Geschichte des Rotationsviskosimeters

Das digitale Rotationsviskosimeter dient zur Messung des Viskositätswiderstands von Flüssigkeiten und wird häufig zur Bestimmung der Viskosität verschiedener Fluide wie Fette, Farben, Kunststoffe, Lebensmittel, Medikamente, Kosmetika, Klebstoffe usw. eingesetzt.

Mit dem Fortschritt der Wissenschaft und der Verbesserung der industriellen Produktion hat die Messung der Viskosität von Substanzen stark an Bedeutung gewonnen und dient der Bestimmung der Viskosität und des Fließverhaltens von Polymerflüssigkeiten. Da die meisten Polymere unter viskosen Fließbedingungen verarbeitet und geformt werden, ist die Beherrschung der Leistungsregeln für die Bestimmung der Polymerviskosität im Polymerproduktionsprozess von entscheidender Bedeutung.

Bei den heute erhältlichen Viskositätsmessgeräten gibt es hauptsächlich verschiedene Typen: Trommel-, Kegelplatten- und Parallelplattenmessgeräte.

Geschichte des Rotationsviskosimeters

Die von der amerikanischen Familie Brookfield entwickelte Methode zur Messung der Rotationsviskosität nutzt die einzigartige Beziehung zwischen Scherung und Widerstand zwischen Rotor und Flüssigkeit, um eine neue Viskositätsmessung zu ermöglichen. Die Familie Brookfield entwickelte das weltweit erste dynamische Viskositätsmessgerät unter ihrem eigenen Namen: das Rotationsviskositätsmessgerät. Brinell ist die Abkürzung des Namens Brookfield.

Seit der Einführung des Zifferblatt-Viskosimeters hat sich dessen Leistung nach 75 Jahren der Weiterentwicklung und Verbesserung stetig verbessert. Die nachfolgenden Modelle DV-I, DV-II und DV-III haben die Viskositätsmessung maßgeblich vorangebracht. Dadurch beschränkt sich die Viskositätsmessung nicht mehr nur auf die reine Viskositätsmessung, sondern umfasst auch die Bestimmung weiterer Fluideigenschaften wie der Thixotropie.

Später gelangte das Rotationsviskosimeter auf den chinesischen Markt und spielte eine große Rolle bei der Entwicklung der Polymerindustrie meines Landes.

Viskositätsmessgerät

Trommelviskosimeter

Wie der Name schon sagt, besteht das Gehäuse aus einem Zylinder mit flachem Boden und einem Zylinder in der Mitte der Achse. Zwischen Zylinder und Schlitz befinden sich zwei Schlitze, die durch zueinander parallele Flächen gebildet werden. In diesen Schlitzen befindet sich die Polymerflüssigkeit. Ein stufenloser Drehzahlregler versetzt den Zylinder in Rotation. Der Zylinder ist an einer Kraftmessvorrichtung aufgehängt und über eine Feder mit dieser verbunden. Bei Rotation des Zylinders fließt die Polymerflüssigkeit im Schlitz aufgrund der Scherkräfte. Da die Flüssigkeit im Gehäuse vorhanden ist, wird der Zylinder in Rotation versetzt, bis das Drehmoment am Zylinder und die Federkraft die Rotation stoppen. Dabei dreht sich der Zylinder um einen bestimmten Winkel θ. Im Gleichgewichtszustand erreicht auch die Scherkraft der Flüssigkeit einen stabilen Zustand. Anschließend kann aus dem Drehmoment am Zylinder und der Drehzahl des Zylinders die Summe der verschiedenen Positionen in der Ringnaht berechnet werden.

Wirbelplattenviskosimeter

Die Wirbelplatte besteht aus einem oberen und einem unteren Teil einer kreisförmigen Platte, deren Mittelpunkte auf derselben Achse liegen. Die Spitze des Kegels berührt die ursprüngliche Platte. Kegel und kreisförmige Platte sind beide drehbar. Der Unterschied zum Zylinderviskosimeter besteht darin, dass sich die Polymerschmelze im Spalt zwischen Kegel und kreisförmiger Platte unter einem Winkel θ befindet. Die Drehung der kreisförmigen Platte versetzt den Kegel aufgrund der Flüssigkeit in Rotation. Im Schergleichgewicht kommt der Kegel nach einer bestimmten Drehung zum Stillstand.

Fallkugelviskosimeter

Die Fallkugelmethode dient zwar auch zur Viskositätsmessung von Polymeren, wird aber selten zur Bestimmung der Schmelzviskosität eingesetzt. Ihre Einschränkung liegt in der schwierigen Ermittlung grundlegender Daten wie der Summe. Während der Bewegung der Kugel sind die Viskositätswerte (Υ) in den verschiedenen Flüssigkeitsbereichen nicht einheitlich, was die Datenverarbeitung erschwert. Daher ist eine umfassende Analyse schwierig; die Methode eignet sich lediglich zur Bestimmung der maximalen Schergeschwindigkeit in der Nähe der Kugel, die sich mit 3v/2R abschätzen lässt (v ist die Fallgeschwindigkeit, R der Radius der Kugel). Da die Schergeschwindigkeit in Körperflüssigkeiten während der Messung üblicherweise unter 0,01 s⁻¹ liegt, werden Polymerschmelzen bei solchen Schergeschwindigkeiten im Allgemeinen als Flüssigkeiten betrachtet.