Falling coaxial cylinder viscometer with wide shear rate range

Summary A novel viscometer was devised to measure flow curves of polymer melts over a wide range of shear rates. The apparatus comprises a concentric cylinder viscometer with the inner moving piston driven axially at set speeds. Immersion depth of the moving piston increases continuously during the course of an experiment. An Instron or similar piston-operated capillary viscometer can be easily modified for this purpose.The flow analysis provides a general expression for shear rate and shear stress at the wall of the moving rod, with elimination of instrumental and end effects. No calibration is needed. True flow curves can be obtained with less experimental effort than in comparable capillary extrusion studies.

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Zusammenfassung Es wurde ein neues Viskosimeter entworfen, das die Messung von Fließkurven von Polymerschmelzen über einen weiten Schergeschwindigkeitsbereich ermöglicht. Das Gerät besteht aus zwei konzentrischen Zylindern, wobei der innere als Kolben mit vorgegebener Geschwindigkeit axial bewegt wird. Die Eintauchtiefe des bewegten Kolbens ändert sich im Lauf des Experiments kontinuierlich. Ein Kapillar-Viskosimeter mit Kolbenantrieb vom Instron- oder ähnlichen Typ kann zu diesem Zweck in einfacher Weise umgebaut werden.Die Analyse des Strömungsvorgangs liefert einen allgemeinen Ausdruck für Schergeschwindigkeit und Schubspannung an der Wand des bewegten Stabes, wobei instrumentelle und Endeffekte eliminiert werden können. Es wird keine Eichung benötigt. Wahre Fließkurven können auf diese Weise mit geringerem experimentellen Aufwand erhalten werden als bei vergleichbaren Kapillar-Extrusions-Untersuchungen.

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With 4 figures