Kapillarviskosimeter: Präzise Messung der Flüssigkeitsviskosität

Ein Kapillarviskosimeter misst die Viskosität (Zähigkeit) einer Flüssigkeit, indem es die Zeit erfasst, die die Flüssigkeit benötigt, um durch ein feines Kapillarrohr zu fließen. Die Ausflusszeit (Effluxzeit) ist direkt proportional zur kinematischen Viskosität und kann über einen gerätespezifischen Umrechnungsfaktor direkt in Viskosität umgerechnet werden. Da Viskosität temperaturabhängig ist, wird das Gerät meist in einem thermostatierten Wasserbad bei konstanter Temperatur betrieben.

Viskosität verstehen

Viskosität ist die innere Reibung einer Flüssigkeit, ihr Widerstand gegen Fließen. Kritisch bei Schmierstoffen, Farben, Getränken und überall, wo Flüssigkeiten gefördert, gerührt oder verarbeitet werden.

Geräteaufbau

Verschiedene Bauformen, am häufigsten U-förmig (Ostwald-Viskosimeter), z. B. Cannon-Fenske und Ubbelohde. Ein Cannon-Fenske-Kapillarviskosimeter besteht aus U-förmigem Glasrohr mit zwei Glaskammern an einem Schenkel, getrennt durch ein kalibriertes Kapillarrohr. Am anderen Schenkel eine untere Kammer für die Probenbefüllung. Proben und Gerät werden im temperierten Wasserbad auf thermisches Gleichgewicht gebracht.

Messablauf

Nach Erreichen des Gleichgewichts wird die Probe in die obere Kammer gezogen – Messbeginn. Die Probe fließt durch das Kapillarrohr in die untere Kammer; die Durchlaufzeit (Effluxzeit) wird gemessen. Der herstellerseitige Umrechnungsfaktor erlaubt die direkte Berechnung der kinematischen Viskosität aus der Effluxzeit.

Hochviskose Flüssigkeiten

Bei hochviskosen Flüssigkeiten nutzt man Lösungen in geeignetem Lösungsmittel, misst Viskositäten bei verschiedenen Konzentrationen. Grafik: Konzentration vs. Viskosität; Extrapolation auf Null Lösungsmittel gibt die Viskosität der Reinsubstanz.

Einheiten

SI: Pa·s (Pascal-Sekunden) – für die meisten Flüssigkeiten zu groß. Üblich: mPa·s (Milli-Pascal-Sekunden = 10⁻³ Pa·s). CGS-System (noch bei ASTM): Poise, meist Centipoise (cP = 0,01 Poise). Beide Systeme metrisch basiert; Umrechnung einfach: 1 cP = 1 mPa·s.