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2024-05-13T13:01:54Z

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Als '''Dehnrheometer''' werden [[Rheometrie|Rheometer]] bezeichnet, die [[flüssig]]e oder [[schmelze]]förmige Proben auf [[Dehnung]] beanspruchen und so die [[Dehnviskosität]] messen. Aufgrund experimenteller Schwierigkeiten spielt diese Charakterisierungsmethode – anders als beim [[Festkörper]] – im Vergleich zur [[Scherung (Mechanik)|Scherung]] keine große Rolle: z. B. existieren ca. 35.000 [[Veröffentlichung]]en, die – zumindest teilweise – die [[Scherrheologie]] behandeln, während nur ca. 9.300 Veröffentlichungen die [[Dehnrheologie]] behandeln (Stand Feb. 2008, laut [[SciFinder]] (R)).

Bei Dehnrheometern gibt es drei Grundarten, die sich in der Art der Dehnung unterscheiden:
* uniaxiale Dehnung
* planare Dehnung
* äquibiaxiale Dehnung.

In der Praxis existieren fast nur Dehnrheometer für die uniaxiale Dehnung, obwohl v. a. die biaxiale Dehnung eine technisch bedeutende Rolle in der [[Kunststoffverarbeitung]] spielt. Der Grund hierfür ist die ungleich schwerere Realisierung der beiden anderen Moden.

== Aufbau ==
Ein Dehnrheometer besteht aus drei Komponenten:
* einem [[Motor]], der die [[Probe]] normalerweise mit [[exponentiell]] ansteigender Dehngeschwindigkeit, der sog. [[Hencky]]-Dehngeschwindigkeit, dehnt.
* einer Kraftmesseinrichtung
* einer Temperiereinrichtung, z. B. einem [[Ölbad]] oder einem heißen Gasstrom, der die Probe auf die gewünschte [[Temperatur]] heizt und außerdem meist noch die Aufgabe hat die [[Gravitation]] zu kompensieren.

Letzteres ist von Bedeutung, weil die typischen Proben, die mit einem Dehnrheometer vermessen werden – [[Kunststoff]]<nowiki/>schmelzen und [[Dispersion (Chemie)|Dispersionen]] – sehr viel weniger steif sind als normale Festkörper und sich deshalb unter ihrem eigenen Gewicht verformen würden (''Sagging''), sollten keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden. Als Gegenmaßnahmen werden dichteangepasste [[Silikonöl]]e ([[Polydimethylsiloxan]]), Gaskissen oder geeignete Geometrien mit hohen [[Flächenträgheitsmoment]]en verwendet. Trotzdem stellt dieses Phänomen mit das größte Hindernis für die Dehnrheologie dar.

== Messprinzip ==
=== Konstante Länge ===
Bei diesem Typ von Dehnrheometer bleibt die Probenlänge (bei uniaxialer Dehnung) unverändert. Dazu wird die Probe zwischen ein oder zwei Aufwickelvorrichtungen gespannt und dann durch Aufwickeln gedehnt. Dabei wird das effektive Probenvolumen kleiner, aber die Ausgangslänge bleibt erhalten.

Dieser Rheometertyp ist der heutzutage dominierende.

=== Konstantes Volumen ===
Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um eine [[Zugprüfmaschine]], die allerdings für sehr viel kleinere Kräfte und größere Dehnungen ausgelegt ist. Die Probe wird an den Enden eingespannt und das eine Ende mit exponentiell ansteigender [[Geschwindigkeit]] gezogen.

Dieser Rheometertyp ist in der Praxis genauer, aber auch technisch aufwendiger als der Typ „konstante Länge“ und wird deshalb nur von wenigen Spezialisten eingesetzt.

=== Niederviskose Fluide ===
Zur dehnrheologischen Charakterisierung niederviskoser Fluide (wie beispielsweise Polymerlösungen) ist besonders das sogenannte [[Capillary Breakup Extensional Rheometer]] (CaBER) geeignet, da diese praxisrelevante Gesamtdehnungen von <math>\epsilon</math> ≈ 10…14 ermöglicht. Hierbei wird ein geringes Flüssigkeitsvolumen ruckartig verstreckt und die Verjüngung des so entstandenen Flüssigkeitsfadens analysiert. Aus der zeitlichen Entwicklung des Fadendurchmessers können charakteristische Kenngrößen wie beispielsweise die [[Dehnrelaxationszeit]] oder die transiente [[Dehnviskosität]] abgeleitet werden.

== Literaturhinweise ==
* Einführung der Henckydehnung: Hencky H (1928) Über die Form des Elastizitätsgesetzes bei ideal elastischen Stoffen. Zeitschrift für technische Physik 9 215–220.
* Erste Beschreibungen der heute üblichen Formen von uniaxialen Dehnrheometern:
** Konstante Probenlänge: [[Joachim Meissner]] (1969) Rheometer for the study of mechanical properties of deformation of plastic melts under definite tensile stress. Rheologica Acta 8 (1): 78–88.
** Konstantes Probenvolumen: Münstedt H (1979) New Universal Extensional Rheometer for Polymer Melts. Measurements on a Polystyrene Sample. Journal of Rheology 23 (4): 421–436.
* Einführung des Troutonverhältnisses: Trouton FT (1906) On the viscous traction and its relation to that of viscosity. Proc Roy Soc 77 426
[[Kategorie:Werkstoffprüfung]]
[[Kategorie:Rheologie]]

Dehnrheometer - Versionsgeschichte

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