Rotationsrheometern

Rotationsrheometer ist ein Messinstrument zur Charakterisierung des Fließ- und Verformungsverhaltens von Flüssigkeiten, Pasten und Gelmaterialien. Es erzeugt unter kontrollierten Bedingungen Schubbelastung, misst gleichzeitig das resultierende Drehmoment und bestimmt daraus Schergeschwindigkeit und Schergstress. Durch verschiedene Geometrien lassen sich sowohl das statische Fließverhalten als auch die viskoelastischen Eigenschaften erfassen.

Das grundlegende Messprinzip beruht darauf, dass eine Geometrie gegen die Probe rotiert oder die Probe rotiert wird, während eine Torque- oder Kraftsensorik das Widerstandsgefühl erfasst. Aus der Geometrie ergeben sich Zusammenhangsformeln zwischen Schergeschwindigkeit, Schergstress, Drehmoment und Drehwinkel. Je nach Testmodus lassen sich lineare oder nichtlineare Verläufe untersuchen. Bei oszillierenden Tests werden komplexe Viskositäten und die viskoelastischen Moduli G’ und G” bestimmt, während bei statischen oder zeitabgestuften Tests die Viskosität, Fließkurven oder Thixotropie untersucht werden.

Typische Geometrien umfassen Cone-Plate, Parallel-Plate und Coaxial Cylinder (Rühr-/Kammerformen). Temperaturregelung ist häufig integrierter Bestandteil, beispielsweise durch Peltier-Elemente oder Kreislaufmedien, um Temperaturabhängigkeiten zu erfassen. Wichtige Messmodi sind konstante Schergeschwindigkeit, Fließversuche (Viskosität vs. Schergeschwindigkeit), Frequenz- und Amplitudensweep sowie Temperatur- und Zeit-Abhängigkeiten.

Anwendungen finden sich in der Polymer-, Kosmetik-, Lebensmittel-, Beschichtungs- und Schmierstoffindustrie sowie in der Grundlagenforschung. Wichtige Qualitätsaspekte umfassen Probenvorbereitung, Wand- oder Oberflächenhaftung, Luftblasen und Endeffekte, die zu Messartefakten führen können. Standards und Kalibrierung mit Referenzflüssigkeiten sichern Vergleichbarkeit der Ergebnisse.