FH D - Frank Kameier - Fachhochschule Düsseldorf

Misst man die Fließkurve einer thixotropen Flüssigkeit, so ergeben sich je nach Dauer der
Belastung unterschiedliche Kurvenverläufe (Bild 4 links). Bei steigendem Schergefälle verläuft die
Kurve auf höherem Schubspannungsniveau als bei fallendem Schergefälle, da die inzwischen
vergangene Beanspruchungszeit zu einer niedrigeren Viskosität führt. Mit Hilfe einer Fließkurve
ist der Thixotropieeffekt lediglich qualitativ bestimmbar. Bei konstantem Schergefälle (Bild 4
rechts) kann dieser Effekt in Abhängigkeit von der Scherzeit beobachtet werden; hierbei ist die
Messung von charakteristischen Zeitkonstanten möglich.
Zu beachten ist, dass irreversible Zerstörungen, d.h. Aufbrechen vernetzter Molekülstrukturen
bzw. Agglomerate, die sich nach Ende der Belastung auch nach langer Zeit nicht zurückbilden,
keine Thixotropie darstellen. Das gleiche gilt für Erwärmung von Flüssigkeiten bei andauernder
Belastung (z.B. Öle in Lagern). Das hieraus resultierende Absinken der Viskosität hat nichts mit
Thixotropie zu tun.
Zu den bis jetzt beschriebenen „reinviskosen“ Flüssigkeiten treten zur Vervollständigung die
„viskoelastischen“ Stoffe hinzu. Hierbei handelt es sich um Substanzen, die sowohl Flüssigkeits-
wie auch Festkörpereigenschaften haben. Sie können z.B. bei kurzzeitiger Belastung
Zugspannungen aufnehmen, die aber wieder „relaxieren“, wenn die Belastung länger andauert:
die Substanz fließt. Gute Beispiele für solche Stoffe sind Eiweiß, Polymerlösungen und
Kunststoffschmelzen, deren elastische Eigenschaften von stabil vernetzten Makromolekülen
herrühren. Meist sind solche Stoffe gleichzeitig strukturviskos bzw. thixotrop.
2. Die Strömung im Ringspalt
Zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften fließfähiger Substanzen existieren eine Reihe
gebräuchlicher Rotationsviskosimeter, bei denen zwischen zwei Flächen ein Schergefälle erzeugt
wird, in dem eine der beiden Flächen rotiert. Die bekanntesten sind:
• Kegel-Platte-Rotationsviskosimeter: hier wird die Substanz in einem sich radial nach außen
erweiternden Spalt zwischen einem flachen, rotierenden Kreiskegel und einer feststehenden
Platte geschert. Diese Anordnung eignet sich wegen der einfachen Befüllung besonders für die
Untersuchung von Substanzen mit Fließgrenze (Pasten etc.) sowie viskoelastischer Stoffe.
• Zylinder-Rotationsviskosimeter:.die Substanz wird im Ringspalt zwischen einem feststehenden
Innenzylinder und einem rotierenden Außenzylinder (Couette-Anordnung) oder einem
feststehenden Außenzylinder und einem rotierenden Innenzylinder (Searle-Anordnung)
geschert. Diese Anordnung eignet sich besonders zur Untersuchung strukturviskoser, dilatanter
oder thixotroper Flüssigkeiten.
Kameier/Müller 5
© FH Düsseldorf 2005