Dönme Reolojisi ve Viskozite Temelleri
Viskozimetreler, bir numuneyi kontrollü mekanik kayma altına alarak ve ortaya çıkan direnci kaydederek sıvı kalınlığını belirler.
Dinamik Viskozite (η) = Kayma Gerilimi (τ) / Kayma Hızı (γ̇)
Uygulanan Dönme Kuvveti (F) ----------------> +-------------------------------------------------------+ Hareketli Sınır (Hız v) | Kayma Gerilimi Altında Kaydırılan Akışkan Katmanları (dv/dy Eğim) | +-------------------------------------------------------+ Sabit Sınır (v = 0) Boşluk Yüksekliği (y)
- Kayma Gerilimi (τ = F / A): Akışkan hareketine paralel olarak birim temas alanına uygulanan sürtünme kuvveti, Paskal (Pa) veya N/m² cinsinden ifade edilir.
- Kayma Hızı (γ̇ = dv / dy): Kesme aralığı boyunca hız gradyanı, saniyenin tersi (s¹) cinsinden ifade edilir.
- Dinamik Viskozite (η): Kayma geriliminin kayma hızına oranı, Santipoise (cP) veya Pascal-saniye (Pa·s) cinsinden ölçülür; burada 1 mPa·s = 1 cP = 10³ Pa·s'dir.
- Kinematik Viskozite (ν = η / ρ): Yerçekimi etkisiyle oluşan akış direncinin akışkan yoğunluğuna (ρ) oranı, santistokes (cSt) veya mm²/s cinsinden ifade edilir.
Dijital Döner Viskozimetre (ViscoQT Ailesi)
Dijital döner sistemler, bir sıvı numunesinin içinde daldırma milini düzenlenmiş bir hızda döndürerek ve tahrik miline karşı koyan sıvı direncini ölçerek dinamik viskoziteyi hesaplar.
[ Dijital Tork Transdüseri / Kalibre Edilmiş Sensör Yayı ] | v [ Step Motor (Kademesiz Değişken Hızlar: 0.1 - 250 RPM) ] | v +------------------------------------+ | Dönen Mil | | (Sıvı sürtünmesi karşı tork oluşturur) | +------------------------------------+ |~~~~~~~~~~~~ Test Örneği ~~~~~~~~~~~|
Couette Akış Prensibi
Eşmerkezli sınırlar arasında Couette akış mekaniği prensibine göre hareket ederek, dinamik viskozite (η) Margules denklemi aracılığıyla hesaplanır:
η = [ M / (4 π L Ω) ] × [ (1 / R ben ²) - (1 / R o ²) ]
Burada M ölçülen geciktirici torku, Ω rad/s cinsinden açısal hızı, L etkin mil uzunluğunu ve R i ile R o sırasıyla mil ve kap yarıçaplarını temsil etmektedir.
ViscoQT Çalışma Özellikleri
Dijital ViscoQT ailesi, değiştirilebilir rotor setleriyle (düşük viskoziteli sıvılar için LV setleri; yoğun formülasyonlar için RV, HA ve HB setleri) birlikte kullanılır:
- Viskozite Aralığı: 5 mPa·s'den 320,000,000 mPa·s'ye (320M cP) kadar.
- Dönme Hızı Aralığı: 0.1 ila 250 RPM (modele bağlı kademesiz seçim).
- Ölçüm doğruluğu: Tam ölçek aralığının ±%1.0'i.
- Tekrarlanabilirlik: Tam ölçek aralığının ±%0.5'i.
- Test Standartları: ASTM D2196, ISO 2555, ISO 3219.
Kadranlı Viskozimetre (ViscoQT DR-100)
Dijital arayüzlerin gereksiz olduğu atölye doğrulamaları ve rutin tezgah testleri için, analog kadranlı ölçüm cihazları, doğrudan mekanik yay sapması yoluyla akışkan direncini hesaplar.
