Dehnviskosität

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Dehnviskosität (Autor: Prof. Dr. H.-J. Radusch)

Die Fließfähigkeit oder das Fließverhalten von Fluiden wird durch die Viskosität charakterisiert, die den inneren Widerstand des Fluids gegen eine von außen einwirkende Beanspruchung beschreibt. Entsprechend der Beanspruchungsart wird zwischen Dehn- und Scherviskosität unterschieden.

Unterliegt ein Fluid einer Dehnbeanspruchung, so ergibt sich als charakteristische Werkstoffkenngröße eine Dehnviskosität $\eta _{E}$, die als TROUTON’sche Viskosität bezeichnet wird. Für NEWTON’sche Fluide gilt:

$\eta _{E}\,=\,{\frac {\sigma }{\dot {\varepsilon }}}$    mit    ${\dot {\varepsilon }}\,=\,{\frac {dv_{x}}{dx}}$

(1)

Die Dehnung $\varepsilon$ wird in der Rheologie üblicherweise nach HENCKY als natürlicher Logarithmus des Verstreckgrades definiert:

$\varepsilon \,=\,\ln \left({\frac {l}{l_{0}}}\right)$

(2)

Die Dehnviskosität ist bei NEWTON’schen Fluiden unabhängig von der Dehngeschwindigkeit und entspricht dem dreifachen Wert der Scherviskosität.

$\eta _{E}\,=\,3\eta$

(3)

Bei nicht-NEWTON’schen Flüssigkeiten gilt dies aber nur bei kleinen Deformationsgeschwindigkeiten, d. h. im Bereich des NEWTON’schen Fließens. Bei nicht-NEWTON’schen Fluiden kann die Dehnviskosität um mehrere Zehnerpotenzen größer als die Scherviskosität sein. Alle durch die Molekularstruktur bedingten Einflüsse, die das Entanglement der Kettenmoleküle fördern oder eine Entknäulung behindern, wie z. B. hohe Molmassen oder Langkettenverzweigungen, bewirken eine Erhöhung der Dehnviskosität. Weichmacher oder interne Gleitmittel verringern sie dagegen [1].

Danksagung

Die Herausgeber des Lexikons danken Prof. Dr. H.-J. Radusch, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und Polymer Service GmbH Merseburg für diesen Gastbeitrag.

Literaturhinweis

[1]	Radusch, H.-J.: Bestimmung verarbeitungsrelevanter Eigenschaften. In: Grellmann, W.; Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 50 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)