Konsistenz / Textur / Eindringwiderstand - Methode M20c

IMETER bietet mit der Methode N°20 das Gerüst für Einheitsmethoden zur Gestaltung, Ausführung und Auswertung von Penetrationsmessungen.

Deformierbares Material

Wird mit einer Nadel auf ein Probenmaterial Druck ausgeübt, kann sie ab einer bestimmten Kraft eindringen. Die Probe kann sich elastisch der Deformation entgegenstemmen, inhomogene Härteverläufe entlang der Eindringtiefe zeigen und sich über die Zeit, über Temperaturänderungen und Deformationsgeschwindigkeiten spezifisch verhalten. 

Diese Sachverhalte können mit der IMETER Methode N°20 untersucht werden. Der einfach gehaltene Grundaufbau ermöglicht es, die geeignete Methode zur Prüfung jeweiliger Materialien herauszufnden. - Je einfacher eine Prüfsituation beschreibbar ist, desto aussagakräftiger, haltbarer und vergleichbarer sind die Ergebnisse und Schlußfolgerungen, die gezogen werden dürfen.

Die IMETER-Methode N°20 "Auto-Gillmore-Needle" dient zur Untersuchung der Kräfte, die beim Eindringen in Stoffe auftreten können. Die variantenreiche Methode beruht darauf, dass ein zylinderförmiger Eindringkörper auf eine Probe einwirkt und durch Druck und Geschwindigkeit in sie eindringt. Der Aufbau ist so gestaltet, dass eine Überlastung der empfindlichen Wägezelle nicht erfolgen kann (vgl. Abb.1). Man hat natürlich auch die Freiheit, die Vorlagenform und den Eindringkörper abzuändern. Es kommt auf die Aufgabe an - denn die Möglichkeiten der Anpassung sind vielfältig. Die Adaption an eine gewünschte Fragestellung und Genauigkeit wird durch die Umstände festgelegt, indem entsprechend konditionierte Proben und passende Eindringkörper und Handhabungen zum Einsatz kommen.

Die IMETER-Methode M20 liefert (ggf.) neben metrologisch abgeleiteten Viskositätsmesswerten auch die Kennwerte zur Objektivierung klassischer Konsistenzeigenschaften auf der Basis von SI-Einheiten. Sie verbindet die Eigenschaften Härte mit Viskosität und macht speziell eine durch den Messeingriff ungestörte Beobachtung von zeitlichen Eigenschaftsausbildungen zugänglich (härten, erweichen, gelieren etc.). Bei stabilen Proben liefert die mehrfache Wiederholung des Messvorgangs Mittelwerte bzw. eine Aussage über die Einheitlichkeit der Probe. Neben Anpassungen durch Merkmale des Aufbaus, erlaubt besonders auch die Software, unerhört frei gestaltbare Abläufe anzuwenden.

 

Beispiele zur Texturmessung

c TexturKonfet

Abb.3: Diagrammvergleich des Eindringwiderstands von Messungen an vier ähnlich harten Materialien. Der Eindringwiderstand bzw. der jeweils stirnseitig wirkende Druck wird als Funktion der Eindringtiefe dargestellt (alle Kurven bei gleicher Eindringgeschwindigkeit). Es handelt sich bei der roten Kurven um einen PUR-Schaumstoff (hart), bei Blau um Lakritze, bei Grün um "Konfekt" und bei Ocker um Fruchtgummi.

 c TexturKonfet2

Abb.4: Daten aus vorigem Diagramm Abb.3., jetzt auf logarithmierten Achsen abgebildet. -- Wenn man ein wenig "physikalischer Synästet" ist, kann man  fast den Eindruck gewinnen, man beiße in Lakritze, Fruchtgummi und Konfekt hinein. Oder?

PDF zur Konsistenz von Schaumstoff

 

 

cSkizze-Prnzp-GillmoreNeedleII

Abb.1: Skizze zum Prinzip der Methode 20 - ausgerüstet für die Bestimmung von Mittelwerten an je unbeprobten Stellen eines Materials, das auf einem Drehteller vorgelegt werden kann.

.3Gillmore Tc

Abb.2: Temperiete und gekapselte Probenvorlage - sie verhindert Austrocknung bzw. erlaubt auch die Luftfeuchte hoch zu halten. (Probenvorlage verkaplselt)

 

 


5Gillmore simple visko

Abb.5: Aufbau einer temperierten Probenvorlage für konzentrische Penetration (=>für korrektere Viskositätsangabe)

 

 

 c schaumHaerte2

Abb.6: Schaum (zerfallend)  - die "Härte" von Rasierschaum wurde  über ca. 100 Minuten hinweg verfolgt (blaue Markierungen). Einige Stunden später wurde die Messung fortgesetzt (rote Werte­gruppe im Diagramm). - Neben der Abnahme der Spannung kann bei Schäumen im Ergebnis z.B. auch die jeweilige Abnahme der Schaumhöhe ausgegeben werden. 

PDF zur Zerfallsgeschwindigkeit von SeifenschaumSchaumhärte

 

 

 

c ZwiebelHaerteprofil

Abb.8: Zwiebel Textur - Spannungsverläufe bei der mehrfachen Penetration einer Speisezwiebel: Vor jeder Schale steigt die Spannung an und fällt dann wieder ab. Da die Schichten zwischen den Schalenhäute ungleichmäßig mächtig sind, erscheinen die „Peaks“ dementsprechend in der Tiefe versetzt. Nur die erste Schale hat eine gleichbleibende Dicke und die zweite ist härter.

PDF zur Härteprofil-Konsistenz/Textur einerZwiebel

6Gillmore-Schaum

Abb.7: Schaummessung - Die Empfindlichkeit bei der Messung der Schaumfestigkeit kann sehr einfach durch die Dicke des Eindringkörpers eingestellt werden.

c Gipspulver

Abb.9: Gipspulver - Wie tief eine Last in ein Pulver eindringt, Kompressibilität von Pulvermaterialien, Kraft zum Verdichten... . Hier beispielhaft, locker geschüttetes Gipspulver. 

PDF zur Konsistenz/Textur von Gipspulver