Rheologische Messungen an Polypropylenschmelzen

Zusammenfassung An einer Anzahl von Polypropylenproben wurden die Grenzviskositäten [] und dieNewtonschen Schmelzviskositäten ₀ bei 190 °C gemessen; die meisten Proben wurden fraktioniert und die Molekulargewichtsverteilung festgestellt. Die Messung der Schmelzviskosität erfolgte in einem Extrusionsrheometer mit drei Düsen verschiedener Länge. Es wurden Endkorrekturen bestimmt und die Schubspannung entsprechend korrigiert. Für die-M-Beziehung ergibt sich: log ₀=3,69 log¯M _w –11,90.Proben mit sehrenger bzw. weiter Molekulargewichtsverteilung weichen von dieser Beziehung deutlich ab. Eine für die Molekulargewichtsverteilungsbreite besonders empfindliche Größe ist die Steigungskonstante (1/ vs.), die gleichzeitig ein Maß für den Grad des Nicht-Newtonschen Verhaltens der Schmelze darstellt, bzw. ₀ ; diese letzte Größe eignet sich ganz besonders zur Kennzeichnung der Verteilung sowohl für Proben mit besonders enger Verteilung (Fraktionen, Abbauprodukte, Luparen) als auch für den anderen Extremfall (Mischungen).Vorgetragen auf der Arbeitstagung der Sektion Rheologie des Vereins Österreichischer Chemiker am 28. September 1965 in Graz.Die Messungen und experimentellen Arbeiten wurden von FräuleinHeather Furley und HerrnHelmuth Lehner durchgeführt.     

The shear viscosity dependence on concentration,molecular weight,and shear rate of polystyrene solutions

The solution viscosity of narrow molecular weight distribution polystyrene samples dissolved in toluene and trans-decalin was investigated. The effect of polymer concentration, molecular weight and shear rate on viscosity was determined. The molecular weights lay between 5 10⁴ and 24 10⁶ and the concentrations covered a range of values below and above the critical valuec ^*, at which the macromolecular coils begin to overlap. Flow curves were generated for the solutions studied by plotting log versus log . Different molecular weights were found to have the same viscosity in the non-Newtonian region of the flow curves and follow a straight line with a slope of – 0.83. A plot of log ₀ versus logM _w for 3 wt-% polystyrene in toluene showed a slope of approximately 3.4 in the high molecular weight regime. Increasing the shear rate resulted in a viscosity that was independent of molecular weight. The sloped (log)/d (logM _w ) was found to be zero for molecular weights at which the corresponding viscosities lay on the straight line in the power-law region.On the basis of a relation between _sp and the dimensionless productc · [], simple three-term equations were developed for polystyrene in toluene andt-decalin to correlate the zero-shear viscosity with the concentration and molecular weight. These are valid over a wide concentration range, but they are restricted to molar masses greater than approximately 20000. In the limit of high molecular weights the exponent ofM _w in the dominant term in the equations for both solvents is close to the value 3.4. That is, the correlation between _sp andc · [] results in a sloped(log _sp)/d(logc · []) of approximately 3.4/a at high values ofc · [] wherea is the Mark-Houwink constant. This slope of 3.4/a is also the power ofc in the plot of ₀ versusc at high concentrations. a Mark-Houwink constant - B ₁,B ₂,B _n constants - c concentration (g · cm^–3) - c ^* critical concentration (g · cm^–3) - K, K constants - K _H Huggins constant - M molecular weight - M _c critical molecular weight - M _n number-average molecular weight - M _w weight-average molecular weight - n sloped(log _sp)/d (logc · []) at highc · [] - PS polystyrene - T temperature (K) - shear rate (s^–1) - critical shear rate (s^–1) - viscosity (Pa · s) - ₀ zero-shear viscosity (Pa · s) - _s solvent viscosity (Pa · s) - _sp specific viscosity - [] intrinsic viscosity (cm³ · g^–1) - dynamic viscosity (Pa · s) - | ^*| complex dynamic viscosity (Pa · s) - angular frequency (rad/s) - density of polymer solution (g · cm^–3) - ₁₂ shear stress (Pa) Dedicated to Prof. Dr. J. Schurz on the occasion of his 60^th birthday.Excerpt from the dissertation of Reinhard Kniewske: Bedeutung der molekularen Parameter von Polymeren auf die viskoelastischen Eigenschaften in wäßrigen und nichtwäßrigen Medien, Technische Universität Braunschweig 1983.     

Rheology of molten polymers

Summary TheCross equation describes the flow of pseudoplastic liquids in terms of an upper and a lower Newtonian viscosity corresponding to infinite and zero shear, and ₀, and of a third material constant related to the mechanism of rupture of linkages between particles in the intermediate, non-Newtonian flow regime, Calculation of of bulk polymers is important, since it cannot be determined experimentally. The equation was applied to the melt flow data of two low density polyethylenes at three temperatures.Using data in the non-Newtonian region covering 3 decades of shear rate to extrapolate to the zero-shear viscosity resulted in errors amounting to about onethird of the measured ₀ values. The extrapolated upper Newtonian viscosity was found to be independent of temperature within the precision of the data, indicating that it has a small activation energy.The ₀ values were from 100 to 1,400 times larger than the values at the corresponding temperatures.The values of were large compared to the values found for colloidal dispersions and polymer solutions, but decreased with increasing temperature. This shows that shear is the main factor in reducing chain entanglements, but that the contribution of Brownian motion becomes greater at higher temperatures.

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Zusammenfassung Die Gleichung vonCross beschreibt das Fließverhalten von pseudoplastischen Flüssigkeiten durch drei Konstante: Die obereNewtonsche Viskosität (bei sehr hohen Schergeschwindigkeiten), die untereNewtonsche Viskosität ₀ (bei Scherspannung Null), und eine Materialkonstante, die vom Brechen der Bindungen zwischen Partikeln im nicht-Newtonschen Fließbereich abhängt. Die Berechnung von ist wichtig für unverdünnte Polymere, wo man sie nicht messen kann.Die Gleichung wurde auf das Fließverhalten der Schmelzen von zwei handelsüblichen Hochdruckpolyäthylenen bei drei Temperaturen angewandt. Die Werte von ₀, durch Extrapolation von gemessenen scheinbaren Viskositäten im Schergeschwindigkeitsbereich von 10 bis 4000 sec^–1 errechnet, wichen bis 30% von den gemessenen ₀-Werten ab. Die Aktivierungsenergie der war so klein, daß die-Werte bei den drei Temperaturen innerhalb der Genauigkeit der Extrapolation anscheinend gleich waren. Die ₀-Werte waren 100 bis 1400 mal größer als die-Werte.Im Verhältnis zu kolloidalen Dispersionen und verdünnten Polymerlösungen war das der Schmelzen groß, nahm aber mit steigender Temperatur ab. Deshalb wird die Verhakung der Molekülketten hauptsächlich durch Scherbeanspruchung vermindert, aber der Beitrag derBrownschen Bewegung nimmt mit steigender Temperatur zu.

