Kapilární porometr pro charakterizaci průtočných pórů

Kapilární kapalinové porometry slouží pro charakterizaci distribuce velikosti průtočných pórů a permeability filtrů, membrán, nanovlákenných i netkaných textilií, ale i dalších porézních materiálů jako jsou keramika, dutá vlákna, sintrované kovové filtry či speciální papíry.

Princip měření kapilárními porometry spočívá v řízeném vytlačování smáčecí kapaliny z pórů materiálu pomocí postupně zvyšovaného tlaku vzduchu (typ vzduch-kapalina) či kapaliny (typ kapalina-kapalina). Jakmile je kapalina vytlačena, plyn (nebo druhá kapalina) začne proudit skrz nyní otevřené póry. Tento proces popsaný Laplaceovou rovnicí umožňuje určit distribuci velikosti pórů a měřit průtok (vyhodnotit permeabilitu). Moderní porometry jsou navrženy tak, aby pokrývaly široký rozsah velikostí pórů – od nanometrového měřítka v porometru typu kapalina-kapalina (2 nm až 1 µm) až po mikrometrové měřítko v porometrech plyn-kapalina (13 nm až 500 µm).

Moderní porometry dodávané značkou Porometer.com využívají pokročilé metody k dosažení vysoké přesnosti a spolehlivosti výsledků. V nabídce mají řadu různých modelů a s pomocí svých aplikačních techniků umí jako jediní experti na trhu poradit s výběrem nejvhodnějšího modelu a to na základě měření vašich typických vzorků a dominantního využití ve výzkumu a vývoji či kontrole kvality.

Mezi klíčové výhody značky Porometer patří:

• Nejširší a ucelené portfolio modelů

V nabídce jsou modely pro testování defektů (Bubble point = Porolux BP), dále rychlé skenovací modely Porolux Cito, modely pro výzkum a vývoj se stabilními tlakovými kroky Porolux Revo i porometry kapalina-kapalina PoroLiq a to vše v různých tlakových rozmezích.

• Uživatelsky přívětivý software

Moderní porometry jsou vybaveny softwarem, který nejen automaticky provádí výpočty, prezentuje data v přehledné a srozumitelné formě, ale také exportuje výsledky i vícero měření do jedné tabulky.

• Lokální podpora pro zaručenou spokojenost

Zkušený aplikační tým je připraven provést školení, konzultovat výsledky a pomoci s vývojem metodiky pro konkrétní typ vzorku – aneb prodejem jejich podpora nekončí.

Fáze měření kapilárními porometry:

1. Příprava vzorku a smáčení

Příprava vzorku spočívá ve vyražení či opracování na požadovanou velikost. V nabídce je vícero rozměrů držáků vzorků.
Měření začíná zaplněním porézního materiálu vhodnou smáčecí kapalinou. Tato kapalina je vybrána na základě jejích známých povrchových vlastností a schopnosti zcela vyplnit póry. Ať už se používá metoda plyn-kapalina nebo kapalina-kapalina, dosažení úplného a konzistentního nasycení je klíčové pro přesná měření.

2. Řízené zvyšování tlaku

Po navlhčení se vzorek umístí do porometru, kde se postupně aplikuje kontrolovaný tlak plynu nebo kapaliny. Například řada POROLUX™ Cito používá metodu skenování tlakem, zatímco řada POROLUX™ Revo využívá patentovanou metodu stabilizace tlakového kroku, která zvyšuje přesnost a opakovatelnost měření a umožňuje provádět pokročilé výpočty.

3. Stanovení největšího póru (Bubble point)

Tekutina začne proudit vzorkem, jakmile tlak vzroste a síla překoná kapilární síly udržující smáčecí kapalinu v největších pórech. Při tomto tlaku – tzv. bublinovém bodě (bubble point) – největší póry či často defekty začnou propouštět plyn nebo druhou kapalinu, což vede k detekci prvotního průtoku.

4. Měření průtoku s postupným uvolňováním pórů a analýza dat

S pokračujícím zvyšováním tlaku se další póry zbavují kapaliny.a porometr neustále zaznamenává průtok přes vzorek jako funkci použitého tlaku. Záznam měření se zaplněnými póry kapalinou se nazývá mokrá křivka po níž typicky následuje měření suché křivky. Pomocí zaznamenaných dat a známých vlastností smáčecí kapaliny software přístroje vypočítává velikosti pórů na základě Laplaceovy rovnice. Výsledkem je podrobná distribuce velikosti pórů.

Porometry vyhodnocují následující klíčové vlastnosti:

• Distribuce velikosti pórů

Hlavní výsledek měření, který ukazuje rozsah a četnost různých velikostí pórů v materiálu. Distribuční křivka pomáhá uživatelům pochopit rovnoměrnost a variabilitu porézní struktury. Zároveň se z ní vyhodnocuje velikost největšího, středního průtočného a nejmenšího póru, volitelně lze vyhodnocovat i percentily průtoku.

• Tlak úniku první bubliny (Bubble Point Pressure)

Tento parametr představuje tlak, při kterém dochází k prvnímu průniku plynu nebo sekundární kapaliny, což odpovídá největší velikosti póru či defektu. Jde o kritický údaj pro aplikace, kde maximální velikost póru ovlivňuje výkon, například u filtračních systémů. Toto měření je definováno pro vizuální kontrolu v normě ASTM F316, nadto má software v nabídce různé definice určení tohoto tlaku při splnění uživateli vyhovující podmínky a výsledky všech podmínek SW exportuje do výsledného reportu.

• Propustnost či permeabilita

Měření vyhodnocuje, jak snadno vzduch či kapalina prochází materiálem poté, co byly póry zbaveny kapaliny. Propustnost je klíčovým ukazatelem odporu k toku plynu či kapaliny materiálem v aplikacích, jako je filtrace.

• Celková otevřená porozita, celkový počet a plocha pórů

Tyto vlastnosti lze vypočítat jenom díky přesnějšímu měření v přístrojích s pantentovanou technologií stabilizace tlakového kroku (Porolux Revo). Celková otevřená porozita se vypočte jako celkový objem průtočných pórů vzhledem k celkovému objemu materiálu.

Shrnutí porometrické technologie

Jedná se o základní nástroj moderní analýzy průtočných pórů různých filtračních materiálů a membrán, poskytující jedinečný pohled na mikrometrové a nanometrové pórovité struktury, které určují výkonnost v mnoha filtračních a separačních aplikacích. Díky přesnému měření distribuce velikosti pórů, bublinového bodu, propustnosti a celkové porozity poskytují tyto přístroje detailní informace potřebné pro kontrolu kvality a výzkum.

Pro více informací o této technologii a inovativních produktech navštivte www.porometer.com, další způsoby charakterizace najdete v článku Analyzátory pro nanovlákna a netkané textilie.