüge, wie z.B. die Kohärenz der Probeneigenschaften bzw. Daten (die Probe ist für alle Kennzahlen im gleichen Zustand und wird auf einer einheitlichen Sensorbasis abgebildet …)

7.       Viskositätskalibrierung per innerem Standard:

Aus der Dichte von Mischungen aus Glycerin und Wasser ergibt sich eine eindeutige Zusammensetzung, der eine defi­nierte Viskosität zugeordnet ist. – Kalibrierungen im Bereich 1 bis 1500mPa·s sind sehr kostengünstig, vari­abel und einfach darzustellen. (Die Kalibrierung durch die üblichen „Newtonischen Normalproben der Vis­ko­s­ität“ ist natürlich auch problemlos möglich [kalibriert wird direkt durch Messung und ein paar Mausklicks; und die Kalibrierung erzeugt einen druckfertigen Report zur Dokumentation]).

8.       Viskosität und rheometrische Charakteristik:

Da die Viskositätsmessung auf der Bestimmung abklingender Flussraten beruht, also ein Druck- bzw. Scherraten-Gradient auftritt, leitet sich aus dem Definitionsgesetz der Viskosität – der Proportionalität von Druck und Flussmenge (analog Scherrate [Schergeschwindigkeit, Geschwindigkeitsgefälle] und Schubspannung) – die Handhabung her, dieses Verhalten über den Verlauf zu bestimmen. Es wird somit angezeigt, in welchem Ausmaß eine Abweichung von Newtonischem Verhalten auftritt. Das Messverfahren ist in sich geschlossen, die Probe wird nicht „gequält“, denn die geringe Scherung erzeugt keine nennenswerte Erwärmung, so dass OViD auch für viskosimetrische Mol­massen­bestimmungen besonders geeignet ist; Zumal noch vereinfacht, da  die Polymerkon­zen­tration der Probenlösung durch die Dichtemessung bestimmt ist.

9.       Dichtemessung ohne systematische Fehler:

Die Bedeutung der sehr hohen erreichbaren Genauigkeit besteht insbesondere in der Eignung, Identität, Verunreinigungen oder Schwankungen in einer (Formulierungs-)Zusammensetzung sehr empfindlich anzeigen zu können. Die hier integrierte Dichtemessung ist - abgesehen vielleicht von der Magnetschwebetechnik - die überhaupt genaueste und korrekteste Technik zur Bestimmung der Dichte [DE 103 40 555] .

10.       Ausgabedaten im Prüfbericht:

Prüfberichte passen sich selbst an den jeweils vorliegenden Datenumfang an; unter Anderem: Referenzvergleich (Zielwert, relative und absolute Abweichung, Unterschied relativ zur Messunsicherheit),  über bis zu sechs Dimensionen, zur schnellen Orientierung über die Resultate. Ergebnisangaben zur jeweiligen Messgröße mit Unsicherheit, relative und absolute Standardabweichung, Mittelwerte oder Zeit- oder Temperaturgleichung mir Korrelationskoeffizient und Varianz, Temperaturkoeffizient, Vergleich mit „normalen“ Werten, prozentuale Gradientenangaben.
Bei mehrfachen Messungen werden Tabellen erzeugt zu Oberflächen­spannung, Dichte, Viskosität und Auslaufzeit mit Spalten zum relativer Zeitpunkt, Temperatur und Kennzahlenwert. Ferner wird bei der Oberflächenspannung zusätzlich die Lamellenhöhe und das Lamellenalter angegeben, bei der Dichte, die Dichteänderung und Dauer bei der Akquisition eines Messwertes; Zur Viskosität wird die Messdauer, das Zeitkriterium und die Abweichung zum Newtonischen Verhalten mitgeteilt und bei der Auslaufzeit der mittlere Volumenstrom und die am Messkörper nach Entleerung zurückbleibende Probenmenge.

Werden Viskositäten gemessen, die in den Angabebereich der "Auslaufbecher" (Ford-Becher) fallen, wird neben der kinematischen Viskosität die Umrechnung in  Engler- (°E) Seybold- und Redwood-Sekunden optional ausgegeben.

11.       Für Prüfberichte aktivierbare Diagramme:

Zu Oberflächenspannung, Dichte und Viskosität werden Temperatur- und Zeitverläufe (ggf. und wenn aktiviert) mit Einbeziehung von Referenzverläufen und/oder den besten Hits aus der Referenzdatenbank in jeweils einzelnen Diagrammen ausgegeben. Zur Viskosität können unter anderem die original Messdaten und die (Nicht-)Newtonischen Verläufe  dargestellt werden. Die Auslaufzeit wird in Volumenmesswerten und in Temperaturabhängigkeit zur Darstellung angeboten.

12.       Zusammenfassung:

Das OViD-Messverfahren ist konsistent und geschlossen. Es ist rückführbar und arbeitet definitionsgemäß zu den Grundgrößen Dichte, Viskosität und Oberflächenspannung. Durch systeminterne Nutzung der Daten erreicht es höchstmögliche Genau­igkeit, es bietet Kohärenz der Proben und Da­ten und ein Max­imum an Korrektheit. Die Mes­sung läuft automatisiert; sie ist einfach und komfortabel anwendbar und liefert für die QS, genauso wie für die Forschung und Anwendungstechnik, die wichtigsten Basisinformationen über den flüssigen Zustand.