120 din вязкость что значит
Вязкость краски в DIN — описание, что такое вязкость лакокрасочных материалов и как ее определить по DIN своими руками
Ремонтные или строительные работы почти всегда требуют наличия лакокрасочного материала, ведь в каждом доме есть такая поверхность, которая со временем требует покраски. Применение разнообразных видов красок для окрашивания разных поверхностей является одним из наиболее популярных способов освежить или придать новый вид разным типам поверхностей. Данные виды лакокрасочных материалов представляют собой универсальные средства окрашивания.
Состав данной краски предполагает наличие алкидных лаков, наполнителей, растворителей, красящего пигмента и многих других составных компонентов, которые обеспечивают широкий выбор цветовой гаммы.
Выбирая краску стоит обращать внимание не только на ее вид, качество, производителя и параметры, но и на показатели вязкости краски, от которой зависят много качеств самого материала. Определение данного показателя является просто необходимым, ведь от него будет зависеть правильное окрашивание поверхности и срок службы материала.
Стоит отметить, что определить вязкость материала довольно просто, существуют специальные инструменты и таблицы, изучая которые вы сможете понять, для чего нужен этот показатель.
Содержание
На что влияет вязкость краски
Впервые столкнувшись с данным понятием возникает вопрос: на что же влияет вязкость и какие параметры от этого зависят? Сам термин вязкости довольно прост в понимании, он обозначает показатель качества краски и ее предназначение для нанесений на те, или иные поверхности.
Более посмотрим перечень характеристик, на которые оказывает влияние этот показатель:
Как измеряется вязкость краски
Изучая это понятие можно понять, что наиболее важным здесь являются именно процессы измерений показателя и их особенности.
Рассмотрим наиболее основные нюансы:
В целом, можно увидеть, что такие процедуры не сильно сложные, нужно лишь понимание значений и наличие специальных инструментов. Следует понимать, что для бытовых нужд не стоит приобретать дорогие модели, ведь чаще всего в быту достаточно дешевых моделей.
Как использовать вискозиметр
Определяя вязкость краски вам следует изучить пошаговую инструкцию по использованию вискозиметров. Такие приборы не требуют специальных навыков, а значит процесс его использования очень прост.
Процесс эксплуатации делят на несколько этапов, среди которых:
Стоит сказать, что в емкостях могут остаться некоторые фрагменты краски, но их не стоит учитывать при определении этого показателя.
Также, отдельной особенностью является температурный режим, который нужно строго соблюдать, чтобы измерение было наиболее точным.
Температура в помещениях, где проводится эта процедура должна составлять от восемнадцати до двадцати двух градусов по Цельсию. Такой же показатель должна иметь и краска.
Как определить оптимальное значение
Изучив весь процесс измерения вязкости и проведя само мероприятие вы получите результат секундомера. Следует сказать, что были определены значения, которые считаются стандартными для каждого отдельно взятого типа краски.
Рассмотрим их подробнее:
Получив результаты после проведения измерения вам необходимо свериться с данным списком, чтобы ваш показатель совпадал с оптимальным.
Как подобрать лучшего производителя материала
Множество недобросовестных производителей могут не правильно указывать, либо совсем не указывать показатели вязкости.
Для того, чтобы точно знать, что приобретаемый материал будет иметь те показатели, которые указаны на упаковке нужно знать, какой бренд выбрать.
Самыми лучшими на рынках являются:
Как не ошибиться при выборе краскопульта?
Содержание:
С помощью краскопульта Вы можете заниматься не только покраской, но и выполнять такие работы как побелка потолка, нанесение лака на деревянные изделия, опрыскивание растений, обработка кузова автомобиля антикоррозийными составами и многое другое.
Прежде чем выбирать краскопульт, подумайте, для каких целей Вы будете его использовать. Для покраски скамейки, батареи, качелей подойдет один инструмент. Для более крупных объектов, например, стены, забора, крыши, дверей, нужно приобретать более производительную модель. Поэтому чтобы не потратить лишних денег на то, с чем Вы не сможете работать, при покупке нужно обратить внимание на технические характеристики.
Основные рабочие параметры
В описании к каждому краскораспылителю указаны мощность, объем бака, диаметр сопла, производительность и вес. Если Вы будете знать, каким образом каждый из них влияет на работу и конечный результат, то легко сможете сделать выбор в пользу конкретной модели.
Если работать с распылителем придется не часто, то рекомендуется приобретать не такой мощный инструмент (от 60 до 280 Вт), к тому же он будет потреблять меньше электроэнергии. Но следует помнить о том, что важно соблюдать перерывы в работе. Окрашивая 10-20 минут, надо делать перерыв минут на 5-10, чтобы избежать перегрева. Иначе двигатель краскопульта может выйти из строя. Правильное использование позволит Вам быстро покрасить скамейку, бампер автомобиля, полочку и многое другое.
Дополнительные преимущества
Помимо основных рабочих параметров, следует отметить некоторые особенности краскораспылителей, которые позволят заметно повысить удобство использования. Вот несколько достоинств, на которые следует обратить внимание.
На сайте «ВсеИнструменты.ру» представлен широкий ассортимент электрических распылителей. Просто воспользуйтесь удобной системой поиска, и Вы обязательно подберете то, что Вам нужно для успешного выполнения работ.
Что такое вязкость лакокрасочных материалов и как её определить
Вязкость можно определить как сопротивляемость жидкости её растеканию. Это существенная характеристика лакокрасочного продукта, которая зависит от температуры окружающей среды.
Величина вязкости жидкости примерно пропорциональна времени вытекания определённого её объёма из определённой трубки под определённым давлением.
Пользуясь этим свойством, вязкость ЛКМ обычно оценивают в секундах, которые проходят до полного вытекания лакокрасочного материала из мерных чашек (воронок).
Параметр определяемый таким образом, называется «условная вязкость», в отличие от физической вязкости, выражаемой обычно в сантипаузах.
Значение вязкости, выраженное в различных стандартах
| ВЗ-4, DIN4, сек | FORD4, сек | Физическая вязкость, сантипауза |
|---|---|---|
| 11 | 10 | 20 |
| 12 | 12 | 25 |
| 14 | 14 | 30 |
| 16 | 18 | 40 |
| 20 | 22 | 50 |
| 23 | 25 | 60 |
| 26 | 30 | 80 |
| 30 | 35 | 100 |
| 34 | 40 | 120 |
| 38 | 44 | 140 |
| 42 | 50 | 160 |
| 45 | 54 | 180 |
| 49 | 58 | 200 |
| 52 | 62 | 220 |
Какие есть стандарты чашек для измерения вязкости?
Для чашек существует несколько стандартов: воронки ВЗ-246 (по российскому ГОСТ 9070-75), европейский аналог DIN (DIN 53211-87), а также воронки FORD (ASTM D 120087) для американских продуктов. Это чашки в виде усечённого конуса с широким горлышком и узким отверстием определённого диаметра, расположенным снизу.
 |
|---|
| Рис. 1. Чашка Форда |
 |
|---|
| Рис. 2. Вискозиметр ВЗ-246 |
Как определить вязкость лакокрасочного материала с использованием воронки ВЗ-246, DIN4
Для определения вязкости лакокрасочный материал наливают в чашку до краёв при зажатом нижнем отверстии. Затем отверстие открывают, и жидкость начинает вытекать.
Время, которое проходит от начала вытекания до первого прерывания струи (не до последней капли), измеряется в секундах. Таким образом, вязкость лакокрасочного материала определяется в секундах при данной чашке, например, 30 сек. DIN4.
Чем выше вязкость жидкости, тем больше время ее истечения, то есть, чем дольше краска, лак или грунт вытекает через воронку, тем больше у него вязкость.
Чем больше диаметр отверстия, тем больше физическая вязкость испытуемого продукта при одном и том же времени вытекания.
Время, требуемое для измерения вязкости с помощью воронки, минимально (2-3 минуты), но данный тест позволяет достаточно точно определить один из основных параметров материала.
Важно учитывать изменение вязкости с изменением температуры. Если в спецификациях приведены данные измерения при 20°С, то контролировать вязкость надо строго при указанной температуре.
Перед измерением вязкости надо хорошо перемешать тестируемый материал, особенно в случае длительного хранения.
Смотрите видео определения вязкости с помощью вискозиметра ВЗ-246
Динамическая вязкость по Брукфильду
Вязкость ЛКМ с выраженной псевдопластичностью определяется на аппаратуре, позволяющей фиксировать скорость течения (например, по методу Брукфильда).
Для определения динамической вязкости используют вискозиметры Брукфильда. Принцип работы вискозиметра Брукфильда ротационный. Измерение вязкости осуществляется посредством пересчета крутящего момента, необходимого для вращения шпинделя прибора с постоянной скоростью при погружении его в исследуемую среду.
 |
|---|
| Рис. 3. Вискозиметр Брукфильда |
Это минимум, что Вам надо знать по этому способу определения вязкости, потому что маловероятно, что Вы будете его использовать.
Все производители лакокрасочных материалов обязаны указывать поставочную вязкость своих продуктов на упаковке
С помощью вышеописанного теста легко проверить, не подвергался ли материал каким-либо изменениям во время поставки, которая часто осуществляется через посредников.
После добавления в лакокрасочный материал разбавителя его вязкость значительно снижается. Кроме снижения вязкости материала это также приводит к сокращению его сухого остатка и, следовательно, толщины лакокрасочной плёнки.
Однако, сухой остаток довольно сложно проверить без специальных лабораторных условий, но можно проконтролировать вязкость ЛКМ и сопоставить её с данными на оригинальный продукт из технической спецификации.