     

Experimental and numerical analysis of oscillatory tube flow of viscoelastic fluids represented at the example of human blood

Summary The 4 constant parameters of an Oldroyd type constitutive equation for normal human blood of 45% haematocrit were determined by means of the steady flow curve and the material functions () and (), measured at 2 Hz in an oscillatory capillary viscometer. It was found, as other authors did before, that the phenomenological behaviour of blood flow can be reproduced qualitatively thereby. The quantitative behaviour, however, cannot be described by thus developed parameters. The parameters of the constitutive equationµ ₀, ₁ and ₂ were therefore generalized to become dependent of shear rate and frequency respectively.In itself this is nothing but a transformation of the material functions ( ),() and (), but these can be used as parameters in a constitutive equation though having lost the property of constancy.In this way the linear region of viscoelasticity and the steady flow curve can be reproduced quantitatively. A computer simulation of oscillatory flow for large amplitudes shows another tendency for the phase shift between pressure and flow than the experiment in the oscillatory capillary rheometer does.The applicability of a constitutive equation modified in this manner for other than oscillatory flow should be further examined especially for pulsatile flow.

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Zusammenfassung Mit Hilfe der Fließkurve für die stationäre Strömung und Messungen der Materialfunktion () im Oszillations-Kapillarrheometer bei 2 Hz wurden die Konstanten der 4-Konstanten-Oldroyd-Stoffgleichung für gesundes Humanblut von 45% Hämatokrit bestimmt. Es zeigte sich, daß sich — wie auch schon von anderen Autoren mitgeteilt wurde — mit den so ermittelten Modellkonstanten die Phänomenologie des Fließverhaltens des Blutes qualitativ gut beschreiben läßt. Zur quantitativen Beschreibung reicht dieses Modell jedoch nicht aus, wie man an der Wiedergabe der stationären Fließkurve und der Materialfunktionen der linearen Viskoelastizität erkennt. Aus diesem Grund wurden die Parameterµ ₀, ₁ und ₂ in Abhängigkeit der Schergeschwindigkeit bzw. der Frequenz angesetzt.Dies bedeutet zunächst nichts anderes als eine Transformation der Materialfunktionen, jedoch in einer Art, daß letztere als Parameter in einer Stoffgleichung verwendet werden können, was allerdings mit dem Verlust der Konstanz der Parameter verbunden ist. Mit einer derart modifizierten Stoffgleichung lassen sich der Bereich der linearen Viskoelastizität und die stationäre Fließkurve quantitativ beschreiben. Eine Computersimulation der oszillierenden Rohrströmung zeigt für große Amplituden eine andere Tendenz für die Phasenverschiebung zwischen Druck und Volumenstrom, als sie sich bei Messungen am Oszillations-Kapillarrheometer ergibt.Die Anwendbarkeit der modifizierten Stoffgleichung für andere Strömungsformen, wie z.B. pulsierende Rohrströmungen, muß noch geprüft werden.

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Paper, presented at the Annual Conference of the Deutsche Rheologische Gesellschaft in Berlin, May 8–10, 1978.

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With 8 figures     

Oscillatory measurements of silicone oils —Loss and storage modulus master curves

The work describes a way to obtain loss modulus and storage modulus master curves from oscillatory measurements of silicone oils.The loss modulus master curve represents the dependence of the viscous flow behavior on · ₀ ^* and the storage modulus master curve — the dependence of the elastic flow behavior on · ₀ ^* .The relation between the values of the loss modulus and storage modulus master curves (at a certain frequency) is a measurement of the viscoelastic behavior of a system. The G/G-ratio depends on · ₀ ^* which leads to a viscoelastic master curve. The viscoelastic master curve represents the relation between the elastic and viscous oscillatory flow behavior.     

Rheological models for gypsum plaster pastes

Shear stress and shear rate data obtained for gypsum plaster pastes were correlated by means of different rheological models. The pastes were prepared from a commercial calcium sulfate hemihydrate at various water/plaster ratios ranging from 100/150 to 100/190. The tests were performed at 25°C using a rotating coaxial cylinder viscosimeter. The measurements were accomplished by applying a step-wise decreasing shear rate sequence. Discrimination among the models was made: (1) on the basis of the fitting goodness; (2) by checking the physical meaning of the calculated parameters; (3) on the basis of the stability of the parameters and of their prediction capacity beyond the limits of the experimental data. In the light of above, the Casson model seemed to be most effective for application to gypsum plaster pastes. K Consistency - n Power-law index - N Number of experimental data - P Number of parameters - Shear rate (s^–1) - ₀ Viscosity (Pa · s) - _d Dispersing medium viscosity (Pa · s) - _p Plastic viscosity (Pa · s) - Viscosity at zero shear rate (Pa · s) - Viscosity at infinite shear rate (Pa · s) - [] Intrinsic viscosity - ² Variance - Shear stress (Pa) - ₀ Yield stress (Pa) - Solid volume fraction - _m Maximum solid volume fraction     

Deformation to breaking of deep water gravity waves

The results of laboratory observations of the deformation of deep water gravity waves leading to wave breaking are reported. The specially developed visualization technique which was used is described. A preliminary analysis of the results has led to similar conclusions than recently developed theories. As a main fact, the observed wave breaking appears as the result of, first, a modulational instability which causes the local wave steepness to approach a maximum and, second, a rapidly growing instability leading directly to the breaking.List of symbols L total wave length - H total wave height - crest elevation above still water level - trough depression below still water level - wave steepness =H/L - crest steepness =/L - trough steepness =/L - F ₁ forward horizontal length from zero-upcross point (A) to wave crest - F ₂ backward horizontal length from wave crest to zero-downcross point (B) - crest front steepness =/F ₁ - crest rear steepness =/F ₂ - vertical asymmetry factor=F ₂/F ₁ (describing the wave asymmetry with respect to a vertical axis through the wave crest) - µ horizontal asymmetry factor=/H (describing the wave asymmetry with respect to a horizontal axis: SWL) - T ₀ wavemaker period - L ₀ theoretical wave length of a small amplitude sinusoïdal wave generated at T _inf0 ^sup–1 frequency - ₀ average wave height     

Die Viskosität reiner Flüssigkeiten in der Nähe der kritischen Temperatur

Zusammenfassung In einem Druck-Temperatur-Diagramm mit der Viskosität als Parameter sind die Isoviskosen reiner Flüssigkeiten in der Nähe der kritischen Temperatur in guter Näherung Geraden. Unter Berücksichtigung dieses phänomenologischen Sachverhaltes sowie einiger Gesetzmäßigkeiten am kritischen Punkt gelingt es, eine Gleichung für dieses Zustandsgebiet aufzustellen, in der nur zwei Konstanten den Meßwerten angepaßt werden müssen. Diese Gleichung wird auf Wasser und Para-Wasserstoff angewandt. Bei Wasser gibt die Gleichung im Bereich von 300 °C bis 374 °C, in dem bisher keine international anerkannte Interpolationsgleichung existiert, die Werte der internationalen Rahmentafel [1] innerhalb deren Toleranz wieder. Sie ist daher als Interpolationsgleichung für diesen Bereich geeignet.

