Rheometer

Messen der rheologischen Eigenschaften von Materialien mithilfe eines Rheometers

Die Rheologie ist definitionsgemäß die Wissenschaft des Fließ- und Verformungsverhaltens von Materie. Diese Wissenschaft stellt die Zusammenhänge zwischen Kraft, Verformung und Zeit dar.  

Ein Rheometer ist ein Gerät zur Messung der rheologischen Eigenschaften von Materialien.

Rheometrie oder Viskosität

Im Gegensatz zu einem Viskosimeter, mit dem lediglich die Viskosität eines Fluids in einer begrenzten Breite von Bedingungen gemessen werden kann, können mit einem Rheometer die Viskosität und die Elastizität nichtnewtonscher Materialien unter einer Vielzahl an Bedingungen gemessen werden. 

Zu den wichtigsten Eigenschaften, die mit einem Rheometer gemessen werden können, gehören:

  • Viskoelastizität
  • Fließgrenze
  • Thixotropie
  • Dehnviskosität
  • Einhaltung der Vorschriften 
  • Belastungs-Erholungs-Verhalten

Mit Rheometern können auch relevante Parameter verarbeitet werden, wie z. B. Strangaufweitung und Schmelzbruch. 

Arten der Rheometrie

Pulverrheometrie

Wie funktioniert es?

Eine Pulverprobe wird einem kontrollierten Durchfluss oder Verdichtung innerhalb einer Testkammer unterzogen, um ihre dynamischen Eigenschaften, Scher- und Schütteigenschaften zu bewerten. Durch die Messung des Bewegungswiderstands unter verschiedenen Bedingungen werden Daten zur Fließfähigkeit, Kohäsion und Komprimierbarkeit ermittelt. Die angewendeten Belastungen und die daraus resultierenden Verhaltensweisen simulieren reale Verarbeitungsumgebungen und tragen so zur Optimierung der Handhabung, des Transports und der Formulierungsleistung bei.

Das Pulverrheometer FT4 misst den Fließwiderstand des Pulvers auf einzigartige Weise. Dazu wird eine Präzisionsklinge verwendet, die sich dreht und nach unten bewegt. So wird ein kontrolliertes Strömungsverhalten erzeugt. Der Widerstand der Klinge gibt an, wie leicht sich die Partikel im Verhältnis zueinander bewegen, was auf Schütt-Fließeigenschaften hinweist.

Wozu ist ein solches Gerät nützlich?

  • Beurteilung der Fließfähigkeit: Misst, wie leicht Pulver unter verschiedenen Bedingungen (Druck, Temperatur) fließen können
  • Qualitätskontrolle: Stellt sicher, dass Pulver die Spezifikationen für Konsistenz und Fließeigenschaften für die Produktqualität erfüllen
  • Prozessdesign und -optimierung: Verbessert die Handhabung, Verdichtung und Fertigungsprozesse von Pulver.
  • Handhabung von Pulver: Verhindert Blockierungen, Trennung und Unstimmigkeiten bei Lagerung oder Transport
  • Vorhersage des Verhaltens: Testet Pulver unter verschiedenen Bedingungen, um deren Leistung vorherzusagen
  • Materialcharakterisierung: Analysiert Eigenschaften wie Kohäsivität, Partikelgröße und Feuchtigkeitsgehalt
Kapillarrheometrie

Wie funktioniert es?

Eine Probe wird unter hohem Druck durch einen Zylinder oder eine Düse mit genau bekannten Abmessungen gezwungen. Der Druckabfall über den Zylinder bzw. die Düse wird gemessen. Aus diesem Druckabfall ergibt sich das Verhältnis zwischen Druck und Durchflussmenge, und aus diesem Verhältnis wiederum kann die Viskosität des Fluids berechnet werden. Temperatur und Scherrate können genau gesteuert werden, um das interessierende Prozessumfeld nachzubilden.

Wozu ist ein solches Gerät nützlich?

  • Messung der Viskositätsprofile von Suspensionen und Aufschlämmungen mit relativ großen Partikeln bei hohem Partikelgehalt. Beispiele aus der Industrie sind Polymerschmelzen, Keramikschlämme, Lebensmittel, Farben und Beschichtungen.
  • Bei Kapillarrheometern können sehr hohe Kräfte eingeprägt werden. Das Verhalten bei hohen Scherraten ist für viele Industrieprozesse wie Extrudieren und Sprühlackieren von größter Bedeutung.
  • In bestimmten Fällen stellt die für eine Kapillarrheometrie benötigte Menge an Probenmaterial von ca. einem Liter für die Erstellung einer Fließkurve eine Einschränkung dar.

Unsere Rheometrie-Lösungen

FT4-Pulverrheometer

FT4-Pulverrheometer

Analysieren der Fließeigenschaften und des Pulververhaltens

Das FT4 misst den Fließwiderstand des Pulvers. Dazu wird eine Präzisionsklinge verwendet, die sich dreht und nach unten bewegt. So wird ein kontrolliertes Strömungsverhalten erzeugt. Der Widerstand der Klinge gibt an, wie leicht sich die Partikel im Verhältnis zueinander bewegen, was auf Schütt-Fließeigenschaften hinweist.

Hauptmerkmale:

  • Simulationsmöglichkeiten von Pulververarbeitungsbedingungen (konsolidierte, mäßig beanspruchte, belüftete oder verflüssigte Proben)
  • Dynamische Analyse des Pulverflusses, der Schütt- und Schereigenschaften mit Pulvercharakterisierung
  • Hochempfindlich, ermöglicht hervorragende Differenzierung der Pulverklassifizierungen