EN ISO 3219 Rheologie

Die Norm „EN ISO 3219 Rheologie“, die auf einer europäischen Norm basiert und anschließend von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) veröffentlicht wurde , besteht aus den folgenden, unter demselben Titel veröffentlichten Unterabschnitten:

• EN ISO 3219-1 Teil 1: Begriffe und Symbole für Rotations- und Oszillationsrheometrie beschreibt allgemeine Begriffe und Definitionen im Zusammenhang mit Rotations- und Oszillationsrheometrie. Weitere Begriffe und Definitionen finden sich in anderen Teilen der ISO 3219-Reihe, wo sie verwendet werden.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Der Absolutwert des komplexen Schermoduls ist das Verhältnis zwischen der Amplitude der Scherspannung und der Amplitude der Scherdehnung. Der Absolutwert des komplexen Schermoduls hat die Einheit Pascal (Pa).
• Der Absolutwert der komplexen Scherviskosität ist das Verhältnis des komplexen Schermoduls zur Winkelfrequenz. Der Absolutwert der komplexen Scherviskosität hat die Einheit Pascal (Pa) multipliziert mit Sekunden.⋅s).
• Der Amplitudendurchlauf ist ein Schwingungstest mit variabler Amplitude bei konstanter Winkelfrequenz.
• Die Winkelabweichung (Winkelauslenkung) ist die Winkelmessung, wenn der Winkel durch die Länge des Bogens ausgedrückt wird. Die Einheit der Winkelabweichung ist das Bogenmaß.
• Die Winkelfrequenz ist der zeitliche Verlauf der Änderung der Winkelverschiebung bei einer Schwingung. Die Einheit der Winkelfrequenz ist Radiant pro Sekunde (Rad).⋅s^-1) oder, da rad dimensionslos ist (d. h. Meter pro Meter), die reziproken Sekunden (s^-1) ist die Einheit.
• Die Winkelgeschwindigkeit ist die zeitliche Änderung der Winkelverschiebung während einer Rotation. Die Einheit der Winkelgeschwindigkeit ist Radiant pro Sekunde (Rad).⋅s^-1).
• Eine kontinuierliche Rampe ist ein Testtyp, bei dem sich die angegebene Variable während des Tests monoton und kontinuierlich vom Anfangswert zum Endwert ändert. Eine kontinuierliche Rampe wird mit linearer oder logarithmischer Vorgabe implementiert. Eine Alternative zur kontinuierlichen Rampe ist eine Stufenrampe.
• Elastisches Verhalten (Elastizität) ist die Eigenschaft eines Materials, eine reversible Verformung und mechanische Energiespeicherung aufzuweisen.
• Die Fließkurve ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen Scherspannung und Schergeschwindigkeit.
• Die Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit. Die Frequenzeinheit ist Hertz, wobei 1 Hz einer Schwingung pro Sekunde entspricht.
• Der Frequenzdurchlauf ist ein Schwingungstest mit variabler Winkelfrequenz bei konstanter Amplitude.
• Ideales elastisches Verhalten (Hookesches Verhalten) ist die Eigenschaft eines Materials, nach einer Verformung eine sofortige, vollständig reversible Erholung zu zeigen.
• Die In-Phase-Komponente der komplexen Scherviskosität (dynamische Viskosität) ist der Realteil der komplexen Scherviskosität. Die Einheit der dynamischen Viskosität ist Pascal (Pa) multipliziert mit Sekunden.⋅s).
• Die kinematische Viskosität ist das Verhältnis von Scherviskosität und Dichte. Die Einheit der kinematischen Viskosität ist Quadratmeter pro Sekunde (m²).⋅s^-1).
• Laminare Strömung ist eine Strömung, bei der sich infinitesimal dünne Schichten parallel zueinander bewegen. Alle Berechnungen rheologischer Parameter für absolute Messgeometrien sind nur unter der Annahme einer laminaren Strömung gültig.