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The viscosity of pure liquids near the critical temperature

In a pressure-temperature-viscosity-diagram, the lines of constant viscosity of pure liquids near the critical temperature are straight to a good approximation. This phenomenological fact as well as some laws at the critical point lead to an equation for the viscosity in which only two constants have to be adjusted to the experimental values. The equation is evaluated for water and parahydrogen. The results for water are within the limits of the International Seeleton Tables in the region between 300 °C and 374 °C where no international equation for interpolation exists.

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Formelzeichen T Temperatur - T^* Grenztemperatur für Bereich I - T' Grenztemperatur für die Restviskosität - T_kr kritische Temperatur - T_N normierte Temperatur; T_N=T/T_kr - A₀(T) Viskosität auf der Siedelinie - A₁(T) Steigung der Isothermen im ,p, T-Bild - p Druck - P_kr kritischer Druck - P_N normierter Druck: p_N = p/p_kr - Psätt Druck auf der Siedelinie bei der TemperaturT - Dichte - _kr kritische Dichte - _N normierte Dichte; _N=/kr - Viskosität - _kr kritische Viskosität - _kr normierte Viskosität; _N=/_kr - Restviskosität - (_N) Funktion in Gl. (3) - (_N) Punktion in Gl. (3) - Ri Riedel-Zahl nach Gl. (4) - spezifisches Volum     

Anlaufkorrektur und Elastizität bei der Kapillarströmung von Lösungen

Zusammenfassung Aus der Anlaufkorrektur kann man nach einer Rechnung vonFromm, die auf dem Maxwellschen Modell basiert, eine Relaxationszeit und eine korrigierte Viskosität _c ermitteln. Der Quotient _c/ stellt einen Schermodul dar. Diese Größe wird für Lösungen von Cellulosetrinitrat in Butylacetat, Polyvinylacetat in Dioxan, Polystyrol in Toluol, Polyacrylamid in Wasser, und Viskose, in Abhängigkeit von der Konzentrationc und dem SchergefälleD ermittelt. Es zeigt sich, daß _c/ etwa im Wendepunkt der Fließkurven eine Art Plateau oder ein flaches Maximum zeigt und in diesem Plateaubereich eine lineare Abhängigkeit von der Konzentration. Die absolute Größe von _c/ ist jedoch um Größenordnungen geringer, als sie nach der Formel vonRouse bzw.Bueche für die erste Relaxationszeit eines Verhängungsnetzwerkes zu erwarten wäre. Das wird so gedeutet, daß bei dem hohen Schergefälle, das bei den Messungen herrschte (D etwa 10⁴ sec^–1), ein Teil der Verhängungen zerstört ist, wodurch die Relaxationszeit vergrößert und der Schermodul verkleinert wird.

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Summary From the end-correction, according to a calculation byFromm based upon theMaxwell-model, a relaxation time and a corrected viscosity _c can be obtained. The quotient _c/ represents a shear modulus. Its value is determined for solutions of cellulosetrinitrate in butylacetate, polyvinylacetate in dioxane, polystyrene in toluene, polyacryloamide in water, and viscose, in dependence of concentrationc and shear rateD. It is found, that _c/ shows a plateau or a flat maximum at the inflection point of the flow curves. In this range, a linear dependence on concentration is found too. The absolute value of _c/, however, is smaller by orders of magnitude than that to be expected for the first relaxation time of an entanglement network according to the formulas byRouse resp.Bueche. This is explained by a partial disruption of entanglements in the high shear rate prevailing at the experiments (D about 10⁴ sec^–1), which effects an increase of the relaxation time and a decrease of the shear modulus.

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Vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologen in Bad Ems vom 18.–19. Mai 1967.     

A three-parameter model describing the experimental relation between shear stress and shear rate for laminar flow of aqueous polymer solutions

Summary A three-parameter model is introduced to describe the shear rate — shear stress relation for dilute aqueous solutions of polyacrylamide (Separan AP-30) or polyethylenoxide (Polyox WSR-301) in the concentration range 50 wppm – 10,000 wppm. Solutions of both polymers show for a similar rheological behaviour. This behaviour can be described by an equation having three parameters i.e. zero-shear viscosity ₀, infinite-shear viscosity , and yield stress ₀, each depending on the polymer concentration. A good agreement is found between the values calculated with this three-parameter model and the experimental results obtained with a cone-and-plate rheogoniometer and those determined with a capillary-tube rheometer.

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Zusammenfassung Der Zusammenhang zwischen Schubspannung und Schergeschwindigkeit von strukturviskosen Flüssigkeiten wird durch ein Modell mit drei Parametern beschrieben. Mit verdünnten wäßrigen Polyacrylamid-(Separan AP-30) sowie Polyäthylenoxidlösungen (Polyox WSR-301) wird das Modell experimentell geprüft. Beide Polymerlösungen zeigen im untersuchten Schergeschwindigkeitsbereich von ein ähnliches rheologisches Verhalten. Dieses Verhalten kann mit drei konzentrationsabhängigen Größen, nämlich einer Null-Viskosität ₀, einer Grenz-Viskosität und einer Fließgrenze ₀ beschrieben werden. Die Ergebnisse von Experimenten mit einem Kegel-Platte-Rheogoniometer sowie einem Kapillarviskosimeter sind in guter Übereinstimmung mit den Werten, die mit dem Drei-Parameter-Modell berechnet worden sind.

