BAREISS Härteprüfer

State of the Art

In der von der Firma Monsanto bis heute verwendeten Version des RPA‘s können bislang nur oszillatorische Tests mit variabler Frequenz und Dehnung durchgeführt werden – und damit üblicherweise zur Bestimmung des komplexen Schermoduls und der dynamischen Viskosität eines Materials eingesetzt werden. Der klassische Ansatz, sowohl den Speichermodul als auch den Verlustmodul mit einer einfachen trigonometrischen Gleichung zu berechnen, gilt nur für linear viskoelastisches Verhalten.

Das Problem

Gefüllte Kautschukmischungen zeigen jedoch ein stark nicht lineares rheologisches Verhalten (Payne-Effekt) und das Messsignal ungefüllter Rohkautschuke wird bei höheren Verformungen nichtlinear (LAOS). Auch das Thema der Verarbeitbarkeit von Mischungen kann bislang nicht quantifiziert werden. Als lösungsorientiertes Unternehmen hat Bareiss sich im Rahmen eines vom AiF geförderten Kooperationsprojektes diesem Problem angenommen und ein RPA mit erweiterten Testmöglichkeiten entwickelt. Diese neue Art der fortschrittlichen RPA-Prüfung ermöglicht den Zugang zu wertvollen Informationen, die in höheren Harmonischen, stationärer Scherviskosität oder nicht-elliptischen Lissajous-Figuren enthalten sind.

“Das RPA ultra verschiebt die Qualität des Prüfens auf ein konkurrenzloses Niveau.”

Die Lösung

Durch die rotierende untere Kammer lässt sich die transiente Viskosität von Materialien erstmals in Bereichen ermitteln, die für die Produktion in hohem Maße relevant sind. Im Vergleich zur dynamischen Viskosität spiegelt die transiente Viskosität die realitätsnahe Verarbeitung der Kautschukmischungen wider. Das RPA ultra von Bareiss kann selbstverständlich alle Testmethoden von gängigen RPA‘s durchführen, dazu zählen isotherme und anisotherme Tests, Spannungsrelaxation, Frequenzsweep und Amplitudensweep. Es ist nicht nur in der Lage, oszillatorische Prüfungen in einem breiteren Frequenz- (10-3 Hz bis 100 Hz) und Dehnungsbereich (unbegrenzte Dehnung LAOS) durchzuführen, sondern bietet darüber hinaus die Möglichkeit, eine kontinuierliche Scherrate in voller Rotation von 10-3 s-1 bis 500 s-1 durchzuführen, während Standard RPA‘s nur bis maximal 30 s-1 messen können.

“Diese bahnbrechende Technologie unterscheidet sich von allen auf dem Markt befindlichen RPA‘s.”

Mit dieser Art von Test hat das Gerät erfolgreich die konstante Scherviskosität mit hoher Wiederholbarkeit gemessen, ohne die zum Beispiel bei Kapillarrheometern erforderlichen Korrekturen durchführen zu müssen.

Die Anwendung

Damit erweitert dieses Gerät den Anwendungsbereich um unter anderem aktuelle Themen der Kautschuktechnologie, wie zum Beispiel Wandgleitverhalten, Polymerverzweigung und nachhaltige Füllstoffe (rCB) besser beschreiben zu können. Die Anzahl der pro Zyklus aufgezeichneten Datenpunkte hat sich erheblich erhöht, was das Signal-Rausch-Verhältnis bei der Durchführung der Fourier-Transformations-Rheologie signifikant verbessert.

Die Bereiche, in denen sich das Gerät mit Scherraten von 500 s-1 bewegt, sind typisch für den Extrusions- und Spritzgussbereich. Erste Untersuchungen haben bereits gezeigt, dass eine solche Messmethode verwendet werden kann, um eine Abschätzung über die Verarbeitbarkeit einer Mischung zu machen. Damit kann der Anwender bei Substitution oder Schwankungen von Rohmaterialqualität sehr frühzeitig erkennen, ob sich diese Mischung gut verarbeiten lässt oder ggf. weitere Verarbeitungshilfsmittel zugefügt werden müssen – dies bietet auch entscheidende zeitliche und finanzielle Vorteile bei der Neuentwicklungen von Kautschukmischungen.