KegelPlattenViskosimeter

Der KegelPlattenViskosimeter, auch Cone-Plate-Viscometer genannt, ist eine Geometrie in der Rotationsrheologie zur Bestimmung der Viskosität von Flüssigkeiten. Er besteht aus einem konischen Messkopf, der gegen eine feste Platte gedrückt wird und dort einen sehr dünnen Spalt bildet. Diese Geometrie ermöglicht einen nahezu gleichmäßigen Schub im Messvolumen und ist besonders geeignet für flüssige Proben mit komplexem Schubverhalten.

Funktionsprinzip: Der Kegel rotiert relativ zur Platte mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit ω, während die Platte stationär bleibt. Der Spalt vergrößert sich mit dem Radius gemäß h(r) = r tan(α), wobei α der Kegelhalswinkel ist. Unter der Annahme eines kleinen Winkels ergibt sich eine annähernd konstante Schergeschwindigkeit γ̇ ≈ ω / tan(α). Der erforderliche Drehmoment T, das durch den Widerstand des Fluids verursacht wird, wird gemessen. Aus T, ω und der Geometrie lässt sich die Viskosität η bestimmen, wobei η je nach Flüssigkeit als dynamische Viskosität definiert wird.

Auswertung und Anwendungsbereiche: Cone-Plate-Viskosimeter liefern typischerweise Werte der Voigt- oder der dynamischen Viskosität und ermöglichen die Bestimmung des schubabhängigen Verhaltens von Fluids (Newtonian und Nicht-Newtonian). Sie sind besonders geeignet für kleine Probemengen, schnelle Messungen und Proben mit hohem oder variierendem Schubverhalten, wie Polymerk Suspensionen, Farben, Kosmetika oder Lebensmittel.

Vorteile und Einschränkungen: Zu den Vorteilen gehören gleichbleibender Schub, einfache Temperaturregelung und gute Reproduzierbarkeit. Einschränkungen ergeben sich durch Probenbenetzung, Luftblasen, Sedimentation oder schwierige Probenkonsistenz; außerdem erfordern genaue Justage des Cone-Plate-Systems und regelmäßige Kalibrierung.