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a Pa^–1 physical quantity defined by:a = {1 – ( / ₀)}/ ₀ - c l concentration (wppm) - D m capillary diameter - L m length of capillary tube - P Pa pressure drop - R m radius of capillary tube - u m s^–1 average velocity - v _r m s^–1 local axial velocity at a distancer from the axis of the tube - shear rate (–dv _r /dr) - local shear rate in capillary flow - s^–1 wall shear rate in capillary flow - Pa s dynamic viscosity - _a Pa s apparent viscosity defined by eq. [2] - ( _a ) Pa s apparent viscosity in capillary tube at a distanceR from the axis - ₀ Pa s zero-shear viscosity defined by eq. [4] - Pa s infinite-shear viscosity defined by eq. [5] - l ratior/R - kg m^– density - Pa shear stress - ₀ Pa yield stress - _r Pa local shear stress in capillary flow - _R Pa wall shear stress in capillary flow _R = (PR/2L) - _v m³ s^–1 volume rate of flow With 8 figures and 1 table     

Nonlinear rheological behavior of a concentrated spherical silica suspension

Linear and nonlinear viscoelastic properties were examined for a 50 wt% suspension of spherical silica particles (with radius of 40 nm) in a viscous medium, 2.27/1 (wt/wt) ethylene glycol/glycerol mixture. The effective volume fraction of the particles evaluated from zero-shear viscosities of the suspension and medium was 0.53. At a quiescent state the particles had a liquid-like, isotropic spatial distribution in the medium. Dynamic moduli G^* obtained for small oscillatory strain (in the linear viscoelastic regime) exhibited a relaxation process that reflected the equilibrium Brownian motion of those particles. In the stress relaxation experiments, the linear relaxation modulus G(t) was obtained for small step strain (0.2) while the nonlinear relaxation modulus G(t, ) characterizing strong stress damping behavior was obtained for large (>0.2). G(t, ) obeyed the time-strain separability at long time scales, and the damping function h() (–G(t, )/G(t)) was determined. Steady flow measurements revealed shear-thinning of the steady state viscosity () for small shear rates (< ^–1; = linear viscoelastic relaxation time) and shear-thickening for larger (>^–1). Corresponding changes were observed also for the viscosity growth and decay functions on start up and cessation of flow, + (t, ) and _– (t, ). In the shear-thinning regime, the and dependence of ₊(t,) and _–(t,) as well as the dependence of () were well described by a BKZ-type constitutive equation using the G(t) and h() data. On the other hand, this equation completely failed in describing the behavior in the shear-thickening regime. These applicabilities of the BKZ equation were utilized to discuss the shearthinning and shear-thickening mechanisms in relation to shear effects on the structure (spatial distribution) and motion of the suspended particles.Dedicated to the memory of Prof. Dale S. Parson     

Development characteristics of drag-reducing surfactant solution flow in a duct

Development characteristics of dilute cationic surfactant solution flow have been studied through the measurements of the time characteristics of surfactant solution by birefringence experiments and of the streamwise mean velocity profiles of surfactant solution duct flow by a laser Doppler velocimetry system. For both experiments, the concentration of cationic surfactant (oleylbishydroxymethylethylammonium chloride: Ethoquad O/12) was kept constant at 1000 ppm and the molar ratio of the counter ion of sodium salicylate to the surfactants was at 1.5. From the birefringence experiments, dilute surfactant solution shows very long retardation time corresponding to micellar shear induced structure formation. This causes very slow flow development of surfactant solution in a duct. Even at the end of the test section with the distance of 112 times of hydraulic diameter form the inlet, the flow is not fully developed but still has the developing boundary layer characteristics on the duct wall. From the time characteristics and the boundary layer development, it is concluded that the entry length of 1000 to 2000 times hydraulic diameter is required for fully developed surfactant solution flow.List of abbreviations and symbols A₁, A₂ Coefficients for time constant fitting [-] - B Breadth of the test duct [m] - C₁, C₂ Coefficients for time constant fitting [-] - D Pipe diameter [m] - D_H Hydraulic diameter [m] - g Impulse response function [Pa] - H Width of the test duct [m] - n Index of Bird-Carreau model [-] - Re Reynolds number (=U_mD_H/) - Re_D Pipe Reynolds number (=U_mD/) - Re_x Streamwise distance Reynolds number (=U₀x/) - T Absolute temperature [K] - t Time [s] - t_a Retardation time [s] - t_b Build-up time [s] - t_x Relaxation time [s] - t_x1, t_x2 Relaxation time for double time constant fitting [s] - t Time constant in Bird-Carreau model [s] - U Time mean velocity [m/s] - U_m Bulk mean velocity [m/s] - U_max Maximum velocity in a pipe [m/s] - U₀ Main flow velocity [m/s] - u Friction velocity [m/s] - x, y Coordinates [m] - Shear rate [s^–1] - Mean shear rate [s^–1] - n Birefringence [-] - 99% boundary layer thickness [m] - Solution viscosity [Pa·s] - _P, _S Surfactant and solvent viscosity [Pa·s] - ₀, Zero and infinite viscosity of Bird-Carreau model [Pa·s] - Characteristic time in Maxwell model [s] - Water kinematic viscosity [m²/s] - Density [kg/m³] - Solution shear stress [Pa] - _P, _S Surfactant and solvent shear stress [Pa] - Time in convolution [s]     

Reibungs- und Verschleiß-Messungen im EHD-Kontakt bei allseitig hohem Druck

Zusammenfassung Um bei einem Punktkontakt den Einfluß der EHD-Parameter, _a ,u, F undT einzeln an stets demselben Öl untersuchen zu können, wurde eine unter allseitighohem Druck betriebene VKA-Apparatur konstruiert. Die Anpreßkraft wird durch eine im Autoklaven befindliche hydraulische Presse erzeugt, die Kraft und das Drehmoment innerhalb des Autoklaven gemessen. Der Antrieb erfolgt mit einem 5 kW-Motor über eine selbstabdichtende Wellendurchführung.Die Last, bei der die Vollschmierung zusammenbricht, wird bei linearem Verlauf der log – p-Isothermen in Abhängigkeit von _a undu befriedigend durch die Formel vonArchard undKirk wiedergegeben, wenn für die kritische Filmdicke das 2,09fache der Oberflächenrauhigkeit einer Kugel eingesetzt wird.Bei nichtlinearem (degressivem) Verlauf der log–p-Kurven treten dagegen erhebliche Differenzen auf. Um das Viskositäts-Druckverhalten besser zu berücksichtigen, wird eine Formel aufgestellt, die anstelle von und _a die effektive Viskosität _W bei 2/3 des Hertzschen Maximalwertes enthält. _W wird dabei aus gemessenen – p-Isothermen über eine Formel vonRodermund berechnet.

