Zur genauen Bestimmung der Viskositätsfunktion ist eine exakte Druckmessung unerlässlich.
Aus diesem Grund war es bei früheren Geräten notwendig den Druckaufnehmer mit einem hohen Messbereich gegen einen mit einem niedrigen Messbereich zu tauschen, um einen sehr breiten Schergeschwindigkeitsbereich messen zu können. Zur Erfassung der kompletten Fließkurve mussten deshalb oft mehrere Messungen durchgeführt und dann zusammengesetzt werden. Niederviskose Materialien konnten zum Teil bei kleinen Schergeschwindigkeiten nicht geprüft werden.
Ziel der Neuentwicklung war einerseits die Selektivität der im Einsatz kommenden Elektronik zu verbessern, und andererseits die Datenaufbereitung um mehr als eine Dekade zu steigern. Das Ergebnis einer erhöhten Selektivität ist sehr gut anhand der Abbildung 1 der Auflösung des Druckaufnehmers ersichtlich.
Drücke werden nun mit einer Auflösung von 0,005 % vom Endwert erkannt.
Dies bedeutet bei einem Druckaufnehmer mit 2000 bar Nennwert eine Auflösung von 0,1 bar!
Abbildung 1: Fließkurve mit Darstellung der Druckaufnehmerauflösung von 0,005 % vom Nennwert
Die Überprüfung und Kalibrierung der Druckaufnehmer geschieht mit einer Druckmesswaage, mit der über ein Druckübertragungsmedium (Öl) der Druck hochgenau aufgegeben werden kann. Die im folgenden aufgeführten Daten zeigen die nun erreichbaren spezifischen Größen der Geräte neuester Generation, RHEOGRAPH 20, 25, 75 oder 120 im Vergleich zu deren Vorgängern RHEOGRAPH 2003/6000 anhand der Reproduzierbarkeit der Druckmessung.
Abbildung 2:
CAN-Bus Druckaufnehmer mit verbesserter Elektronik und gespeicherten Kenndaten
Am Beispiel von Polycarbonat, o.ä. mit ausgeprägtem newtonschen Plateau und strukturviskosem Bereich, lässt sich ideal eine verbesserte Genauigkeit in der Druckmessung darstellen.
Zur vollständigen Bestimmung der Fließkurve muss ein Druckaufnehmer mit großem Nennbereich von 2000 bar eingesetzt werden. Bei kleinen Schergeschwindigkeiten liegen die Drücke zunächst in einem sehr niedrigen Bereich von weniger als 1-2 % vom Endwert, der mit herkömmlicher Auflösung und konventioneller Signalaufbereitung nur mit großer Streubreite erfasst werden kann (siehe Abbildung 3, < 50 1/s).
Um den Effekt der verbesserten Auflösung aufzuzeigen sind im folgenden Messungen mit einem Gerät der früheren Generation und einem Gerät neuerer Generation (RHEOGRAPH 120) mit optimierter Signalaufbereitung gegenübergestellt (Abbildung 4 und 5).
Die Messung auf dem Gerät RHEOGRAPH 6000 (Abbildung 4) zeigt bis zu einer Schergeschwindigkeit von 50 1/s ein klar ausgebildetes newtonsches Plateau und eine gute Reproduzierbarkeit mit dem 2000 bar Druckaufnehmer, die aber dann bei noch kleineren Schergeschwindigkeiten stark zu streuen beginnt (siehe markierter Bereich). Um bei kleineren Schergeschwindigkeiten messen zu können, muss der Druckaufnehmer gegen einen Aufnehmer mit kleinem Nennbereich ausgetauscht und eine weitere Messung durchgeführt werden.
Abbildung 3: Abweichungskurve
Die Ausgangssituation in der Maschinen-Generation zuvor (RHEOGRAPH 2003/6000):
Abbildung 4: Bestimmung der Reproduzierbarkeit mit dem RHEOGRAPH 2003/6000 für Polycarbonat (PC)
In der folgenden Abbildung (5) ist dann die gleiche Messung an einem neuen Gerät (RHEOGRAPH 120) mit optimierter Signalaufbereitung dargestellt. Der Messbereich wurde im unteren Schergeschwindigkeitsbereich bei ähnlicher Reproduzierbarkeit wie mit dem Gerät der Vorgängergeneration (RHEOGRAPH 2003/6000) um eine ganze Dekade auf eine Scherrate von 5 1/s erweitert.
Abbildung 5: Bestimmung der Reproduzierbarkeit mit dem RHEOGRAPH 120 mit Optimierter Signalaufbereitung für PC
Bei den Geräten der aktuellen Generation RHEOGRAPH 20, 25, 75 und 120 wurde die Genauigkeit der Druckmessung um mehr als eine Dekade verbessert. An dem oben gezeigten Beispiel, der Messung von Polycarbonat (PC), wird verdeutlicht, dass diese Genauigkeit zu einer Messbereichserweiterung im unteren Schergeschwindigkeitsbereich von mindestens einer Dekade führt.
Die Verbesserungen in der Übersicht:
