Bekämpfung der Rheologie

Rheologie wird im Webster Dictionary als Untersuchung von Formänderungen und Materiefluss einschließlich Elastizität, Viskosität und Plastizität definiert. Wir werden uns in diesem Kapitel auf die Viskosität konzentrieren, definiert als "die innere Reibung einer Flüssigkeit, die durch molekulare Anziehung verursacht wird und dazu neigt, dem Fluss zu widerstehen". Ihr Brookfield-Viskosimeter misst diese Reibung und fungiert somit als rheologisches Instrument. Ziel dieses Kapitels ist es, Sie über die verschiedenen Arten des Fließverhaltens zu informieren und Ihr Brookfield-Viskosimeter als echtes Rheologieinstrument zu verwenden, mit dem Sie detaillierte Analysen praktisch aller Arten von Flüssigkeiten durchführen können. Dieser Abschnitt ist für jeden Viskosimeterbenutzer von Interesse, insbesondere für diejenigen, die Anhänger theoretischer und akademischer Denkschulen in Bezug auf Viskositätsmessungen sind.

Viskosität

Die Viskosität ist das Maß für die innere Reibung einer Flüssigkeit. Diese Reibung tritt auf, wenn eine Flüssigkeitsschicht relativ zu einer anderen Schicht in Bewegung gesetzt wird. Je größer die Reibung ist, desto größer ist die Energiemenge, die zur Erzeugung der Bewegung erforderlich ist, die hier als Scherung bezeichnet wird. Scherung tritt auf, wenn die Flüssigkeit physisch bewegt wird, z. B. wenn sie gegossen, aufgetragen, gesprüht, gemischt usw. wird. Hochviskose Flüssigkeiten benötigen mehr Energie, um sich zu bewegen als weniger viskose Flüssigkeiten

Isaac Newton definiert die Viskosität anhand des in Abbildung 4-1 gezeigten Diagramms. Zwei parallele Fluidebenen gleicher Fläche A sind durch dx getrennt und bewegen sich in die gleiche Richtung, jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten v1 und v2. Newton gibt an, dass die Kraft, die erforderlich ist, um diesen Geschwindigkeitsunterschied aufrechtzuerhalten, proportional zum Geschwindigkeitsunterschied durch die Flüssigkeit oder zum Geschwindigkeitsgradienten ist. Um dies auszudrücken, schreibt Newton:

oder ist eine konstante Eigenschaft eines bestimmten Produkts, die als Viskosität bezeichnet wird.

Der Geschwindigkeitsgradient ist das Maß für die Geschwindigkeitsänderung, mit der sich die Zwischenschichten einander gegenüber bewegen. Es stellt die Scherung dar, die die Flüssigkeit erfährt, und wird daher als Schergeschwindigkeit bezeichnet. Wir werden es nun durch den Buchstaben S darstellen. Seine Maßeinheit ist die zweite Potenz –1 (Sek-1). Der Ausdruck F / A repräsentiert die Kraft, die pro Flächeneinheit erforderlich ist, um die Scherwirkung zu erzeugen. Es heißt Scherspannung und wird durch F 'dargestellt. Seine Maßeinheit ist Dyn pro Quadratzentimeter (Dyn / cm²) oder N / m² oder Pa. Unter Verwendung dieser vereinfachten Begriffe kann die Viskosität durch die folgende mathematische Formel definiert werden

Die Maßeinheit für die Viskosität ist die Haltung. Ein Produkt, das eine Kraft von 1 Dyn pro Quadratzentimeter benötigt, um eine Schergeschwindigkeit von 1 s & supmin; ¹ zu erzeugen, hat eine Viskosität von 1 Poise oder 100 Centipoise. Sie werden auch auf Viskositätsmessungen stoßen, die in Pascal-Sekunden (Pa.s) oder MilliPascal-Sekunden (mPa.s) ausgedrückt werden. Dies sind die Einheiten des internationalen Systems und werden manchmal dem CGS-System vorgezogen. Eine Pascalsekunde entspricht 10 Poises. Eine Millipascalsekunde entspricht 1 CentiPoise. Newton ist der Ansicht, dass jedes Material bei einer bestimmten Temperatur eine Viskosität aufweist, die von der Schergeschwindigkeit unabhängig ist. Für ihn führt die doppelte Kraft dazu, dass die Verschiebung doppelt so schnell ist. Wie wir sehen werden, hatte Newton nur teilweise recht.

Newtonsche Flüssigkeiten

Diese Art von Fließverhalten, die Newton für alle Flüssigkeiten als anwendbar erachtete, wird nicht überraschend als Newtonsches Verhalten bezeichnet. Dies ist jedoch nur ein Fall unter mehreren anderen Flussverhalten, auf die Sie möglicherweise stoßen. Eine Newtonsche Flüssigkeit ist in Abbildung 4-2 grafisch dargestellt. Grafik A zeigt, dass die Beziehung zwischen der Scherspannung (F ') und der Schergeschwindigkeit (S) eine gerade Linie ist. Grafik B zeigt, dass die Viskosität der Flüssigkeit unabhängig von der Schergeschwindigkeit konstant bleibt. Typische Newtonsche Flüssigkeiten sind beispielsweise Wasser und Motoröle.

Dies bedeutet in der Praxis, dass für eine gegebene Temperatur die Viskosität einer Newtonschen Flüssigkeit unabhängig vom Viskosimetermodell, der Art des sich bewegenden Körpers und der Geschwindigkeit, mit der er gemessen wird, konstant bleibt. Brookfield-Standardöle sind Newtonsche über den Scherbereich, der von Brookfield-Geräten erzeugt wird. Aus diesem Grund können sie mit allen unseren Viskosimetermodellen verwendet werden (außer mit den Modellen CAP 1000 und CAP2000). Newtonsche Flüssigkeiten sind wohl die am einfachsten zu messenden Flüssigkeiten. Nehmen Sie einfach Ihr Viskosimeter und messen Sie… Sie sind leider nicht so häufig wie Flüssigkeiten in der komplexeren nicht-Newtonschen Gruppe.

Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten

Eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit wird global als eine Flüssigkeit definiert, deren F '/ S-Verhältnis nicht konstant ist. Mit anderen Worten, wenn sich die Scherzeit ändert, ändert sich die Scherspannung nicht in den gleichen Anteilen (und nicht notwendigerweise in der gleichen Richtung). Die Viskosität solcher Produkte ändert sich daher, wenn die Scherung variiert. Experimentelle Parameter wie das Viskosimetermodell, der sich bewegende Körper und die Geschwindigkeit wirken sich somit auf die Viskositätsmessung eines nicht-Newtonschen Produkts aus. Die gemessene Viskosität wird dann als scheinbare Viskosität bezeichnet und diese Messung kann nur verwendet werden, wenn die experimentellen Parameter der Messung angegeben sind. Nicht-Newtonsche Strömungen können sichtbar gemacht werden, indem man an Flüssigkeiten denkt, die aus einer Mischung von Molekülen unterschiedlicher Größe und Form bestehen. Wenn sie wie während eines Flusses eng beieinander verlaufen, bestimmen ihre Größen, Formen und Kohäsionskräfte, wie viel Kraft erforderlich ist, um sie zu bewegen. Bei jeder spezifischen Schergeschwindigkeit können die Ausrichtungen unterschiedlich sein und es ist mehr oder weniger Kraft erforderlich, um die Bewegung aufrechtzuerhalten. Es gibt verschiedene Arten des Fließverhaltens für nicht-Newtonsche Flüssigkeiten. Die häufigsten Typen, auf die Sie stoßen werden, sind:

Rheofluidifier:

Diese Art von Flüssigkeit nimmt mit zunehmender Schergeschwindigkeit ab, wie in Abbildung 4-3 dargestellt. Scherverdünner sind wahrscheinlich die am häufigsten verwendeten nicht-Newtonschen Flüssigkeiten und umfassen Farben, Emulsionen und Dispersionen aller Art. Diese Art des Fließverhaltens wird manchmal als "Scherverdünnung" bezeichnet.

Rheo-Verdicker:

Die Zunahme der Viskosität mit zunehmender Schergeschwindigkeit ist charakteristisch für diese Art von Flüssigkeit. Obwohl seltener als der Scherfluss, wird das Scherverdickungsverhalten häufig in Flüssigkeiten beobachtet, die einen hohen Anteil an entflockten Feststoffen enthalten, wie Tonen, Maisstärken, die in Wasser und Wasser / Sand-Gemisch gemischt sind. Das Dilatationsverhalten wird auch als "Scherverdickung" bezeichnet.

Pseudoplastisch

Diese Art von Flüssigkeit verhält sich im Ruhezustand wie ein Feststoff. Auf diese Flüssigkeit muss eine bestimmte Kraft ausgeübt werden, damit sie sich bewegt. Diese Kraft wird als "Streckgrenze" bezeichnet. Ketchup ist ein gutes Beispiel für diese Art von Produkt. Seine Streckgrenze verhindert, dass es aus der Flasche fließt, es sei denn, die Flasche wird geschüttelt, wodurch der Fluss freigesetzt wird. Wenn die Streckgrenze überschritten wird, kann das Fluid einen Newtonschen, scherverdünnenden oder scherverdickenden Fluss aufweisen.

Bisher haben wir nur den Einfluss der Scherung auf das Fließverhalten von nicht-Newtonschen Flüssigkeiten diskutiert. Was passiert, wenn die Zeit berücksichtigt werden muss? Diese Frage veranlasst uns, zwei neue Arten von nicht-Newtonschen Strömungen zu untersuchen: Thixotropie und Anti-Thixotropie.

Thixotropie und Anti-Thixotropie

Einige Flüssigkeiten zeigen unter konstanten Scherbedingungen eine Änderung der Viskosität im Laufe der Zeit. Es sind zwei Kategorien zu berücksichtigen:

Thixotropie:

Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, zeigen thixotrope Flüssigkeiten unter konstanter Scherung eine Abnahme der Viskosität über die Zeit.

Anti-Thixotropie

Es ist das Gegenteil von thixotropem Verhalten, die Viskosität der Flüssigkeit steigt mit der Zeit unter konstanter Scherung an.

Thixotropie und Anti-Thixotropie können in Kombination mit allen anderen zuvor diskutierten Verhaltensweisen oder nur bei bestimmten Scherwerten existieren. Das Zeitelement ist extrem variabel. Unter ständiger Scherung erreichen einige Flüssigkeiten in wenigen Sekunden ihre endgültige Viskosität, während bei einigen anderen die Stabilisierung mehrere Tage dauern kann. Antithixotrope Flüssigkeiten sind selten. Thixotropie wird häufig in Materialien wie Fetten, Druckfarben und Farben beobachtet. Bei variierender Scherung reagiert die thixotrope Flüssigkeit wie in Abbildung 4-8 gezeigt. Eine Scherspannungs- / Schergeschwindigkeitskurve wurde erstellt, indem die Scherung auf einen bestimmten Wert erhöht und dann auf ihren Ausgangspunkt verringert wurde. Beachten Sie, dass die Aufstiegskurve und die Abstiegskurve nicht übereinstimmen. Diese Hysteresekurve ist auf den Abfall der Viskosität der Flüssigkeit im Laufe der Zeit zurückzuführen. Diese Effekte können reversibel oder irreversibel sein. Einige Flüssigkeiten kehren, wenn sie eine Weile stehen bleiben, zu ihrer ursprünglichen Viskosität zurück, während andere niemals zurückkehren.

Das rheologische Verhalten einer Flüssigkeit kann offensichtlich wichtige Auswirkungen auf Viskositätsmessverfahren haben. In Abschnitt 4.7 werden wir einige dieser Effekte diskutieren und wie man mit ihnen umgeht. In Kapitel 5 werden fortgeschrittene mathematische Techniken vorgestellt, mit denen das Strömungsverhalten unter einer Vielzahl von Bedingungen analysiert werden kann. Wir werden jedoch zuerst die Auswirkungen von laminarer und turbulenter Strömung auf Viskositätsmessungen diskutieren.

Laminare und turbulente Strömung

Die Definition der Viskosität impliziert die Existenz einer sogenannten laminaren Strömung, dh der Bewegung einer Flüssigkeitsschicht relativ zu einer anderen, ohne dass Material von einer zur anderen übertragen wird.

Abhängig von einer Reihe von Faktoren gibt es eine maximale Fahrgeschwindigkeit, bei der eine Materialübertragung stattfinden kann. Dieses Phänomen nennt man Turbulenzen. Größere Moleküle oder Partikel springen von einer Schicht zur anderen und verbrauchen beim Manöver eine erhebliche Menge an Energie. Das Nettoergebnis ist, dass mehr Energie benötigt wird, um die turbulente Strömung auf der gleichen Geschwindigkeit wie die laminare Strömung zu halten.

Die Zunahme des Energiebedarfs äußert sich in einer scheinbar größeren Scherbeanspruchung als bei laminarer Strömung bei gleicher Schergeschwindigkeit. Das Endergebnis ist eine fehlerhafte Viskositätsmessung, da dies wichtiger ist.

Die Umwandlung einer laminaren Strömung in eine turbulente Strömung hängt auch von anderen Faktoren als der Bewegungsgeschwindigkeit der Schichten ab. Die Viskosität des Produkts, sein spezifisches Gewicht, die Geometrie des verwendeten Mobilgeräts und die Größe des Behälters beeinflussen auch den Beginn des Moments, in dem Turbulenzen auftreten.

Es sollte darauf geachtet werden, zwischen turbulenten Strömungsbedingungen und dilatierendem Strömungsverhalten zu unterscheiden (siehe Abschnitt 4.4). Im Allgemeinen nehmen die Viskositäten von scherverdickenden Materialien mit zunehmender Scherung stetig zu. Das Auftreten einer turbulenten Strömung ist durch einen relativ plötzlichen und signifikanten Anstieg der Viskosität ab einer bestimmten Scherschwelle gekennzeichnet. Das Fließverhalten dieser Materialien oberhalb dieses Punktes kann Newtonsch oder Nicht-Newtonsch sein.

Aufgrund der relativ niedrigen Schergeschwindigkeiten, mit denen die meisten Brookfield-Viskosimeter arbeiten, ist es unwahrscheinlich, dass Sie auf eine turbulente Strömung stoßen, es sei denn, Sie messen mit den Viskosimetern der LV-Serie Viskositäten von weniger als 15 cP und mit dem Viskosimeter von weniger als 85 cP andere Modelle. Je höher die Viskosität des Fluids ist, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass Turbulenzen auftreten. Wenn bei der Messung von Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität Turbulenzen beobachtet werden, können diese sehr häufig mit dem ULA-Zubehör beseitigt werden.

Was beeinflusst die rheologischen Eigenschaften?

Viskosimeterdaten präsentieren sich oft als "Fenster", durch das andere Materialeigenschaften beobachtet werden können. Die Viskosität lässt sich leichter messen als die meisten Eigenschaften, die sie beeinflussen, was sie zu einem interessanten Werkzeug für die Charakterisierung von Materialien macht. Zu Beginn dieses Kapitels haben wir uns die verschiedenen Arten von rheologischem Verhalten und ihre Identifizierung angesehen. Nachdem Sie das besondere rheologische Verhalten Ihres Produkts identifiziert haben, können Sie sich fragen, was diese Informationen in Bezug auf die anderen Merkmale des Produkts bedeuten. Dieser Abschnitt basiert auf Informationen, die im Laufe der Jahre von unseren Kunden gesammelt wurden, und soll Sie über die Rätsel nachdenken lassen, die Ihnen Ihr Viskosimeter bei der Lösung helfen wird.

Temperatur

Einer der offensichtlichsten Faktoren, die das rheologische Verhalten eines Materials beeinflussen können, ist die Temperatur. Einige Materialien sind sehr temperaturempfindlich und eine relativ kleine Änderung kann eine signifikante Änderung der Viskosität verursachen. Andere Produkte sind nicht sehr temperaturempfindlich. Die Berücksichtigung des Einflusses der Temperatur auf die Viskosität ist bei der Bewertung von Materialien, die während der Herstellung oder während des Endverbrauchs Temperaturschwankungen unterliegen (Motoröle, Fett, Schmelzklebstoffe, etc.)

Schergeschwindigkeit

Konkret sind nicht-Newtonsche Produkte eher die Regel als die Ausnahme. Eine Einschätzung der Auswirkungen der Schergeschwindigkeit ist daher für alle erforderlich, die an der praktischen Anwendung rheologischer Daten beteiligt sind. Zum Beispiel wäre es katastrophal, zu versuchen, ein Scherverdickungsmittel durch ein System zu pumpen, nur um zu sehen, wie es sich in der Pumpe "verfestigt" und den gesamten Produktionsprozess unterbricht. Obwohl dies ein extremes Beispiel ist, sollte nicht unterschätzt werden, welche Bedeutung die Schergeschwindigkeit haben kann. Wenn das Produkt während der Herstellung oder während des Endverbrauchs unterschiedlichen Schergeschwindigkeiten ausgesetzt ist, ist es wichtig, seine Viskosität bei diesen Scheren zu kennen. Wenn diese Scherung nicht bekannt ist, sollte eine Schätzung vorgenommen werden. Die Viskositätsmessungen müssen dann an einer Schere durchgeführt werden, die den geschätzten Werten möglichst nahe kommt. Es ist sehr oft unmöglich, die Viskosität eines Produkts bei Schergeschwindigkeiten am Endverbrauch zu messen, da diese Werte außerhalb der Scherbereiche des Viskosimeters liegen. Es ist dann notwendig, Messungen an verschiedenen Scheren durchzuführen und die Messungen auf die gewünschte Schere zu extrapolieren. Dies ist nicht die genaueste Methode, um diese Informationen zu erhalten, aber es ist oft die einzige verfügbare Alternative, insbesondere wenn die Schergeschwindigkeiten sehr hoch sind. Tatsächlich ist es immer ratsam, Viskositätsmessungen bei unterschiedlichen Schergeschwindigkeiten durchzuführen, um das rheologische Verhalten festzustellen, das sich auf den Herstellungsprozess oder die Endanwendungsmethode auswirken könnte. Wenn die Scherwerte unbekannt sind oder keine Rolle spielen, ist häufig eine einfache Kurve zwischen Viskosität und Drehzahl ausreichend. Beispiele für Materialien, die während der Herstellung oder des Endverbrauchs starken Scherschwankungen ausgesetzt sind und von diesen betroffen sind, sind: Farben, Kosmetika, flüssiger Latex, Beschichtungen, bestimmte Lebensmittel und Blut im menschlichen Kreislaufsystem. . Die folgende Tabelle zeigt typische Beispiele für verschiedene Schergeschwindigkeiten.

Messbedingungen

Der Zustand des Produkts kann bei der Messung seiner Viskosität einen erheblichen Einfluss haben. Es ist daher wichtig, sich dessen bewusst zu sein und so viel Kontrolle über die Umgebung jedes Produkts zu haben, das Sie messen müssen. Zunächst sollten die in Abschnitt 3.3 beschriebenen Viskositätsmessverfahren angewendet werden. Verschiedene Variablen wie: Viskosimetermodell, Kombination aus Bewegung und Geschwindigkeit, Gefäßgröße, Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Messschiebers, Produkttemperatur, Probenvorbereitungstechnik usw. können nicht nur die Reproduzierbarkeit des Messgeräts beeinflussen Messung, aber auch den tatsächlichen Viskositätswert des zu messenden Produkts. Zweitens müssen andere weniger offensichtliche Parameter berücksichtigt werden, die die Viskosität beeinflussen können. Beispielsweise kann das Produkt empfindlich gegenüber der Umgebungsatmosphäre sein, wie dies bei Dentalprodukten, metallurgischen Produkten und Nebenprodukten aus Hochöfen, Blut und Schleim der Fall ist. In diesen Fällen kann eine günstige kontrollierte Atmosphäre erforderlich sein (siehe Informationen zu Spülsystemen in Abschnitt 2.1.10). Ein weiterer Faktor, der die Viskositätsmessung beeinflussen kann, ist die Homogenität der Probe. Es ist sehr oft vorzuziehen, eine homogene Probe zu haben. Somit können reproduzierbarere Ergebnisse erhalten werden. Manchmal ist jedoch die Tendenz eines Materials, sich in verschiedene inhomogene Schichten zu trennen, das interessanteste Merkmal. In diesem speziellen Fall sollte darauf geachtet werden, dass das Produkt nicht bewegt, geschüttelt oder gemischt wird, bevor es untersucht wird.

Zeit

Die Zeit, die verstrichen ist, während eine Scherspannung angelegt wird, beeinflusst offensichtlich thixotrope und anti-thixotrope Materialien (zeitabhängige Materialien). Viskositätsänderungen in vielen Materialien können jedoch im Laufe der Zeit auftreten, selbst wenn das Produkt keinen Scherbeanspruchungen ausgesetzt ist. Das Phänomen der Alterung sollte bei der Auswahl und Vorbereitung von Proben für die Viskositätsmessung berücksichtigt werden. Berücksichtigen Sie auch die Tatsache, dass die meisten Materialien im Verlauf einer chemischen Reaktion Viskositätsänderungen unterliegen und dass die zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Reaktion durchgeführte Viskositätsmessung sehr stark von der gemessenen abweichen kann. zu einer anderen Zeit.

Druck

Druckänderungen können zur Bildung von Blasen in gelösten Gasen, zu Volumenänderungen und zur Verteilung von Gasen führen und in einigen Fällen zu Turbulenzen führen. Der Druck wird nicht so oft berücksichtigt wie andere Parameter. Der Druck komprimiert die Flüssigkeiten und erhöht so den intermolekularen Widerstand. Flüssigkeiten sind unter dem Einfluss sehr hoher Drücke wie Gase komprimierbar, jedoch in geringerem Maße. Der Druckanstieg bewirkt einen Viskositätsanstieg. Zum Beispiel die Fließeigenschaften von hoch beladenem Schlamm (größer als 70-80% nach Volumen der Partikel), wenn die flüssige Phase nicht ausreicht, um alle Löcher zwischen den Partikeln zu füllen, sind das Ergebnis einer Mischung aus drei Phasen (fest, flüssig und Luft). Aufgrund der Anwesenheit von Luft ist das Gemisch komprimierbar und daher widersteht es dem Fluss umso mehr, je stärker es komprimiert wird.

Produktgeschichte

Was mit einer Probe passiert ist, bevor ihre Viskosität gemessen wurde, kann das Ergebnis erheblich beeinflussen, insbesondere bei Flüssigkeiten, die empfindlich gegen Hitze und Alterung sind. Daher sollten Lagerbedingungen und Probenvorbereitungstechniken so ausgelegt sein, dass ihre Auswirkungen auf die Viskositätsmessung minimiert werden. Insbesondere thixotrope Materialien reagieren empfindlich auf ihre Vorgeschichte, da ihre Viskosität beeinträchtigt wird, wenn sie zuvor gerührt, gemischt, gegossen wurden oder wenn sie einer anderen Scherwirkung ausgesetzt waren. 4.7.7 Zusammensetzung und Zusatzstoffe Die Zusammensetzung eines Materials ist einer der bestimmenden Faktoren für seine Viskosität. Wenn seine Zusammensetzung modifiziert wird, entweder durch Ändern der Anteile seiner verschiedenen Komponenten oder durch Hinzufügen eines anderen Materials, ist eine Änderung der Viskosität in hohem Maße vorhersehbar. Beispielsweise verringert das Hinzufügen von Lösungsmittel zu einer Druckfarbe die Viskosität der Tinte. Additive aller Art werden verwendet, um die rheologischen Eigenschaften von Farben zu kontrollieren.

Spezifische Eigenschaften von Dispersionen und Emulsionen

Dispersionen und Emulsionen sind mehrphasige Materialien, die aus einer oder mehreren festen Phasen bestehen, die in einer flüssigen Phase dispergiert sind. Sie können durch eine Reihe von Faktoren rheologisch beeinflusst werden. Zusätzlich zu den meisten der oben beschriebenen Faktoren spielen die seltsamen Eigenschaften von Mehrphasenmaterialien eine sehr wichtige Rolle bei der Rheologie solcher Materialien.