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Summary To prove separately the influence of the EHD-parameters, _a ,u, F andT on the critical load of a point contact, a VKA tester for use inside a high pressure chamber has been constructed. The hydraulic press, which produces the load, is installed within the autoclave. The uniaxial force and the friction torque is measured inside, too. The drive produced by a 5 KW motor is introduced by a self-sealing shaft bushing.If the pressure behaviour log–p of the oil is a straight line, the load at which the hydrodynamic lubrication breaks down is represented correctly as a function of _a andu by an equation ofArchard andKirk. Thereby the critical film thickness is supposed as 2.09 times greater than the surface roughness.Considerable deviations are found for log – p pressure curves with decreasing incline. To take into account this type of behaviour of the oil a new formula is proposed using the effective viscosity _W at 2/3 of the Hertzian pressureP _max instead of and _{a W} is calculated from the measured – p isotherms by an equation ofRodermund.

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Mit 6 Abbildungen     

Effects of temperature and pressure on the rheological behavior of montmorillonite sols

Summary The effects of high temperatures up to 180 C and high pressures up to 560 kg/cm² on the rheological properties of pure montmorillonite suspensions with well-defined base-exchange cations have been investigated. The suspensions behave very much asBingham plastics according to the equation=+, in which is the shear stress,D the shear rate, the plastic viscosity, and the yield stress which is largely a measure of residual flocculation.The observed effects depend strongly on the interparticle forces that govern the colloidal stability and the rheological behavior of the suspensions. One can distinguish between two categories of suspensions:P-type sols in which the clay particles are associated through Coulombic attraction between positive edges and negative faces and are located in a primary potential energy minimum, andS-type sols in which the particles are associated edge-to-edge and are located in a weaker secondary potential minimum obtained by the summation ofvan der Waals attraction and double layer repulsion.Both theBingham yield stress and the plastic viscosity of theP-type sols decrease with increasing temperature. The temperature dependence of follows theArrhenius equation. TheP-type suspensions are either weakly or not at all thixotropic at room temperature and are definitely non-thixotropic at higher temperatures. Pressure slightly increases both the plastic viscosity and the yield stress.TheS-type sols, on the other hand, display an increase in yield stress and degree of thixotropy with increasing temperature and generally a decrease in the plastic viscosity. This behavior is modified in the case of Ca-montmorillonite suspensions, in which both and pass through a maximum at 150C, followed by a decline. The maximum can be explained by disaggregation of face-to-face aggregated clay packets.Pressure causes a decrease both in and the degree of thixotropy in theS-type suspensions, while it causes a slight increase in the plastic viscosity. This behavior is a consequence of the destruction of the hydration shell caused by high pressure.

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Zusammenfassung Der Einfluß von hohen Temperaturen (bis 180 C) und hohen Drucken (bis zu 560 kp/cm²) auf die rheologischen Eigenschaften reiner Suspensionen von Montmorillonit mit definierten Austauschionen wurde untersucht. Die Suspensionen folgen dem Binghamschen Flie\gesetz gemÄ\ der Gleichung=+, worin die Schubspannung,D das GeschwindigkeitsgefÄlle, dieBingham- ViskositÄt und die Flie\spannung darstellen. Letztere zeigt in erster Linie das Ausma\ der Koagulation an.Die beobachteten Effekte hÄngen stark von den KrÄften zwischen den Teilchen ab, welche die StabilitÄt der Kolloide und das rheologische Verhalten der Suspensionen bestimmen. Man kann zwei Kategorien von Suspensionen unterscheiden: Sole vom sog.P-Typ, in denen die Tonteilchen durch Coulombsche AnziehungskrÄfte zwischen positiven Kanten und negativen FlÄchen assoziiert sind und sich in einem primÄren Potentialminimum befinden, und Sole vomS-Typ, in denen die Teilchen Kante-zu-Kante assoziiert sind und sich in einem flacheren sekundÄren Potentialminimum befinden, welches durch das Zusammenwirken vonvan der Waalsschen AnziehungskrÄften und von Absto\ungskrÄften infolge der Wechselwirkung der elektrischen Doppelschichten entsteht.Sowohl die Flie\grenze als auch dieBingham-ViskositÄt der Sole vomP-Typ nehmen mit wachsender Temperatur ab. Die TemperaturabhÄngigkeit von folgt derArrhenius-Gleichung. Die Suspensionen vomP-Typ sind bei Zimmertemperatur entweder gar nicht oder nur schwach thixotrop, wÄhrend sie bei hoher Temperatur in keinem Fall thixotrop sind. Mit wachsendem Druck erhöht sich sowohl dieBingham-ViskositÄt als auch die Flie\grenze ein wenig.Bei den Solen vomS-Typ andererseits steigt die Flie\spannung und der Grad der Thixotropie mit steigender Temperatur, wÄhrend dieBingham-ViskositÄt im allgemeinen abnimmt. Bei Ca-Montmorillonit-Suspensionen ist das Verhalten etwas anders: Sowohl als auch erreichen bei 150 C ein Maximum und fallen dann wieder ab. Das Maximum kann durch Desaggregation flÄchenhaft aggregierter Tonpartikel erklÄrt werden. Bei steigendem Druck fÄllt sowohl als auch der Grad der Thixotropie in den Suspensionen vomS-Typ ab, wÄhrend dieBingham-YiskositÄt leicht ansteigt. Dieses Verhalten ist eine Folge der dann eintretenden Zerstörung der Solvathüllen.

     

Über die Stabilität viskometrischer Strömungen

Zusammenfassung Die Stabilität der ebenen Couette- und der ebenen Poiseuille-Strömung nicht-newtonscher Fluide wird für kleine Störungen in der viskometrischen Ebene untersucht. Der Einfluß der Relaxationszeit der Störungen wird vernachlässigt. Es wird gezeigt, daß die ebene Couette-Strömung unabhängig von der ReZahl instabil wird, fallsd(N)/d > 4 _>d gilt. Hier bedeuten die Schergeschwindigkeit,N den ersten Normalspannungskoeffizienten, die Viskosität und _d die differentielle Viskosität ( _d =d/d). Das gleiche Kriterium gilt mit den Daten an der Kanalwand auch für die Poiseuille-Strömung. In diesem Fall oszillieren die Eigenfunktionen in einer sehr dünnen, wandnahen Schicht und klingen im Flüssigkeitsinnern sehr rasch ab.

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Summary The stability of plane Couette and plane Poiseuille flow of a non-Newtonian fluid is investigated for small perturbations in the viscometric plane. The influence of the relaxation time of the perturbations is neglected. It is shown that plane Couette flow will become unstable independently of Reynolds number ifd(N)/d > 4 _d holds. Here are the rate of shear velocity,N the first normal stress coefficient, the viscosity and _d the differential viscosity ( _d =d/d). The same criterion holds also for plane Poiseuille flow with the data taken at the wall. In this case the eigenfunctions are oscillating in a very thin layer near the wall and decaying very rapidly in the inner region of the flow field.

