Rheometer oder Viskosimeter?

Rheometer oder Viskosimeter?

Die Entscheidung, ob ein Viskosimeter oder ein Rheometer gekauft werden soll, ist nicht immer einfach. Dieser Leitfaden zeigt Ihnen die Unterschiede auf und erklärt, weshalb ein Rheometer für Ihre Anwendungen besser geeignet sein könnte.  

Die Entscheidung, ob ein Viskosimeter oder ein Rheometer gekauft werden soll, ist nicht immer einfach. Dieser Leitfaden zeigt Ihnen die Unterschiede auf und erklärt, weshalb ein Rheometer für Ihre Anwendungen besser geeignet sein könnte.  

Was ist der Unterschied?

In einem Viskosimeter wird üblicherweise ein mechanisches Lager verwendet, das die Geschwindigkeit und Drehmomentfähigkeit des Gerätes begrenzt, während in einem Rheometer ein reibungsarmes Luftlager eingesetzt wird. Das bedeutet, dass ein Viskosimeter die Lösung für Material-, Prozess oder Produktionsprüfungen sein kann, die einfache Fließmessungen an Newtonschen Flüssigkeiten erfordern (d.h. Materialien, bei denen die Viskosität scherratenunabhängig ist). Die Leistungsfähigkeit eines Rheometers erlaubt jedoch eine weitaus breitere Charakterisierung des Fließenverhaltens, der Verformung und sogar der Klebrigkeit eines Materials (für Newtonsche sowie für Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten). 

Viskosimeter sind in tragbaren Ausführungen erhältlich und somit für Feld- und Ferntests einsetzbar. Rheometer sind jedoch vielseitiger und bieten einen größeren dynamischen Bereich für die Regel- und Messparameter, wobei diese Flexibilität im Allgemeinen einen höheren Preis hat.  

Messung der Viskosität

Die Messung der Viskosität ist die häufigste Anwendung, die ein Viskosimeter oder Rheometer voraussetzt. Für die meisten Produkte ist eine hohe Viskosität bei niedrigen Scherraten erforderlich, um Sedimentablagerungen oder –Absenkungen zu verhindern; um die Applikation oder Verarbeitung zu vereinfachen, ist jedoch eine Verdünnung bei hohen Scherraten notwendig. Daher reicht eine einzige Viskositätsmessung nicht aus, um die Viskosität u beschreiben, sondern die Viskosität sollte über einen Bereich von Scherraten oder Spannungen gemessen werden.  

Ein Viskosimeter kann üblicherweise in einem Bereich von ca. 0,1 bis 1000 s-1 messen, wohingegen ein Rheometer einen erweiterten Messbereich von 10-6  bis 105 s-1 besitztDer größere Messbereich ermöglicht, relevante Daten für die Produktion oder den späteren Einsatz zu erhalten, indem die Probe Bedingungen ausgesetzt wird, die realistisch für diese Prozesse sind. 

Prozesse wie z.B. Sedimentation eignen sich aufgrund des geringen Drehmoments am besten zur Analyse mit einem Rheometer. Die hohe Geschwindigkeitsregelung eines Rheometers erlaubt auch die Analyse eines Prozesses mit sehr hohen Scherraten, wie z.B. beim Sprühen.

Prozess Minimale Scherrate (s-1) Maximale Scherrate (s-1) Viskosimeter Rheometer 
Gegenlaufgravur 105 106   
Sprühen 104 105   
Blattschicht 103 105   
Mixen/Rühren 10 103   
Bürsten 10 103   
Pumpen 1 103   
Extrusion 1 102   
Vorhangbeschichtung 1 102   
Nivellieren 10-2 
0.1   
Absacken 10-2 0.1   
Sedimentbildung  10-6 10-2   

Fließspannung

Neben der Viskosität ist die Fließspannung wahrscheinlich die routinemäßigere gemessene rheologische Eigenschaft, da viele Konsumgüter durch diese Eigenschaft erst an Wert gewinnen.  

Die Fließspannung variiert in Abhängigkeit von der Temperatur und der Zeit, während der die Spannung angelegt ist. Rheometer können relevantere Fließspannungsdaten als ein Viskosimeter liefernda sie ein breiteres Spektrum dieser Methoden abbilden. Das Anlegen einer Spannungsrampe wird bei einem Rheometer als einfachste Methode angesehen. 

Was ist das Beste für mich?

Die größere Vielseitigkeit und Performance machen Rheometer zu einem hervorragenden Werkzeug für Forschung-, Produkt- und Prozessentwicklung sowie für Prüfungen in der Qualitätskontrolle. Sowohl Viskosimeter als auch Rheometer ergänzen sich gegenseitig und es ist nicht ungewöhnlich, dass innerhalb einer Organisation Viskosimeter für Qualitätsprüfungen an Produkten eingesetzt werden, die mit einem Rheometer entwickelt wurden. Dank der Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit der Kinexus Software lassen sich jedoch sowohl F&E- als auch QK-Messungen (mit Pass-/Fail-Kriterien), einschließlich der Option von 21 CFR (für die pharmazeutische Industrie) an Probentyp, Anwendung und Anwender anpassen. 

 Kinexus ProduktlinieRosand Produktlinie
Messtyp   
Viskosimetrie   
  • Fließkurven (Scher- & Dehnviskosität) 
  
  • Fließspannung 
  
  • Thixotropie 
  
  • Einzelscher-Modus 
  
  • Strangaufweitung 
  
  • Schmelzfestigkeit 
  
  • Spannungsrelaxation  
  
  • PVT 
  
  • Co-Extrusion 
  
  • Kriechen 
  
Oszillation    
  • Amplitudensweep 
  
  • Frequenzsweep 
  
  • Einzelfrequenz (mit und  ohne Temperaturrampen und Tabellen) 
 
  • UV-Aushärtung 
  
Klebrigkeit & Adhäsion   
Temperaturbereich -40 – 350 °C 5 – 500 °C 
Scherratenbereich (abhängig von der Probe) <<1 x 10-3 bis > 50.000 s-1 

 

<1 bis > 1 million s-1 

 

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