Eines der wichtigsten zu untersuchenden Merkmale ist der Kohäsionszustand des Materials. Sind die Partikel, aus denen die feste Phase besteht, getrennt und verschieden oder sind sie zusammen gruppiert? Wie groß sind die Gruppen und sind sie stark vereint? Wenn die Gruppen ein großes Volumen in der Dispersion einnehmen, ist die Viskosität tendenziell höher. Dies ist auf die größere Kraft zurückzuführen, die erforderlich ist, um die Kohäsionsbindungen des suspendierten Feststoffs aufzubrechen.

Wenn die Blöcke in der Dispersion agglomeriert sind, kann das Verhalten des Agglomerats einen Scherverdünnungsfluss induzieren. Bei geringer Scherung kann sich das Agglomerat verformen, bleibt jedoch relativ intakt. Wenn die Scherung zunimmt, kann das Agglomerat in mehrere einzelne Blöcke zerfallen, wodurch die Reibungsbereiche verringert werden und somit die Viskosität verringert wird. Weitere Informationen zum Scherverdünnungsverhalten finden Sie in Abschnitt 4.4. Wenn die Bindungen im Agglomerat sehr stark sind, kann das System eine Streckgrenze aufweisen (siehe Abschnitt 4.4 zum plastischen Verhalten). Die Bedeutung des Schwellenwerts hängt von der Kraft ab, die zum Aufbrechen dieser Bindungen erforderlich ist.

Wenn die Flockungsstruktur des Materials im Laufe der Zeit zerstört wird, während es einer festen Spannung ausgesetzt ist, wird ein Fließverhalten vom Typ „zeitabhängig“ beobachtet (siehe Abschnitt 4.5).

Wenn die Schergeschwindigkeit nach Zerstörung der gesamten oder eines Teils der Flockungsstruktur verringert wird, kann die Viskosität des Materials niedriger sein als in der Vergangenheit bei derselben Schergeschwindigkeit. Wenn die Blöcke nach der Zerstörung wieder zusammenkommen, wirkt sich die Geschwindigkeit, mit der diese Ansammlung stattfindet, auf die Zeit bis zur Rückumwandlung auf das ursprüngliche Viskositätsniveau aus. Wenn die Geschwindigkeit schnell ist, ist die Viskosität nach kurzer Zeit dem Anfangswert ziemlich ähnlich. Wenn die Geschwindigkeit langsam ist, bleibt die Viskosität länger auf einem niedrigeren Niveau. Dies ist charakteristisch für ein rheologisches Verhalten, das als Thixotropie bezeichnet wird (siehe Abschnitt 4.5).

Die Partikel-zu-Partikel-Anziehung der dispergierten festen Phase hängt von der Art des Materials ab, das an der Grenzfläche zwischen der flüssigen Phase und der festen Phase vorhanden ist, was wiederum die rheologischen Eigenschaften des Systems beeinflusst. Somit ist das Einbringen von Flockungsmitteln oder Antiflockungsmitteln in das System ein Verfahren zur Kontrolle seiner Rheologie. Die Form der Partikel, aus denen die dispergierte Phase besteht, ist auch wichtig für die Bestimmung der Rheologie des Systems. In einem flüssigen Medium suspendierte Partikel drehen sich ständig. Wenn diese Partikel im Wesentlichen kugelförmig sind, kann die Rotation frei sein. Wenn die Partikel jedoch scharf oder abgeflacht sind, ist die Leichtigkeit der Rotation weniger vorhersehbar, ebenso wie der Effekt der Variation der Schergeschwindigkeit. Die Stabilität einer dispergierten Phase ist besonders kritisch bei der Messung der Viskosität eines Mehrphasensystems. Wenn die dispergierte Phase dazu neigt, sich abzusetzen und eine inhomogene Flüssigkeit erzeugt, ändern sich die rheologischen Eigenschaften des Systems. In den meisten Fällen bedeutet dies, dass die gemessene Viskosität abnimmt. Unter diesen Bedingungen erhaltene Daten sind häufig fehlerhaft und erfordern besondere Vorsichtsmaßnahmen, um sicherzustellen, dass die dispergierte Phase in Suspension bleibt.