Mit 11 Abbildungen     

Creeping motion of spheres through shear-thinning elastic fluids described by the Carreau viscosity equation

Summary Previous work on the creeping flow of viscoelastic fluids past a sphere is reviewed. Theoretical analyses available in the literature were obtained for weakly elastic fluids and therefore they predict only a small influence of fluid elasticity on the drag. In this paper, an approximate theoretical analysis is given for the creeping flow past a rigid sphere in an unbounded medium. The analysis uses a variational principle to solve the equations of motion and continuity in conjunction with the Carreau constitutive equation. The theoretical results are presented in terms of a correction factor to the Newtonian drag coefficient. The correction factor is a function of the power law flow behaviour indexn, the ratio of limiting viscosities ( ₀ – )/₀ and a dimensionless time which reflects the elastic nature of the fluids. The results are presented in graphical form covering a realistic range of these dimensionless groups.In order to verify the theoretical predictions, the drag coefficient of a number of spheres was measured in a series of shear thinning elastic test fluids. The flow properties of the test fluids were independently measured with a Weissenberg Rheogoniometer. The power law index of the test fluids varied between 1.0 and 0.4. Particle Reynolds number based on ₀ was in the range of 410^–6 to 410^–2. The difference between theoretically predicted values of drag coefficient and the experimentally measured values is less than ±7.5%. In addition, it is found that the Carreau viscosity equation can be used to predict the elastic parameter of primary normal stress difference with moderate to good accuracy for all the polymer solutions used in this work.

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Zusammenfassung Einleitend wird ein Überblick über die früheren Untersuchungen betreffend die schleichende Strömung um eine Kugel gegeben. Die in der Literatur vorliegenden theoretischen Analysen sind auf schwach viskoelastische Flüssigkeiten beschränkt und sagen deshalb nur einen geringen Einfluß der Elastizität auf den Widerstand voraus. In dieser Veröffentlichung wird dagegen eine genäherte theoretische Analyse für die schleichende Strömung um eine starre Kugel in einem unendlich ausgedehnten Medium gegeben, bei welcher zur Lösung der Bewegungsgleichungen und der Kontinuitätsgleichung in Verbindung mit den rheologischen Stoffgleichungen vonCarreau ein Variationsprinzip verwendet wird. Die theoretischen Ergebnisse werden mittels eines Korrekturfaktors zum newtonschen Widerstandskoeffizienten beschrieben. Dieser Korrekturfaktor ist eine Funktion des Potenz-Gesetz-Exponentenn, des Verhältnisses der Grenzviskositäten ( ₀ – )/₀ und einer dimensionslosen Zeit, welche das elastische Verhalten kennzeichnet. Die Ergebnisse werden in graphischer Form unter Zugrundelegung eines realistischen Wertebereichs dieser dimensionslosen Gruppen dargestellt.Um diese theoretischen Voraussagen zu verifizieren, wurde der Widerstandskoeffizient für eine Anzahl von Kugeln in einer Reihe von Scherentzähung aufweisenden elastischen Probeflüssigkeiten gemessen. Die Fließeigenschaften dieser Flüssigkeiten wurden zusätzlich mit dem Weissenberg-Rheogoniometer bestimmt. Der Potenz-Gesetz-Exponent variierte dabei zwischen 1,0 und 0,4. Die auf den Kugeldurchmesser und die Nullviskosität bezogenen Reynolds-Zahlen lagen zwischen 410^–6 und 410^–2. Der Unterschied zwischen theoretisch vorausgesagten und experimentell bestimmten Widerstandskoeffizienten war kleiner als ±7,5%. Außerdem wurde noch gefunden, daß die Viskositätsgleichung vonCarreau dazu verwendet werden kann, den elastischen Parameter erste Normalspannungs-Differenz für alle in dieser Untersuchung verwendeten Polymerlösungen mit mäßiger bis guter Genauigkeit vorauszusagen.

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Notation C _d drag coefficient - d diameter of sphere - f external body forces in equation of motion [2] - F _d drag force - g acceleration due to gravity - J integral defined in eq. [3] - n a parameter in the Carreau viscosity eq. [6] - p isotropic pressure term in equation of motion [2] - r,, spherical coordinates - R radius of sphere - Re ₀, Re₁ Reynolds numbers defined in eq. [16] - t time - u ⁱ ,u ^j velocities in equation of motion [2] - u _r ,u r and components of velocity - V terminal velocity of sphere in unbounded medium - V volume, in eq. [3] - X correction factor to the drag force, eq. [14] - y,z dimensionless spherical coordinates, eq. [9] - ratio of two Reynolds numbers given by eq. [16] - shear rate - apparent viscosity - ₀, zero shear rate and infinite shear rate viscosities respectively - a parameter in the Carreau viscosity eq. [6] - the dimensionless time, defined in eq. [11] - second invariant of the rate of deformation tensor - a parameter in the stream function, eq. [8] - stream function - _p,_f densities of sphere and fluid respectively With 7 figures and 1 table     

Viscous properties of calcium carbonate filled polymer melts

Summary The viscous properties of calcium carbonate filled polyethylene and polystyrene melts were examined. The relative vircosity _r defined in the previous paper gave an asymtptotic value( _r)_l in the range of the shear stress below 10⁵ dyne/cm².( _r)_l of the calcium carbonate filled system was higher than that of the glass beads or glass balloons filled system at the same volume fraction of the filler. Maron-Pierce equation with ₀ = 0.44 was able to approximate the( _r)_l — relationship. However, it was deduced here that the high value of( _r)_l of calcium carbonyl filled system was due to the apparent increase of and this increase was attributed to the fixed polymer layer formed on the powder particle. By assuming the particle as a sphere with a diameter of 2 µm, the thickness of the fixed polymer layer was estimated as about 0.17 µm. The yield stress estimated from the Casson's plots increased exponentially with.

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Zusammenfassung Es wurden die viskosen Eigenschaften von Polyäthylen-und Polystyrol-Schmelzen untersucht, die mit Kalziumkarbonat-Teilchen gefüllt waren. Für die relative Viskosität _r, wie sie in einer vorangegangenen Veröffentlichung definiert worden war, ergab sich bei Schubspannungen unterhalb 10⁵ dyn/cm² ein asymptotischer Wert( _r)_l. Dieser war bei den mit Kalziumkarbonat gefüllten Schmelzen höher als bei Schmelzen, die bis zur gleichen Volumenkonzentration mit Glaskugeln oder Glasballons gefüllt waren. Die ( _r) _l —-Abhängigkeit ließ sich durch eine Gleichung nachMaron und Pierce mit ₀ = 0,44 beschreiben. Es wurde jedoch geschlossen, daß der hohe( _r)_l-Wert der mit Kalziumkarbonat gefüllten Schmelzen auf eine scheinbare Zunahme von zurückzuführen ist, verursacht durch eine feste Polymerschicht auf der Teilchenoberfläche. Unter Annahme kugelförmiger Teilchen mit einem Durchmesser von 2 µm ließ sich die zugeordnete Schichtdicke zu 0,17 µm abschätzen. Die mittels der Casson-Beziehung geschätzte Fließspannung ergab eine exponentielle-Abhängigkeit.

