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Rheologische Messtechnik

Messtechnik

 In der Rheologie untersucht man die Abhängigkeit der Gesetzmäßigkeiten der physikalischen und chemischen Struktur eines Stoffes. Viskosität ist ein rheologischer Hauptbegriff, ist also ein Synonym für Zähigkeit oder innere Reibung. Es wird der innere Widerstand beschrieben, den ein Stoff gegen das von äußeren Kräften verursachte Verschieben seiner Teilchen bzw. Volumenelemente aufbringt.

 

 

Man unterscheidet die Rheometer nach Art der Krafteinwirkung in der bzw. auf die zu messende Probe. In der folgenden Tabelle sind für einige Rheometertypen derartige Merkmale zusammengestellt.

 

Rotationsrheometer

Ein Meßkörper rotiert in einer Probe in einer Richtung um eine Achse.

Oszillationsrheometer

Ein Meßkörper schwingt in einer Probe um eine Mittel­lage.

Kapillarviskosimeter

Die Probe wird durch dünne Kapillaren gefördert und die Durchlaufzeit der Probe zwischen zwei Meßmarken ausgewertet.

Auslaufbecher

Die Probe läuft durch ein Loch nur durch die Schwerkraft.

Kugelfallviskosimeter

Es wird das Sinkverhalten von Kugeln in einem Glasrohr beobachtet. Die Sinkgeschwindigkeit der Kugel gibt ein Maß für die Viskosität der Probe.

MFI  /  MVI

Die Krafteinbringung erfolgt durch Gewichte. Gemessen wird der viskositätsäquivalente Schmelzindex (melt-flow- bzw. melt-volume-index).

 

Was wird mit den Geräten gemessen?

Rotations- und Oszillations- Rheometer eignen sich zur Messung aller Newtonscher und aller nicht Newtonscher Proben. Es wird die dynamische Viskosität unabhängig von der Probendichte bestimmt. Die Messungen können mit unterschiedlichen Messgeometrien durchgeführt werden, das sind Zylinder in Zylinder, Kegel Platte oder Platte Platte Geometrien (DIN 53 019 DIN EN 3219)

 

Rotationsrheometer

Die dynamische Viskosität h wird berechnet aus den Größen Schubspannung und Schergeschwindigkeit. Man erhält hierdurch die Fließkurve der Probe bzw. ihre Viskositätsfunktion. Besonders interessant ist, dass damit der Zusammenhang der Viskosität der Probe unter verschiedenen Bedingungen bestimmt werden kann.

 

Oszillationsrheometer

Hierbei wird die komplexe Viskosität errechnet. Die Besonderheit bei der Oszillationsmessung ist, dass die beiden Module G' (Speichermodul) und G" (Verlustmodul) (DIN 53 019 DIN EN 3219) getrennt bestimmt werden.Das ermöglicht die Bestimmung der Elastizität.

Hierbei bewegt sich das Meßsystem oszillierend und bringt eine Scherdeformation in die Probe ohne diese ins Fließen zu bringen. Das Schubmodul G* und die Schubnachgiebigkeit J beschreiben das Verhalten der Probe.

 

Kapillarviskosimeter

Kann nur bei Newtonschen Substanzen eingesetzt werden Die Probe wird durch dünne Kapillaren gefördert und die Durchlaufzeit der Probe zwischen zwei Meßmarken ausgewertet, es wird die kinematische Viskosität n bestimmt. Bauformen sind z.B. das Hochdruck- Kapillar- Rheometern, das Ostwald- Viskosimeter oder das Ubbelohde- Viskosimeter (DIN 51 562).

 

Auslaufbecher

Kann nur bei Newtonschen Substanzen eingesetzt werden. Die Probe läuft durch ein Loch nur durch die Schwerkraft. Mit diesen Rheometern wird die kinematische Viskosität n bestimmt. Hierbei wird die Durchgangszeit zwischen zwei Schranken bestimmt, die Auslaufzeit in Sekunden. Aus dieser Messzeit errechnet sich die Viskosität. Je länger die Messzeit desto dicker die Probe (bei gleichem Düsendurchmesser). (DIN 53 211/ DIN EN 2431)

 

Kugelfallviskosimeter

Kann nur bei Newtonschen Substanzen eingesetzt werden. Es wird die Laufzeit zwischen den beiden Messmarken bestimmt. Diese Zeit ist Maß für die Viskosität der Probe. (DIN 53 015).

 

MFI  /  MVI

Beim MFI Wert wird bestimmt wieviel Gramm Probe innerhalb von 10 Minuten durch eine Düse, beim MVI Wert wieviel Volumen (cm3) in 10 Min. austreten. melt-flow- bzw. melt-volume-index EN ISO 1133 ehemalig DIN 53 735).

 

Online Rheologie

Hierbei erfolgt die Viskositätsmessung direkt in der Herstellung, im Tank, Kessel oder in der Rohrleitung. Somit ist eine direkte Kontrolle oder ein Eingreifen während der Herstellung einer Probe möglich.

Anwender / Produkthersteller haben hierdurch die Möglichkeit gleich bleibende Qualität auch bei Variation der Rohstoffe festzustellen und können frühzeitig reagieren.

Ing. Büros / Planungsstellen können bei Anlagen (Erweiterungen oder Neuanlagen) durch rheologische Kenntnisse Rohrleitungen, Kühler und Fördereinrichtungen optimal auslegen.

 

Unabhängig hiervon gibt es eine Vielzahl von relativ messenden Geräten zur Bestimmung eines viskositäts äquivalenten Wertes.

 

 - Löffelviskosität ist ein Winkel der angegeben wird, wie schief man einen Löffel mit Brei halten kann, bis dieser vom Löffel rutscht.

 - Bostwick Geräte; hier wird die Viskosität in cm angegeben.

 - Krebs Geräte; hier wird mit einem speziellen Paddel gemessen.

um nur einige zu nennen.

 

Wir haben in unseren Laboratorien unterschiedliche Gerätetypen in verschiedensten Bauformen und können Ihnen somit zu Ihren Fragestellungen Antworen geben.