Viskosität, Viskosimeter, Viskosimetrie, Messgerät

Viskosität, Rheologie

Übersicht der IMETER - Methoden zur Viskositätsmessung und Rheometrie

Für die Messung der Viskosität stellt IMETER drei unterschiedliche Methoden zur Verfügung (IMETER Methoden Nr.5, 6 und 20). Gemeinsam ist allen Verfahren, dass sie in einem weiten Temperaturbereich angewendet werden können, metrologisch auf Grundgrößen (Weg/Zeit/Kraft) rückgeführt werden und auch mit kleinen Probenmengen auskommen.

IMETER Methode	Messbereich	Prinzip	Kurzcharakteristik
OViD (M6)	0.2 - 1000 mPa·s	Niederdruck Kapillarviskosimeter	Für Newtonsche Fluide liefert OViD die kinematische und dynamische Viskosität sowie die exakte Dichte (und die Oberflächenspannung).
DiVA (M5)	10 - 500000 mPa·s	"Fallkörper" oder "Viskowaage", Strömung in einem Ringspalt	Für alle tropfbare Fluide bestimmt DiVA die kinematische und dynamische Viskosität sowie die Dichte. Die Schergeschwindigkeit ist definiert und kann variiert werden (Rheometerfunktionen).
Gillmore (M20)	10 - 10¹² Pa·s	Zylinderpenetration, Strömung in einem Ringspalt	Von flüssig bis fest - Sehr einfache Handhabung, auch Messungen mit sehr wenig Probensubstanz (50mg) sind möglich. Rheometerfunktionen. Übergang zur Festkörperprüfung (Härte) und Konsistenzcharakterisierung (Texturmessung)

Die Verfahren sind in einer Messung wiederholbar - d.h. eine Messung besteht dann aus mehreren Einzelmessungen an der selben Probe. Damit können Mittelwerte bestimmt werden und die sich ergebende Standardabweichung charakterisiert die Messung bzw. die Probe zusätzlich und genauer. Wenn zwischen den Widerholungen eine Zeit vergeht, erhält man die Stabilität, wird die Temperatur geändert, erhält man die Temperaturkoeffizienten der Viskosität (...), wird die Probe selbst verändert - etwa durch Zugabe von Additiven - kann die Abhängigkeit der Viskosität von der Zusammensetzung ermittelt werden oder man optimiert Formulierungen ... . So können verschiedene Fragestellungen in Forschung und Produktentwicklung oft recht einfach bearbeitet werden. Die IMETER-Methoden zur Viskositätsmessung und Rheometrie sind vergleichsweise einfach anwendbar. Die Standardverfahren sind für Aufgaben in der Qualitätssicherung konzipiert. Ein großartiger Kursus, um sie auszuführen, ist nicht notwendig. Die Verfahren laufen automatisch ab und benötigen wenig Arbeitszeit; die Unterhaltskosten tendieren gegen Null (die Wägezelle justiert sich selbst). Und über dies sind die Vorrichtungen recht robust und ausgesprochen einfach zu reinigen.
Abb.1: Ringspalt (RS) in einem OViD-Messkörper (M6) - für niederviskose Fluide. <Im Vergleich zu Kreislochkapillaren ist die laminare Flußmenge sehr viel größer - das hat Vorteile!. Zur Reinigung wird der 'Kern' einfach herausgedrückt>	Abb.2: Ringspalt bei DiVA (M5) zwischen Messkörper und Gefäßwand - für mittelviskose Fluide. <Geschwindigkeit und Spaltweite sind sehr einfach veränderbare Variable!>	Abb.3: Ringspalt bei Gillmore (M20) zwischen Eindringzylinder und Gefäßwand - für hochviskose Fluide. <Neben der Ringspaltströmung rücken je nach Ausführung/Probe andere Kräfte in den Vordergrund. Am "Ende" wird aus der Viskositätsbestimmung die Messung der Härte>
Als physikalische Grundlage der Viskosimetrie ist die Strömung im Ringspalt interessant. Auf der gleichen Grundlage, die bei Röhren zur Gleichung von Hagen-Poiseuille führt, erhält man eine analoge Formulierung für Strömungen im Ringspalt: So ergibt sich bei DiVA (IMETER Methode 5) die Viskosität (η) aus der stationären Kraft (F) durch die Bewegung des Zylinders (Radius r_i) mit der Geschwindigkeit v im Rohr mit dem Radius r_a (→ Herleitung, Fehlerbetrachtung und Diskussion). Wie aus der Skizze (Abb 2) ersichtlich, ist die Anordnung denkbar einfach und ebenso leicht entsprechend der Anforderungen zu skalieren. Nutzen Sie unser Angebot für Mess- und Prüftechnik. Wir sind in der Lage Mess-, Prüf- und Regeleinrichtungen entsprechend der Aufgaben auszulegen und passgenau einzurichten!

Links zu den Themen

OViD (M6)

Gillmore (M20)

Kalibrierung der Viskosität

z.B. Ablauf einer Produktprüfungen

Herleitung der Ringspaltgleichung (Fehlerbetrachtung und Diskussion)

intelligenter messen.

Aktualisierung 10. Februar 2011

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