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With 7 figures and 1 table     

Die kompressible Grenzschichtströmung am dreidimensionalen Staupunkt bei starkem Absaugen oder Ausblasen

Zusammenfassung Es wird die kompressible, laminare Grenzschichtströmung am dreidimensionalen Staupunkt mit Absaugen oder Ausblasen an der Wand untersucht und daraus Wandschubspannung, Wärmeübergang und Verdrängungsdicke in Abhängigkeit von der Normalgeschwindigkeit an der Wand bestimmt. Besonders ausführlich wkd auf die Grenzfälle sehr starken Absaugens bzw. Ausblasens eingegangen, die auf singuläre Störungsprobleme führen, deren Lösung mit der Methode der angepaßten asymptotischen Entwicklungen erfolgt. – Die Unsymmetrie am Staupunkt wird durch den Parameter c gekennzeichnet mit den Spezialfällen c=0 (ebener Staupunkt) und c=1 (rotationssymmetrischer Staupunkt). Im Grenzfall starken Absaugens sind die beiden Wandschubspannungskomponenten und der Wärmeübergang unabhängig von c, im Grenzfall starken Ausblasens ist nur eine der beiden Wandschubspannungskomponenten von c unbeeinflußt.

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The compressible boundary layer flow at a threedimensional stagnation point with intensive suction or injection

The compressible laminar boundary layer flow at a general three-dimensional stagnation point including large rates of injection or suction on the porous surface is considered. The wall shear stress, heat flux and displacement thickness as function of the mass transfer parameter are determined. The two limiting cases of intensive suction and intensive blowing lead to singular perturbations problems, which are solved by the method of matched asymptotic expansions.—The asymmetry of the stagnation point flow is characterized by the ratio c of the two velocity gradients including the special cases of two-dimensional (c=0) and axisymmetric (c=1) stagnation point flow.-For intensive suction the wall shear stresses and the heat flux become independent of c, whereas for intensive blowing only one of the two wall shear stress components is independent of c.

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Bezeichnungen x, y, z kartesische Koordinaten, siehe Bild 1 - u, v, w Geschwindigkeitskomponenten in x-, y- und z-Richtung innerhalb der Grenzschicht - U, V Geschwindigkeitskomponenten in x- und y-Richtung am Außenrand der Grenzschicht - a =(dU/dx)_x=0 Geschwindigkeitsgradient in x-Richtung der Außenströmung im Staupunkt - b=(dV/dy)_y=0 Geschwindigkeitsgradient in y-Richtung der Außenströmung im Staupunkt - c=b/a Staupunkt-Parameter (c=0: ebene Strömung, c=1: axialsymmetrische Strömung) - Dichte - p Druck - h spezifische Enthalpie - Viskosität - Pr Prandtl-Zahl - _x, _y Wandschubspannungskomponenten in x- bzw. y-Richtung - c_m=–ga Ausblaseparameter, siehe Gl. (21) - t_w= h_w/h_e bezogene Wandenthalpie - Ähnlichkeitsvariable, siehe Gl. (11) - F () G () dimensionslose Funktionen nach den Gln. (12), - (),() (13), (15) und (32) - ¯ Ähnlichkeitsvariable, siehe Gl. (29) - F (¯), G (¯) dimensionlose Funktionen nach Gl. (29) - ₁=1/c_m Störparameter für starkes Absaugen - ₂=1/c _m ² Störparameter für starkes Ausblasen - ^*, ^* Verdrängungsdicken nach Gl. (26) - R, R rechte Seiten der Differentialgln. (40) bzw. (41) - z=/ in Abschnitt 4: bezogener Wandabstand nach Gl. (43) - =t_w·z² Ähnlichkeitsvariable in Abschnitt 4 - ^* (c) Lösung der Gl. (58) - A(c) Definition nach Gl. (63) Indizes w an der Wand - e am Außenrand der Grenzschicht - a äußere Lösung - i innere Lösung     

Rheologie pathologischer Gelenkflüssigkeiten

Zusammenfassung Die eingehende Analyse des viskoelastischen Verhaltens von 193 Kniegelenkspunktaten verschiedenster entzündlicher und nichtentzündlicher Gelenkerkrankungen ließ keine wesentlichen diagnostischen Hilfen für klinische Problemfälle erkennen. Untersucht wurden im einzelnen Fließkurven einschließlich der Anfangsviskosität ₀ und durch eine Normierungsmethode ermittelte master-curves, sowie Normalspannungen und in 3 Fällen gleichzeitig auch der SpeichermodulG und der VerlustmodulG mit Hilfe von dynamischen Messungen.Durch Vergleich der pathologischen Gelenkpunktate mit normaler, post mortal gewonnener gepoolter Synovia ließ sich ein Eindruck vom Grad der gestörten Viskoelastizität gewinnen. Dabei lassen die erniedrigten Hyaluronsäure-Konzentrationen, die Veränderungen der konzentrationsunabhängigen Knickzeitt _k> und die master-curve erkennen, daß hierfür sowohl eine verringerte Konzentration als auch ein geringeres Molekulargewicht der Hyaluronsäure verantwortlich ist. Konzentrierungsversuche pathologischer Synovia ergaben den Hinweis auf die Entstehung von Mikrogelen und ließen in Fällen zuvor fehlender Normalspannungen auch nach der Eindickung keine Normalspannungen erkennen. Es wird deshalb auch die Möglichkeit gestörter intermolekularer Interaktionen in der pathologischen Synovia diskutiert.

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Summary A thorough analysis of the viscoelastic behaviour of 193 synovial fluid samples of knee joints concerning different joint diseases (inflammatory and non-inflammatory) gives no essential diagnostic help in case of clinical problems.Investigations were done particularly on flow curves including the Newtonian viscosity ₀ and normal forces, and with the help of a standardization-method we got master curves. In three cases we also got dynamic properties i.e. the elastic modulusG and the loss modulusG. By comparison of the pathological synovial fluid samples with normal, post-mortem pooled synovial fluid one gets an idea of the degree of disturbance on viscoelasticity. It was found that the reduced concentration and the lower molecular weight of the hyaluronic acid are responsible for the pathological variation of the concentration independent bending timet _k as well as the shape of the master curves.Tests on concentrated pathological synovial fluids indicate the beginning formation of micro-gels. In cases of absence of normal forces even after concentration no normal forces could be detected. Therefore the possibility of disturbed intermolecular interactions in pathological synovial fluids will be discussed, too.

