Schub- und Normalspannungsmessungen an Silikonölen bei hohen Schergefällen mit einem neuen Kegel-Platte-Rheometer

Zusammenfassung

Bei allen Silikonölen mit ausgeprägten Normalspannungseigenschaften bilden sich bei Schergeschwindigkeiten κ>30 s-1 an der freien Oberfläche der Flüssigkeit Strömungsstörungen, die bei größeren Schergefällen auch mit höherer Geschwindigkeit in den Scherspalt eindringen.

Trotz dieser Schwierigkeiten kann man durch Beobachtung der Kinematik der Störungsausbreitung sowohl die Schubspannung τ als auch die Normalspannungen σ₁–σ₂ mit einem Kegel-Platte-Rheometer bei hohen Schergefällen bestimmen. Es zeigt sich, daß schon nach extrem kurzen Versuchszeiten die unter Berücksichtigung der Störung berechneten Schub- und Normalspannungen deutliche Abweichungen vom Verlauf des Drehmomentes und der Axialkraft zeigen.

Summary

High molecular silicon-oils, sheared in rotary rheometers, produce instabilities in shear flow which spread from the free surface of the liquid into the shear gap. The speed of spreading depends on the normal stress effect of the fluid and on the shear rate.

Shear stress and normal stresses are calculated from torque, total force and pressure distribution measurements in a cone and plate rheometer a) taking into account the flow disturbances, b) neglecting them. Already after very short shearing times the results differ considerably.