[ Mekanik Gösterge / Kalibre Edilmiş Kadran Ölçeği ] | v [ Çok Hızlı Dişli Tahrik Sistemi (6 / 12 / 30 / 60 dev/dak) ] | v +--------------------------------------------+ | Seçilebilir Silindirik Rotorlar (No. 1–4) | +--------------------------------------------+
Mekanik Sapma Prensibi
ViscoQT DR-100, sabit kademeli bir dişli sistemi aracılığıyla değiştirilebilir daldırma rotorlarını (1 ila 4 numaralı rotorlar) çalıştırır. Sıvı direnci, iç kısımda bulunan berilyum-bakır yayı bükerek, kalibre edilmiş bir kadran ölçeği boyunca bir göstergeyi hareket ettirir.
- Viskozite Aralığı: 10 ila 100,000 mPa·s (cP).
- Seçilebilir Hızlar: 6, 12, 30 ve 60 devir/dakika.
- Doğruluk: Newton standartları için tam ölçeğin ±%5.0'i.
- Hedef Uygulamalar: Atölyede mineral yağlar, boyalar, yapıştırıcılar ve vernikler kontrol edilir.
Yüksek Kesme Kuvvetli Koni ve Plaka Yöntemi (QualiCAP™ Serisi)
Konik ve plakalı viskozimetreler, rulo kaplama, fırçalama ve püskürtme atomizasyonu gibi uygulama süreçlerini simüle ederek, yüksek kayma koşulları altında sıvı akışını değerlendirir.
Ters Konik Mil (Açı θ ≤ 2°) / \ / \ / -------+---------------------------------+------- ================================================== Düz, Hızlı Dengelemeli Termal Plaka
Düzgün Kayma Hızı Geometrisi
Sığ bir metal koni (θ ≤ 2°), 1 mL'den küçük bir mikro numuneyi tutan, düz, sıcaklık kontrollü bir plakanın üzerinde dönmektedir. Boşluk açıklığı merkez tepe noktasından uzaklıkla orantılı olarak arttığı için, kayma hızı tüm numune alanı boyunca homojen kalır:
Kayma Hızı (γ̇) = Ω / θ
Dinamik viskozite (η), ölçülen tork ( M ) ve koni yarıçapından ( R ) türetilir :
η = (3 M θ) / (2 π R³ Ω)
QualiCAP™ Çalışma Özellikleri
- Viskozite Aralığı: 1,500,000 mPa·s'ye kadar (konik iğ hücresine bağlı).
- Hız sınırı: 5 ile 1,000 RPM arasında sürekli ayarlama.
- Ölçüm doğruluğu: Tam ölçeğin %2.0'sinden az.
- Örnek hacim: Hızlı sıcaklık stabilizasyonu ile 1 mL'den küçük mikro numuneler.
- Test Standartları: ASTM D4287, ISO 2884-1, BS 3900.
Krebs-Stormer Tutarlılık Yöntemi (KS Serisi)
Krebs-Stormer yöntemi, mimari boyalar, kaplamalar ve baskı mürekkepleri için standart test yöntemidir.
Senkron Motor Tahrik Sistemi (200 dev/dak'da Kilitli) | v +--------------------+ | Ofset Kanatlı Rotor| +--------------------+ |~~~~ Boya Örneği ~~|
Sabit Hızlı Tork Dönüşümü
KS Serisi Krebs Stormer Viskozimetre, standartlaştırılmış bir paletli rotoru 200 dev/dak ± 0.1 dev/dak (ASTM D562) ayarlanmış hızda döndürür. Motor direnci doğrudan üç standart endüstriyel ölçüye dönüştürülür:
- Krebs Birimleri (KU): 40.2 ila 141.0 KU (kaplama endüstrisi tutarlılık ölçeği).
- Dinamik viskozite: 27 ila 5,250 cP (mPa·s).
- Gram Yükü: 32 ila 1099 gram (eşdeğer sürüş ağırlığı değeri).
- Doğruluk ve Tekrarlanabilirlik: Tam ölçeğin ±%1.0'ı ve ±%0.5 tekrarlanabilirlik.
