DE881111C - Verfahren und Apparat zur Messung der Dicke der sich zwischen zwei Glaskoerpern aus Fluessigkeiten bildenden Adsorptionsschichten - Google Patents

Description

• Verfahren und Apparat zur Messung der Dicke der sich zwischen zwei Glaskörpern aus Flüssigkeiten bildenden Adsorptionsschichten Flüssigkeiten, insbesondere solche mit polaren und/oder polarisierbaren Molekülen bilden an festen Wänden Adsorptionsschichten von besonderem physikalischen und chemischeniCharakter. Zwischen zwei festen Flächen nehmen solche Schichten schon bei geringen Drucken besondere Eigenschaften an, die von den Eigenschaften der unbeeinflußten Flüssigkeit sehr weit abweichen.
• Es ist wichtig, die Eigenschaften und die Dicken solcher Adsorptionsschichten zu bestimmen, da sie Aufschlüsse über die molekularen undAssociationszustände und die Zusammensetzung der Flüssigkeiten zu geben vermögen.
• Bei Schmiermitteln (Schmierölen u. dgl.) sind diese Adsorptionsschichten dadurch von großer Bedeutung, da sie infolge ihrer erhöhten Viskosität oder ihres schon festen Körpern gleichenden Verhaltens die reibenden Flächen (z. B. Lagerschale und Zapfen) wirksam voneinander getrennt zu halten und ihre Zerstörung zu hindern vermögen.
• Je größer der Gehalt der Öle an polaren und/oder polarisierbaren Molekülen ist und je höher die Fähigkeit zur Bildung von großen und druckbeständigen Molekülaggregaten ist, um so dicker und druckbeständiger sind die Zwischenschichten. Da aber die verschiedenen Öle sehr verschieden dicke Schichten bilden und der Wert der Öle sehr weitgehend von der Dicke solcher Schichten abhängt, ist es wichtig, zu messen, ob die Öle dünnere oder dickere Schichten bilden.
• Man kann gemäß der Erfindung die Dicke und Tragfähigkeit solcher adsorbierten Schichten zwischen zwei planparallelen Glasplatten messen. Zu dem Zwecke sprengt man diese beiden Glasplatten zunächst zusammen und mißt- ihre Dicke. Dann erzeugt man die Adsorptionsschicht zwischen den beiden Glasplatten und mißt wieder die Dicke der beiden Glasplatten plus adsorbierter Schicht. Aus der Differenz der beiden Messungen ergibt sich die Dicke der adsorbierten Schicht. Mit Hilfe eines Interferenzkomparators lassen sich diese feinen Messungen durchführen.
• Dieses Meßverfahren ist sehr zeitraubend und umständlich. Bequemer lassen sich nach der vorliegenden Erfindung Vergleichs messungen durchführen, wenn man die adsorbierte Schicht zwischen zwei Gläsern erzeugt, dann unter Druck nimmt und hierauf die Durchmesser der auftretenden Newtonschen Ringe auswertet. Es ist vorteilhaft, wenn von den beiden Gläsern das eine konkav und das andere konvex geschliffen ist. Zweckmäßig beleuchtet man mit einfarbigem Licht oder beobachtet durch ein gefärbtes Medium, z. B. eine farbige Glasplatte.
• Die Beobachtung erfolgt durch ein vergrößerndes optisches System, insbesondere ein Mikroskop, in dem für die Messung ein Raster angeordnet ist. In gewissen Fällen ist es zweckmäßig, in der Mitte des konvexen Schliffes eine kleine kreisrunde ebene Fläche anzuschleifen. Dann liegt nicht mehr der Scheitelpunkt des konvexen Schliffes, sondern der kreisrunde Rand des ebenen Anschliffes dem konkaven Schliffe am nächsten. Unter dem ebenen kreisrunden Anschliff treten. dann auch noch Newtonsche Ringe auf, die die Beobachtung und Messung verfeinern können.
• Der Gang der Untersuchung ist folgender: Man bringt von der zu untersuchenden Flüssigkeit auf den konkaven Schliff und senkt dann den konvexen Glaskörper so in die eingefüllte Flüssigkeit, daß ein Abstand von etwa I mm zwischen den Mittelpunkten der beiden Schliffe gewahrt bleibt. Dann wartet man bis Adsorptionsgleichgewicht eingetreten ist und läßt hierauf den konvexen Glaskörper in die Flüssigkeit, erforderlichenfalls unter Belastung, einsinken, so daß die zwischen den beiden Schliffen adsorbierte Schicht den gewünschten physikalischen Charakter angenommen hat. Bei Schmierölen ist es meistens wünschenswert, daß die adsorbierte Schicht festen Charakter annimmt.
• Zu diesem Zweck muß man den oberen Glaskörper -so stark belasten, daß an der engsten'Stelle zwischen den beiden Schliffen ein Druck von mehreren Atmosphären herrscht. Diesen Druck muß man eine Zeitlang aufrechterhalten, bis sich das Druck-Dicke-Gleichgewicht eingestellt hat. Sodann wird die Messung mit Hilfe der NewtonschenRinge vorgenommen.
• Die Lage und der Radius der Newtonschen Ringe gibt die Möglichkeit, die Dicke der Adsorptionsschicht zu bestimmen, weil man weiß, daß die unter einem Druck von einigen Atmosphären zwischen den beiden Schliffen aus Schmierölen adsorbierte und festgewordene Schicht so dick ist, daß der erste Newtonsche Ring, der ohne Schicht bei einer halben Wellenlänge liegt, etwa erhalten bleibt. Je dicker die adsorbierte Schicht ist, desto kleiner ist der Radius des innersten Newtonschen Ringes, und aus diesem Radius, aus der bekannten Differenz der Krümmungsradien beider Glasschliffe und dem Brechungsindex der Flüssigkeit, kann man genau berechnen, wie dick die Adsorptionsschicht zwischen den Scheitelpunkten der sphärischen Flächen ist.
• Die unter Druck adsorbierten Schichten haben die Eigentümlichkeit, nach Aufheben des Druckes allmählich andere Flüssigkeitsteile anzusaugen und dadurch dicker zu werden. Diese allmähliche Änderung der Schichtdicke kann man an dem Wandern, d. h. an dem allmählichen Kleinerwerden der Newtonschen Ringe messend verfolgen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Bestimmung der Dicke und damit der Tragfähigkeit von zwischen zwei festen Flächen adsorbierten Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß die adsorbierte Schicht zwischen zwei Gläsern erzeugt wird, dann unter Druck genommen wird und daß ferner die Durchmesser der auftretenden Newtonschen Ringe ausgewertet werden.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Gläsern das eine konkav und das andere konvex geschliffen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein vergrößerndes optisches System zur Beobachtung der Newtonschen Ringe benutzt wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungshalbmesser des zur Aufnahme der zu prüfenden Flüssigkeit dienenden konkav geschliffenen Glaskörpers etwas größer ist als der Krümmungshalbmesser des konvexen Glaskörpers.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des konvexen Schliffes eine kleine ebene Fläche angeschliffen ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gläser, zwischen deren Schliffen die adsorbierte Schicht erzeugt wird, auf ihren anderen freien Seiten einen Schliff tragen, durch welchen die beiden Gläser in das Vergrößerungssystem einbezogen werden können.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Newtonschen Ringe ein Raster dient.