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D Schergeschwindigkeit - D _K D-Koordinate des Tangentenschnittpunktes - t _k Knickzeit - s Steigung des geradlinigen Anteils der Fließkurve - scheinbare Viskosität - _m mittlere Viskosität beiD = 10² s^–1 - ₀ Anfangsviskosität, Nullviskosität - Endviskosität - _{N 11} – ₂₂ 1. Normalspannungsdifferenz - G ₀ Ruheschermodul - G ^* komplexer (dynamischer) Schermodul - G Speichermodul - G Verlustmodul - Winkelgeschwindigkeit - Winkel der Phasendifferenz - Kegelwinkel - d Durchmesser von Kegel und Platte des Meßsystems - f Frequenz der vorgegebenen Oszillation - f _n Eigenfrequenz des Torsionskopfes - _IA Amplitude der Eingangsschwingung - _TA Amplitude der Ausgangsschwingung - _I axiale Bewegung der Schneckenwelle - _T Bewegung des Torsionskopfverminderers - [] Grenzviskositätszahl (Staudinger-Index) - v Verhängungszahl - r Korrelationskoeffizient - m Mittelwert - s Standardabweichung - p Signifikanzniveau - n.s. nicht signifikant p > 0,05 Auszugsweise vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologischen Gesellschaft in Berlin vom 8.–10. Mai 1978.Mit 9 Abbildungen und 8 Tabellen     

Rheologie pathologischer Gelenkflüssigkeiten

Zusammenfassung Zur Charakterisierung der Lösungsstruktur pathologischer Synovialflüssigkeiten wurden parallel rheologische Untersuchungen sowohl im Bereich konzentrierter als auch verdünnter Lösungen durchgeführt. Durch die Berücksichtigung der Scherabhängigkeit der Grenzviskositätszahl [] und Messung bei niedrigen Schergeschwindigkeiten (D 2,9 10^–3 – 4,6 s^–1) errechneten sich höhere Molekulargewichte der Hyaluronsäure (HA) als bisher angegeben. Für entzündliche Gelenkergüsse betragen sie (2,4–12,0) 10⁶, für nicht entzündliche (3,1–11,4) 10⁶ und sind damit gegenüber der normalen Synovia mit 16,2 10⁶ erniedrigt. Unterschiedlichek _SB-Werte sprechen zusätzlich für eine stärkere Verknäuelung der HA-Makromoleküle in der pathologischen Synovia.Durch Ermittlung der kritischen Polymerkonzentration der HA sowie der Verhängungszahlenv aus Anlaufmessungen konnten quantitative Aussagen zum makromolekularen Netzwerk getroffen werden. Die normale Synovia entspricht einem sehr engmaschigen und dichten Netz, aber auch in den pathologischen Gelenkflüssigkeiten ist die HA nicht im Sinne einer Partikellösung isoliert, sondern bildet ein, wenn auch lockeres Netzwerk mit wesentlich niedrigerer Verhängungszahl. Eine Erniedrigung der Viskosität und Elastizität isolierter HA weist darauf hin, daß molekulare Wechselwirkungen zwischen HA und anderen Makromolekülen in der Synovialflüssigkeit für das rheologische Verhalten von wesentlicher Bedeutung sind. Relaxationszeitmessungen in Ruhe und unter Scherung zeigten eine vermehrte Segmentbeweglichkeit des Netzwerkes der pathologischen Synovia als Folge der HA-Konzentrationsabnahme und/oder Molekulargewichtsverminderung.

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Summary Rheological investigations were done in concentrated as well as diluted solutions to characterize the solution structure of pathological synovial fluids. By looking at the shear rate dependence of [] at low shear rates (D 2,9 10^–3 – 4,6 s^–1) higher molecular weights were determined than reported before. The so determined molecular weights of hyaluronic acid (HA) are in the range ofM = 2,4 10⁶–12 10⁶ g/mol in inflammatory joint diseases and in non-inflammatory in a range ofM = 3,1 10⁶–11,4 10⁶ g/mol and therefore both are lower than in normal synovial fluids,M = 16,2 10⁶ g/mol. Additional distinctk _SB-values indicate a compacter coil of HA macromolecules in the pathological synovial fluid.Quantitative statements can be made to the macromolecular network structure by determination of the critical HA polymer concentration and the number of entanglements resulting from prestationary measurements. The normal synovial fluid is comparable with a very narrow-meshed and dense network, but also in the pathological synovial fluid the HA is not isolated like in a particle solution but forms a much looser entanglement network structure. The reduction of viscosity and elasticity of isolated HA indicate that molecular interactions between HA and other macromolecules in synovial fluid are of essential significance for the rheological behaviour. Measurements of relaxation time at rest as well as shear conditions show a higher segment-flexibility of macromolecular network structure resulting from a reduction of HA-concentration and/or molecular weight in the pathological synovial fluid.

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D Schergeschwindigkeit - D _K D-Koordinate des Tangentenschnittpunktes der Fließkurve - t _k Knickzeit (Relaxationszeit) - scheinbare Viskosität (Scherviskosität) - ₀ Anfangs-, Nullviskosität - _rel relative Viskosität - _sp spezifische Viskosität - _red = _sp/c reduzierte Viskosität - [] Grenzviskositätszahl (Staudinger-Index) - A Flächenmaß der master-curve - G ₀ Ruheschermodul - G _s Schermodul der strömenden Lösung - _N = ₁₁ – ₂₂ erste Normalspannungsdifferenz - ₁₂ Schubspannung - ₀ scheinbare Relaxationszeit der ruhenden Lösung - scheinbare Relaxationszeit der strömenden Lösung - v Verhängungszahl - M Molekulargewiht - s ₂₀ Sedimentationskoeffizient bezogen auf 20°C - s ₂₀ ⁰ Sedimentationskoeffizient bezogen auf 20°C bei unendlicher Verdünnung (c 0) - c Hyaluronsäure-Konzentration - c _krit kritische Hyaluronsäure-Konzentration - c _p Protein-Konzentration - _äqu Dichte äquivalenter Kugeln - Dichte des Mediums im Kegel/Platte-Spalt - Winkelgeschwindigkeit - R Radius von Kegel und Platte des Meßsystems - r Korrelationskoeffizient - p Signifikanzniveau Herrn Prof. Dr. med.Fritz Hartmann zu seinem 60. Geburtstag gewidmet.Mit 14 Abbildungen und 5 Tabellen