Firma: Göttfert
Göttfert - Wissen - Korrekturen mit Rheograph
Weissenberg-Rabinowitsch, Bagley, Mooney, Dissipation
Versuche mit einem Hochdruck-Kapillarrheometer sind oft die einzige Möglichkeit, die Viskosität bei höheren, prozessrelevanten Scherraten zu bestimmen. Das Messprinzip erfordert verschiedene Korrekturen, um die wahre Schergeschwindigkeit und Schubspannung zu ermitteln. Wenn diese Korrekturen vorgenommen werden, können zuverlässige Viskositätsdaten ermittelt werden. Sogenannte Scheindaten werden in echte Materialeigenschaftsdaten umgewandelt.
Welche Korrekturen tatsächlich notwendig sind, hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Auch die richtige Reihenfolge, in der diese Korrekturen vorgenommen werden, spielt eine wichtige Rolle.
Verwendete Rohdaten: Druck bzw. Kolbenkraft vor der Kapillare, Kolbengeschwindigkeit, Geometriedaten von Kolben und Kapillare. Anhand dieser Eingabe werden zunächst die scheinbaren Werte berechnet.
Korrekturen:
Weissenberg-Rabinowitsch-Korrektur für nichtparabolische Geschwindigkeitsprofile
Als Folge der Scherverdünnung in realen Polymerschmelzen mit pseudoplastischem Fliessverhalten kommt es zu einer starken Krümmung des Geschwindigkeitsprofils zur Wand hin. Infolgedessen sind die Scherraten an der Wand höher als im Newtonschen Medium.
Bagley-Korrektur – Einlass- und Auslassdruckverlust
Die Druckmessung erfolgt in der Regel oberhalb der Kapillare im Prüfkanal. Daher umfassen die Messungen neben dem viskosen Druckverlust auch Verluste aufgrund von Einlass- und Auslasseffekten.
Mit Hilfe der Bagley-Korrektur wird der viskose Druckabfall in der Kapillare von den Druckverlusten aufgrund von Ein- und Auslaufeffekten getrennt.
Mooney-Korrektur – Wandgleiten in der Kapillare
Die Mooney-Korrektur wird zur Bestimmung der Wandgleitrate für wandgleitende Materialien, wie HDPE oder PVC, verwendet. Das Modell geht davon aus, dass das Material mit konstanter Geschwindigkeit an der Wand gleitet.
Dissipationskorrektur – Schererwärmung des Materials in der Kapillare
Der Druckverlust entsteht, wenn Material durch die Kapillare fliesst. Dies führt zu einem Temperaturanstieg in der Kapillare. Wenn das Material in die kleinere Kapillare umgelenkt wird, entsteht ausserdem Reibungswärme. Der daraus resultierende Temperaturanstieg wird durch das FeCo-Thermoelement in der Stahlwand der Kapillare bestimmt. Mit der Arrhenius-Temperaturverschiebung wird die Viskosität auf die aktuelle Stahltemperatur zurückgerechnet.
Hagenbach-Korrektur – Berücksichtigung der kinetischen Energie
Durch die Querschnittsveränderung zwischen Prüfkanal und Kapillare wird das Material beim Eintritt in die Düse stark beschleunigt. Bei niedrigviskosen Medien (Dispersionsfarben, Lacke und Öle) ist der Druckverlust durch die Beschleunigungsarbeit im Verhältnis zum viskosen Druckverlust relativ gross. Die Hagenbach-Korrektur berücksichtigt diesen Effekt und eliminiert ihn. Für die meisten Thermoplaste ist die Hagenbach-Korrektur nicht erforderlich, da die Zunahme der kinetischen Energie im Verhältnis zum Druckverlust aufgrund des viskosen Fliessens sehr gering ist.
Richtige Reihenfolge für die Durchführung der Korrekturen
Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die Durchführung der einzelnen Korrekturen müssen die Korrekturen aus physikalischen Gründen in der richtigen Reihenfolge durchgeführt werden:
- Hochviskose Materialien [>] ~ 1 Pas (z. B. Kunststoff, Gummi): Bagley >- Dissipation >- Mooney – >Weissenberg-Rabinowitsch
- Niedrig viskose Materialien < ~ 1 Pas (z. B. Lack, Polymerlösung): Hagenbach ->Bagley – >Weissenberg-Rabinowitsch
In der Praxis wird für die meisten hochviskosen Materialien die Korrektur nach Bagley und Weissenberg-Rabinowitsch verwendet. In einem Hochdruck-Kapillarrheometer mit zwei Prüfzylindern können die erforderlichen zwei Prüfungen in einem Durchgang durchgeführt werden.
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Rheologische Prüfgeräte seit 1962
Die GÖTTFERT Werkstoff-Prüfmaschinen GmbH wurde 1962 von Prof. Dr. Otto Göttfert gegründet. In der zweiten Generation übernahm sein Sohn Dr. Axel Göttfert die Leitung als alleiniger Geschäftsführer.
Auf dem Weltmarkt ist das mittelständische Unternehmen als eines der führenden Unternehmen im Nischenbereich der rheologischen Prüfgeräte bekannt. Die innovativen rheologischen Systeme werden weltweit sowohl in Labors als auch in der Produktion eingesetzt.
Um näher an vielen Kunden zu sein, wurde 1989 ein Tochterunternehmen in Rock Hill, South Carolina, USA, eröffnet. Im Jahr 2011 wurde die GOETTFERT (China) Limited mit Sitz in Peking und Shanghai gegründet.
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