OECD TG 115 ist die Norm „Surface Tension and Interfacial Tension of Aqueous Solutions“, d. h. Oberflächen- und Grenzflächenspannung wässriger Lösungen, die im Rahmen von Abschnitt 1 (Physikalisch-chemische Eigenschaften) der OECD-Prüfrichtlinien für die Prüfung von Chemikalien enthalten ist.
Oberflächenspannung wird definiert als die Kraft pro Längeneinheit, die an der mit Luft in Kontakt stehenden Oberfläche einer Flüssigkeit wirkt, und wird üblicherweise in der Einheit mN/m angegeben. Die Grenzflächenspannung hingegen ist die Spannung, die an der Grenzfläche zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten entsteht. Die OECD TG 115 zielt insbesondere auf die Bestimmung der Oberflächenspannung (Grenzfläche zu Luft) von wässrigen Lösungen sowie der Grenzflächenspannung zwischen Wasser und einer nicht mit Wasser mischbaren Flüssigkeit ab.
Das Grundprinzip der Prüfung besteht in der Messung der Oberflächen- oder Grenzflächenspannung einer wässrigen Lösung der Prüfsubstanz bei einer bestimmten Temperatur. Bei oberflächenaktiven Stoffen nimmt die Spannung mit steigender Konzentration ab und stabilisiert sich im Bereich der kritischen Mizellenkonzentration (CMC). Daher werden die Messungen in der Regel in Form einer Konzentrationsreihe durchgeführt.
OECD TG 115 schreibt keine bestimmte Methode vor, sondern lässt die Verwendung geeigneter und validierter Methoden zu. Zu den gängigen Methoden gehören:
Ringmethode (du Noüy-Ring):
- Ein Platin-Iridium-Ring wird von der Flüssigkeitsoberfläche nach oben gezogen und die Abreißkraft gemessen
- Wird häufig bei der Messung der Oberflächen- und Grenzflächenspannung verwendet
- Es werden Korrekturfaktoren in Abhängigkeit von der Ringgeometrie und der Benetzung angewendet
Plattenmethode (Wilhelmy-Platte):
- Eine Glas- oder Platinplatte wird in die Flüssigkeit eingetaucht und die einwirkende Kraft gemessen
- Bietet hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit bei der Messung der Oberflächenspannung
- Der Kontaktwinkel und die Sauberkeit der Platte sind von entscheidender Bedeutung
Tropfenvolumen-/Tropfengewichtsmethode:
- Das Volumen oder das Gewicht eines aus einer Kapillare tropfenden Tropfens wird gemessen
- Die Oberflächen- und Grenzflächenspannung wird berechnet
- Erfordert bei viskosen oder oberflächenaktiven Lösungen eine sorgfältige Anwendung
Pendent-Drop- und Spinning-Drop-Verfahren:
- Die Spannung wird durch optische Analyse des Tropfenprofils bestimmt
- Die Spinning-Drop-Methode eignet sich insbesondere für sehr niedrige Grenzflächen-Spannungen
Weitere Methoden:
- Andere validierte Techniken, die mit geeigneten Referenzsubstanzen kalibriert wurden
Die in der Studie berichteten grundlegenden Parameter sind:
- Oberflächenspannung (mN/m) und/oder Grenzflächen-Spannung (mN/m)
- Testkonzentration und Konzentrationsreihe
- Messtemperatur (°C)
- Angaben zur verwendeten Methode und zum Gerät
- Für die Grenzflächenspannung verwendete nicht mischbare Flüssigkeit (z. B. n-Hexan, Cyclohexan)
- Gegebenenfalls CMC-Wert und pH-Wert
- Daten zur Messunsicherheit und Wiederholbarkeit
Warum wird der Test durchgeführt?
Die OECD TG 115 wird zu folgenden wissenschaftlichen und regulatorischen Zwecken durchgeführt:
- Charakterisierung der Oberflächaktivität: Bestimmung des Potenzials der Testsubstanz zur Verringerung der Oberflächenspannung sowie ihres oberflächenaktiven Verhaltens
- CMC-Bestimmung: Bestimmung der kritischen Mizellenkonzentration bei oberflächenaktiven Stoffen; dieser Wert ist für die Formulierung und das Umweltverhalten von Bedeutung
- Vorhersage des Umweltverhaltens: Die Oberflächenspannung liefert Vorhersagen über das Filmbildungs-, Verteilungs- und Bioverfügbarkeitsverhalten des Stoffes auf der Wasseroberfläche
- Konzeption von Ökotoxizitätstests: Liefert Informationen für die Auswahl der Testkonzentrationen und die Dosierung bei Tensiden
- Formulierung und Produktleistung: Bewertung der Eigenschaften als Waschmittel, Emulgator, Netzmittel und Dispergiermittel
- Einstufung und Kennzeichnung: Tensideigenschaften werden in einigen regulatorischen Rahmenwerken zur Einstufung des Stoffes herangezogen
- Qualitätskontrolle: Überwachung der Konsistenz von Rohstoffen, Zwischenprodukten und Endprodukten in Produktionsprozessen
- Wichtungsansatz: Beitrag zur ganzheitlichen Bewertung des Stoffes in Verbindung mit anderen physikalisch-chemischen, toxikologischen und umweltbezogenen Daten
Die OECD-Testrichtlinie 115 ist keine eigenständige Toxizitäts- oder Gefahrenbewertung.
Sie liefert eine physikalisch-chemische Charakterisierung; die Ergebnisse sollten in Verbindung mit anderen physikalisch-chemischen Eigenschaften, toxikologischen Daten und einer Expositionsbewertung interpretiert werden.
Als Nano-Test führen wir die Bestimmung der Oberflächen- und Grenzflächenspannung im Rahmen der OECD TG 115 mit wissenschaftlicher Sorgfalt auf der Grundlage unserer akkreditierten Laborinfrastruktur und unseres Qualitätsmanagementsystems durch. Unser Leistungsumfang umfasst Folgendes:
Methodenauswahl und Validierung
Auswahl der geeigneten Methode (Ring, Platte, Tropfenvolumen, hängender/rotierender Tropfen) entsprechend den Eigenschaften der Prüfsubstanz (Oberflächenaktivität, erwarteter Spannungsbereich, Viskosität) und den regulatorischen Anforderungen
Validierung der ausgewählten Methode und Verifizierung mit geeigneten Referenzsubstanzen (z. B. reines Wasser, Referenzlösungen für oberflächenaktive Stoffe)Bewertung und Berichterstattung der MessunsicherheitDokumentation der methodenspezifischen Einschränkungen und Anwendungsbedingungen
Für Informationen zur Methodenauswahl, zur Gestaltung von Konzentrationsreihen, zu den Probenannahmekriterien, zum Prüfplan und zu den Berichtsprozessen für Ihre Oberflächen- und Grenzflächenspannungsbestimmungen gemäß OECD TG 115 können Sie sich gerne an Nano-Test wenden.