Rheometer

Das Rheometer ist ein Messgerät zur Ermittlung des Verformungs- und Fließverhalten von Materie (siehe Rheologie). Umgangssprachlich wird häufig auch der Begriff Viskosimeter verwendet; dieser Ausdruck sollte jedoch auf die Geräte beschränkt werden, die im entsprechenden Artikel angeführt werden.

Dieser Artikel handelt von Scherrheometern, also Geräten, die eine Scherdeformation aufbringen. Geräte, die zur Messung der Dehnviskosität verwendet werden, bezeichnet man als Dehnrheometer, die extra diskutiert werden.

Die hochpreisigen Rheometer unterscheiden sich vom niedrigpreisigen Rotationsviskosimeter im Wesentlichen durch die Möglichkeit, in einem oszillierenden Modus, bei welchem die Probe einer sinus-förmigen Belastung unterworfen wird, nicht nur die "klassischen" rheologischen Daten bestimmen zu können, sondern darüber hinausgehend auch die Kenngrößen viskoelastischer Proben. In den meisten Fällen der rheologischen Praxis reichen jedoch die rotierenden Geräte aus.

Bauweisen

Rheometer mit Zylinder-Messsystem (links) und Platte/Kegel-Messsystem (rechts)

Rheometer im Einsatz: Die Kammer ist geöffnet, auf der unteren Kammerhälfte liegt der Prüfkörper, die Messung ist abgeschlossen.

Modular Advanced Rheometer System

Vulkameterkurven: oben Temperatur, unten Drehmoment

Wie bei den Rotationsviskosimetern existieren auch bei den Rheometern zwei wesentliche Bauweisen des Messsystems:

• koaxiales Zylinder-Messsystem: Der Messbecher und der Messkörper haben dieselbe Rotationsachse
• Platte/Platte bzw. Platte/Kegel-Messsystem: Auf einer feststehenden, ebenen Platte rotiert in einem gewissen Abstand eine zweite Platte bzw. ein flacher Kegel (Kegelwinkel < 3°).

Gerade bei Rheometern kommt jedoch die Platte/Platte- und Platte/Kegel-Bauweise bevorzugt zum Einsatz, da aufgrund der geringen Probenmenge Temperaturprogramme sehr effizient durchgeführt werden können.

Bestimmbare Kenngrößen

• Viskosität (in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter wie Temperatur, Zeit, Schergefälle usw.)
• Fließgrenze
• komplexe Viskosität
• Verlustfaktor (tanδ)
• komplexer Schermodul (G', G")

Da die Steuerung des Rheometers und die Aufzeichnung der Daten über eigene Software durchgeführt wird, sind unterschiedlichste (mathematisch-physikalische) Auswertungen möglich.

Anwendung

Rheometer werden teilweise in der Qualitätssicherung eingesetzt, primär jedoch in der Produkt-Entwicklung und in der Forschung. So können zum Beispiel Aushärtevorgänge von reaktiven Klebstoffsystemen untersucht werden. Auch genauere Betrachtungen zu etwas komplexeren Effekten wie der Thixotropie sind mittels eines Rheometers möglich. Des Weiteren lassen sich mit ihnen die molekularen Architekturen von Materialien mit sehr geringen Probenmengen gut charakterisieren.

Dynamische Scher-Rheometer werden eingesetzt, um den Phasenwinkel und das komplexe Schermodul von Bitumen, der im Straßenbau benutzt wird, zu bestimmen.

Literatur

• Gehm, Lothar: Rheologie - Praxisorientierte Grundlagen und Glossar. Vincentz Network, Hannover 1998, ISBN 3-87870-449-6
• Mezger, Thomas: Das Rheologie-Handbuch: für Anwender von Rotations- und Oszillations-Rheometern. 2. Auflage, Vincentz Network, Hannover 2006, ISBN 3-87870-567-0
• Schramm, Gebhard: Einführung in Rheologie und Rheometrie. - 2. Aufl.. - Thermo Fisher Scientific Karlsruhe, 2004

Weblinks

 Wiktionary: Rheometer – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen