Viskosimeter

Viskosimeter stellen korrekte Viskosität in Anstrichen sicher

Lacke, Farben, Anstrichmittel sowie Klebstoffe und Schmierstoffe bergen spezifische Eigenschaften in Bezug auf ihre Viskosität. Die Größe der Viskosität spielt eine große Rolle bei der Verarbeitung von allerlei Beschichtungen. Falsche Viskosität verursacht mitunter ungenügende Oberflächenqualität, beeinflusst die Farbqualität sowie Textur. Viskosimeter sind Messinstrumente, mit denen man diese Viskosität, das Fließverhalten, von Lack und Anstrichstoff (Flüssigkeiten) im Labor messen kann. Viskosimeter nehmen in der Herstellung von Farben, Lacken und Klebstoffen einen hohen Stellenwert zur Qualitätskontrolle und -sicherung ein.

Viskosimeter gibt es in unterschiedlichen Bauformen. Sie arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien. Dieser Ratgeber stellt die Wirkprinzipien von Viskosimetern vor und beschäftigt sich mit dem Begriff Viskosität als physikalische Größe, und beeinflussenden Faktoren.


Das ist Viskosität in der Physik

Viskosität beschreibt das Fließverhalten von Flüssigkeiten. Je größer die Viskosität eines Fluids, desto dickflüssiger ist sie. Viskosität bezeichnet somit die Elastizitätsfähigkeit. Die Viskosität als physikalische Größe beschreibt das Maß der inneren Reibung einer Flüssigkeit, also den Widerstand gegen Deformation durch Scherkräfte und Schubspannung.

Zur besseren Vorstellung von Viskosität und Messung von Viskosität dient folgendes Beispiel der inneren Reibung: Man nehme zwei horizontale Platten mit dazwischen einer Flüssigkeit an. Bewegt sich nun Platte A, während Platte B ruht, mit Geschwindigkeit v, bewegt sich die haftende Flüssigkeit mit. Da Platte B ruht, gleiten die Flüssigkeitsschichten aneinander vorbei. Die Kraft zur Überwindung der Verzahnung der Moleküle der „Flüssigkeitsschichten“ beschreibt die innere Reibung. Der Zusammenhang zwischen dieser Kraft und den Eigenschaften der Flüssigkeit definierenViskosität.

Definition einiger Fachbegriffe in Bezug auf Viskosität von nicht-Newton’scher Flüssigkeit:

  1. Thixothropie = zeitabhängige Viskosität → Einwirkung von Scherkräften bei konstantem Geschwindikeitsgefälle bewirkt Senken der Viskosität. Wegfallen von Scherkräften rufen eine steigende Viskosität auf den Anfangswert zurück hervor.
  2. Rheopexie = Viskositätsanstieg mit der Dauer der Belastung durch Scherkräfte.
  3. Strukturviskos/pseudoplastisch = scherverdünnend → Auf pseudoplastische Materialien einwirkende Scherkräfte sorgen für abnehmende Viskosität der Flüssigkeit (= wird dünnflüssiger).
  4. Dilatant = scherverdickend → Wirken Scherkräfte auf dilatantes Material, nimmt die Viskosität zu (= wird dickflüssiger).

Viskosität messen: Viskosimeter

Viskosität Definition Viskosimeter

Zum besseren Verständnis von Viskosität dient das Plattenmodell.
Bildquelle: Suvroc [GFDL or CC BY 3.0], Wikimedia Commons

Viskosimeter zur Messung der Viskosität von Flüssigkeiten kommen neben der Lackindustrie und dem Beschichtungssektor auch in Lebensmittelindustrie und Medizin zur Klassifizierung zum Einsatz.

In der Lackindustrie haben sich die folgenden Messmethoden zur Viskositätsmessung größtenteils etabliert:

  • Blasenviskosimeter,
  • Rotationsviskosimeter,
  • Auslaufbecher,
  • Tauchauslaufbecher.

Im Folgenden nehmen wir die unterschiedlichen Viskosimeter unter die Lupe. Doch zunächst eine Übersicht gebräuchlicher Einheiten, in denen Viskosimeter Werte ausgeben:

  • Krebs-Einheiten (KU)
  • Centipoise (cP)
  • Gramm (g)
  • Pascalsekunde (Pa s)
  • Stokes (St) und Zentistokes (cSt)

Blasenviskosimeter

Ein Blasenviskosimeter dient der schnellen Viskositätsabfrage. Der Blasenviskosimeter misst die kinematische Viskosität, indem er die Zeit misst, die eine Luftblase in einem Röhrchen mit der Flüssigkeit benötigt, um aufzusteigen. Zum Vergleich dienen Referenzröhrchen mit bekannter Viskosität.