Es gibt Rotationstests, Schwingungstests und verschiedene Stufentests. Verschiedene Tests können kombiniert werden. Sie können mit verschiedenen Messarten durchgeführt werden: kontrollierte Verformung, kontrollierte Geschwindigkeit oder kontrollierte Spannung.

Beim Rotationsversuch wird die Probe einer konstanten oder variablen Belastung in eine Richtung ausgesetzt. Aus den Messdaten wird die Scherviskosität berechnet. Die entsprechenden mechanischen Eingangs- und Reaktionsparameter sind in den Tabellen der Norm aufgeführt. Die grundlegenden Parameter des Versuchs lassen sich schematisch anhand eines Zwei-Platten-Modells darstellen.

Beim Schwingversuch wird die Probe durch eine Winkelauslenkung oder Drehmomentamplitude mit einer bestimmten Schwingfrequenz angeregt. Die resultierende Schwingungsantwort schwingt mit der gleichen Frequenz und ist durch eine Amplituden- und Phasenverschiebung gekennzeichnet. Relevante mechanische Eingangs- und Antwortparameter sind in den Tabellen der Norm aufgeführt.

Rheologische Eigenschaften werden mit einem Messsystem untersucht, das aus einem Messgerät (Viskosimeter oder Rheometer) und einer Messgeometrie (z. B. Kegel-Platte) besteht. Ein Viskosimeter kann die Viskosität nur bei Rotation messen. Das bedeutet, dass die Viskositätsfunktion einer Probe als Funktion anderer Parameter wie Zeit, Temperatur, Schergeschwindigkeit, Schubspannung und Druck bestimmt werden kann. Ein Rheometer kann alle grundlegenden Tests bei Rotation und Oszillation durchführen. Neben der Viskositätsfunktion können auch viskoelastische Eigenschaften wie der Scherspeichermodul und der Scherverlustmodul bestimmt werden.

• Die Norm „EN ISO 3219-3 Teil 3: Prüfverfahren und Beispiele zur Ergebnisauswertung bei Anwendung der Rotations- und Oszillationsrheometrie“ befindet sich noch im Entwicklungsprozess.

Im Allgemeinen ist Rheologie die Wissenschaft davon, wie Materialien unter Einwirkung von Kräften fließen und sich verformen. Im Wesentlichen geht es darum, wie Materialien auf Spannung reagieren, insbesondere wenn sie sich nicht wie ideale Feststoffe oder Flüssigkeiten verhalten.

Die grundlegenden Konzepte der Rheologie sind:

• Viskosität: Fließwiderstand. Honig ist beispielsweise zähflüssiger als Wasser.
• Elastizität: Die Fähigkeit eines Materials, nach einer Verformung in seine ursprüngliche Form zurückzukehren.
• Plastizität: Die Fähigkeit eines Materials, sich zu verformen und nicht in seine ursprüngliche Form zurückzukehren.
• Scherspannung und Schergeschwindigkeit: Maße dafür, wie schnell die ausgeübte Kraft und die Verformung erfolgen.

Die Rheologie untersucht hauptsächlich Flüssigkeiten (wie Öle, Sirupe, Blut), Gele und Pasten (wie Zahnpasta, Ketchup), Polymere und Kunststoffe, biologische Flüssigkeiten sowie Schlämme und Suspensionen.

Die Rheologie ist in vielen Branchen von entscheidender Bedeutung. In der Lebensmittelindustrie ist sie beispielsweise für Textur und Konsistenz wichtig (z. B. beim Streichen von Butter oder beim Gießen von Sirup), in der Kosmetikindustrie sorgt sie dafür, dass sich Cremes und Lotionen angenehm anfühlen und leicht aufzutragen sind, in der Pharmaindustrie ist sie für die Verabreichung von Medikamenten wichtig (z. B. wie sich ein Gel auf der Haut verteilt) und in der Öl- und Bauindustrie ist sie wichtig, um zu verstehen, wie Rohöl oder Beton fließt.

Unsere Organisation unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten. Unser starkes Team verfolgt die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam und verbessert sich ständig. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Rheologienorm EN ISO 3219 an.