- Test Standardı: ASTM D562.
Newton Dışı Akış Karakterizasyonu
Döner ve koni-plaka viskozimetreler, akışkan formülasyonların değişken kayma hızları ve mekanik karıştırma altında nasıl tepki verdiğini karakterize eder:
Kayma Gerilimi (τ) ve Kayma Hızı (γ̇) İlişkisi Görünür Viskozite (η) ve Kayma Hızı (γ̇) İlişkisi τ | / Bingham Plastik (Akma Noktası τ0) η | \ | / | \ Kayma Kalınlaşması (Dilatant) | / / Dilatant | \----------------- Newtonyen (Sabit) | / / | \ | / /-- Newtonyen | \ Kayma İncelmesi (Psödoplastik) |/ / | \ +------------------------ γ̇ +------------------------- γ̇
- Newtonyen Akışkanlar: Viskozite, tüm dönüş hızlarında sabit kalır (su, kalibrasyon standart yağları, saf çözücüler).
- Psödoplastik (Kesme-İncelme): Dönme hızı arttıkça viskozite düşer (kaplamalar, losyonlar, polimer çözeltileri). Ostwald-de Waele formülü ile belirlenir:
τ = K · γ̇n (n < 1 olduğu yerde) - Dilatant (Kesme Kalınlaştırıcı): Yüksek karıştırma altında viskozite artar (yoğun mineral bulamaçları, nişasta süspansiyonları, burada n > 1).
- Bingham Plastics: Malzemeler, eşik akma gerilimine (τ) ihtiyaç duyar.0) deformasyon başlamadan önce (sondaj sıvıları, diş macunları, gresler). Herschel-Bulkley formülasyonu ile yönetilir:
τ = τ0 + K · γ̇n - Tiksotropik Malzemeler: Milin sürekli dönmesiyle viskozite zamanla azalır ve çalkalama durduğunda yapı yeniden oluşur.
Ürün Özellikleri ve Uyumluluk Matrisi
| Ürün Ailesi | Çalışma Prensibi | Viskozite Aralığı | Hız Ayarları | Doğruluk ve Tekrarlanabilirlik | Hedef Uygulamalar | Uygunluk Standartları |
|---|
| Döner Viskozimetreler (ViscoQT Ailesi) | Dijital Couette Akışı / Mil Torku | 5 ila 320,000,000 mPa·s | 0.1 ila 250 RPM (değişken) | ±%1.0 aralık, ±%0.5 tekrarlanabilirlik | Polimerler, yapıştırıcılar, kozmetik kremler, kimyasal çözeltiler | ASTM D2196, ISO 2555, ISO 3219 |
| Kadranlı Viskozimetre (ViscoQT DR-100) | Mekanik Yay Sapma Göstergesi | 10 ila 100,000 mPa·s | 6, 12, 30, 60 dev / dak | Newton tipi akışkanlar için ±%5.0 | Atölyede yağlar, boyalar, vernikler ve yapıştırıcılar için kontroller. | Döner standart yöntemler |
| Krebs Stormer Viskozimetre (KS Serisi) | Sabit Hızlı 200 RPM Palet Direnci | 40.2 ila 141.0 KU (27 ila 5,250 cP) | 200 devir/dakika ± 0.1 devir/dakika | ±%1.0 ölçek, ±%0.5 tekrarlanabilirlik | Boyalar, mürekkepler ve yüzey kaplamaları için kıvam doğrulama | ASTM D562 |
| Konik ve Plaka Viskozimetresi (QualiCAP™ Serisi) | Yüksek Kesme Kuvvetli Mikro Boşluklu Düzgün Kesme | 1,500,000 mPa·s'ye kadar | 5 ila 1,000 RPM (sürekli) | Tam ölçeğin %2.0'inden az | Mikro numuneler (<1 mL) üzerinde reçinelerin, mürekkeplerin ve kaplamaların yüksek kesme kuvvetiyle değerlendirilmesi | ASTM D4287, ISO 2884-1, BS 3900 |
