Definition und Prinzip
Die Blasenpunktmethode ist die am häufigsten verwendete Methode zur Bestimmung der Porengröße. Sie beruht auf der Tatsache, dass bei einer gegebenen Flüssigkeit und Porengröße mit konstanter Benetzung der Druck, der erforderlich ist, um eine Luftblase durch die Pore zu drücken, umgekehrt proportional zur Größe des Lochs ist.
Die Theorie der Kapillarität besagt, dass die Höhe einer Wassersäule in einer Kapillare indirekt proportional zum Kapillardurchmesser ist.
Oberflächenspannungskräfte halten das Wasser in der Kapillare hoch, und je kleiner ihr Durchmesser wird, desto höher wird das Gewicht in der Wassersäule. Das Wasser kann mit einem Druck, der der Höhe der Wassersäule entspricht, wieder nach unten gedrückt werden. Durch die Bestimmung des Drucks, der notwendig ist, um Wasser aus der Kapillare zu drücken, kann der Durchmesser der Kapillare berechnet werden.
In der Praxis kann die Porengröße des Filterelements bestimmt werden, indem man das Element mit der Flüssigkeit benetzt und den Druck misst, bei dem der erste Blasenstrom aus der Oberseite des Elements austritt.
Verfahren
Das Verfahren für den Bubble-Point-Test ist in der Methode F316 der American Society for Testing and Materials Standard (ASMT) beschrieben.
Die Oberseite des Filters wird mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht, die Unterseite mit Luft, der Filterhalter wird an eine Quelle mit reguliertem Druck angeschlossen. Der Luftdruck wird allmählich erhöht und die Bildung von Blasen auf der Flüssigkeitsseite festgestellt. Bei einem Druck unterhalb des Blasenpunktes passiert das Gas den Filter nur durch Diffusion, aber wenn der Druck hoch genug ist, um die Flüssigkeit aus den Poren zu verdrängen, beginnt die Massenströmung und es werden Blasen sichtbar.
Der anfängliche Blasenprüfdruck bestimmt die Größe (und Lage) des größten Lochs, der Druck am offenen Blasenpunkt bestimmt die mittlere Porengröße des Elements. Letztere kann sowohl von der Fließgeschwindigkeit als auch vom Druck beeinflusst werden.
Die theoretische Beziehung zwischen diesem Übergangsdruck und dem Blasenpunktdruck ist:
D = (4g x cos q) / P
wobei:
P = Blasenpunktdruck
g = Oberflächenspannung der Flüssigkeit (72 dyn/cm für Wasser)
q = Kontaktwinkel zwischen Flüssigkeit und Festkörper (der für Wasser im Allgemeinen als Null angenommen wird)
D = Durchmesser der Pore
Da die Poren in einem praktischen Filterelement wahrscheinlich nicht wie Kapillarröhren geformt sind, muss ein Formkorrekturfaktor K in die Formel eingesetzt werden.
Da g und q konstant sind, kann die Formel vereinfacht werden, indem man einen empirischen Faktor K1 einführt, der vom Filtermaterial und der Form der Mitarbeitereinheiten abhängt:
D = K1 / P
D ist wiederum der maximale mittlere Durchmesser der Poren in mm.