Einheit: Blasensekunden → Die benötigte Zeit einer Luftblase zum Zurücklegen einer definierten Strecke im Röhrchen mit definiertem Durchmesser. Kann in Stokes umgerechnet werden.

Rotationsviskosimeter Prinzip und Stabinger Viskosimeter Funktionsweise

Rotationsviskosimeter sind Industriestandard zur Messung der dynamischen Viskosität. Folgendes Prinzip der Viskositätsmessung liegt Rotationsviskosimetern zugrunde:

Gemessen wird das benötigte Drehmoment, um eine in die Flüssigkeit eingetauchte Spindel mit konstanter Geschwindigkeit zu rotieren. Bekannte Größen sind die Menge der Flüssigkeit und die Geschwindigkeit der Spindel.

Stabinger Viskosimeter sind abgewandelte Rotationsviskosimeter für Viskositätsmessungen ohne Lagerreibung. Ein rotierendes Magnetfeld und eine Wirbelstrombremse messen die Viskosität einer Probe bei einem Stabinger Rotationsviskosimeter berührungslos.

Arten Rotationsviskosimeter:

  • Rotationsviskosimeter / Stabinger Viskosimeter
  • Stormer Viskosimeter/ Krebs Viskosimeter
  • Kegel-Platten Viskosimeter (für benötigte höhere Scherkräfte)

Einheit: Centipoise (cP)

Auslaufbecher

Eine sehr schnelle und einfache Messmethode zur Bestimmung der Viskosität erfolgt mittels sogenannter Auslaufbecher. Statt der absoluten Viskosität wird eine relative Kennzahl ermittelt: die Auslaufzeit in Sekunden der Flüssigkeit aus einem genormten Auslaufbecher, der an einem Stativ gekippt wird. Genormte Becher fassen ein definiertes Volumen, welches durch eine Düse abfließt. Diese Auslaufzeit ist proportional zur kinematischen Viskosität und lässt sich somit berechnen.
Zu den genormten Auslaufbechern gehören Zahn, Ford, ISO und DIN Auslaufbecher.

Einheit: Zeit in Sekunden bis das Fließverhalten unregelmäßig wird.

Tauchauslaufbecher

Zur schnellen, groberen Bestimmung der Auslaufzeit von Anstrichstoffen wird nach dem Prinzip Auslaufbecher vorgegangen. Jedoch erfolgt die Messung händisch. Mit einer Stoppuhr in der einen und dem Becher mit langem Griff in der anderen, wird dieser in die Flüssigkeit getaucht und senkrecht herausgezogen. Jetzt wird die Zeit gemessen bis der Ablaufstrom unregelmäßig wird.

Einheit: Zeit in Sekunden bis Abfluss unregelmäßig wird. Mittelwert aus drei Messungen.


Viskosimeter kaufen

Bei der Wahl eines Viskosimeters kommt es auf eine Menge Parameter und Eigenschaften an. Damit Sie sich für den richtigen Viskosimeter entscheiden und nicht etwa ein Rotationsviskosimeter kaufen, das nicht geeignet ist, können Sie Ihr Projekt oder Ihre Fragestellung gerne bei uns mittels unten stehendem Button vorlegen. Suchen Sie nach Instrumenten zur Farbmessung oder Glanzmessung, klicken Sie gerne zu den Artikeln durch.

In Deutschland bekannte Firmen für Viskosimeter sind unter anderem BYK-Gardner, Elcometer, Brookfield, und Anton Paar. Ein Überblick über deren Sortiment an Viskosimetern verschafft Klarheit:

Firma ViskosimeterFirmensitz in DeutschlandAngebot Viskosimeter
Anton Paar Germany GmbHHellmuth-Hirth-Strasse 6, 73760 Ostfildern-Scharnhausenu. a. Rotationsviskosimeter (u. a. Couette-Messprinzip)
BYK-Gardner GmbHLausitzer Straße 8, 82538 Geretsriedu. a. Blasenviskosimeter, Rotationsviskosimeter, Auslaufbecherviskosimeter
Elcometer Instruments GmbHUlmer Str. 68, 73431 Aalenu. a. Rotations- und Krebsviskosimeter, Viskositätsbecher
AMETEK GmbH – BU BrookfieldHauptstr. 18, 73547 LorchViskosimeter Brookfield: u.a. Kegel-Platte Viskosimeter, Digital Viskosimeter
Fisher Scientific GmbHIm Heiligen Feld 17, 58239 Schwerteu. a. Rotationsviskosimeter

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