Изготовители указывают количество добавляемого разбавителя (по весу или по объёму), необходимого для придания лакокрасочному материалу рабочей вязкости для нанесения оборудованием определённого типа.
Это количество устанавливается производителем ЛКМ и является действительным при стандартных условиях, которые включают в себя температуру окружающей среды и лакокрасочного материала 20 С и влажность воздуха 50%. На практике данные условия выполняются очень редко.
Если температура лакокрасочного материала ниже, его вязкость увеличивается, и, следовательно, требуется большее количество разбавителя для придания продукту необходимой технологичности.
Рекомендуется регулярно измерять рабочую вязкость продукта, обычно это удобно делать чашкой DIN4. Только в этом случае можно определить необходимую степень разбавления лакокрасочного материала вне зависимости от температурных условий.
Обычная практика такова, что маляр не проверяет вязкость, а если вискозиметр и есть, то он валяется где-нибудь в углу. То есть, в лучшем случае готовится рабочая смесь согласно спецификации и поехали.
Если лакокрасочный материал тяжело наносится, то добавляется больше разбавителя и наоборот. А если маляр долго работает и считает себя профессионалом, то он даже этим бравирует, что может всё делать на глаз, а потом удивляется почему краска течёт или шагрень.
Поэтому, регулярно проверяйте рабочую вязкость лакокрасочного продукта, как сказано в конце статьи.
Вязкость краски в DIN: таблица оптимальных значений. Инструкция по измерению вязкости краски для краскопульта
Единицы измерения вязкости
Согласно международной системе СИ вязкость разделяют на динамическую и кинематическую. Первую измеряют в Па×с или сП (санти Пуазах), а вторую в см2/с или Ст (Стоксах). Существуют также внесистемные единицы измерения, такие как угол Энглера.
Для определения вязкости краски производители пользуются таким понятием как условная вязкость. Эта величина измеряется в секундах и используется, в основном, производителями отечественных лакокрасочных материалов. Условная она потому, что зависит от многих факторов: диаметра спускного отверстия вискозиметра, объема воронки вискозиметра, температуры окружающей среды и т.д.
Процесс измерения вязкости лакокрасочных материалов
Перед проверкой, необходимо добавить в эмаль 10-15 % воды (или растворителя, в зависимости от вида ЛКМ). Погружаем измерительный прибор в тару с жидкостью и одновременно с поднятием прибора засекаем время. Время, за которое эмаль полностью вытекает из сосуда через отверстие и является показателем. В качестве секундомера можно использовать обычный телефон или часы.
Размер отверстия используемого вискозиметра зависит от вида ЛКМ. Как правило, оно бывает от 2 до 8 миллиметров. Всего в мире насчитывается около 40 видов данных приборов, обладающих разной площадью, величиной отверстия, геометрией и объемом.
Самые распространенные вискозиметры – Shell, Zahn, В3-234 (они применяются как для строительных эмалей, красок или олифы, так и в печатной промышленности).
Приборы для измерения вязкости
Вязкость жидкости определяют с помощью вискозиметра. Простейший вариант вискозиметра представляет собой воронку объемом в 100 мл и диаметром нижнего отверстия до 4 мм, все это закреплено на держателе. Время в секундах, за которое жидкость объемом 100 мл вытечет через отверстие воронки и есть величина вязкости. Существует несколько вариантов воронок.
По Российскому ГОСТу производят чаши для определения вязкости лакокрасочных изделий ВЗ-246. Существует европейский аналог DIN53211-87 и американский вариант вискозиметра FORD или ASTM D 120087.
Рассмотрим, как определить вязкость краски самостоятельно. Для этого наливаем в чашу любого из вышеперечисленных приборов 100 мл измеряемого лакокрасочного изделия. Нижнее отверстие должно быть закрыто. Затем открываем отверстие и замеряем за сколько секунд жидкость полностью вытечет из чаши через отверстие. Далее сверяем полученное значение с указанным оптимальным значением на упаковке или, если есть необходимость, со значением в таблице с оптимальной вязкостью. Важно помнить, что величина вязкости сильно зависит от температуры окружающей среды и давления.
Поэтому измерять вязкость нужно при температуре указанной на упаковке или в таблице. Не нужно при измерении «помогать» краске вытекать, подталкивая ее с краёв. В этом случае измеряемое значение также не будет соответствовать действительности.
Приборы для определения вязкости продаются, и их стоимость колеблется от нескольких сотен до сотен тысяч рублей.
Ротационный аппарат для измерения вязкости жидкости
В аппарате ротационного действия вязкая среда помещается в зазор между парой тел правильного соотношения, например, цилиндр или конус. Одно из них (это и есть ротор) начинает вращаться с неизменной скоростью, а другое не изменяет положения. Принцип действия этого инструмента имеет несколько нюансов. Вращательное движение от ротора к другому телу происходит благодаря перемещению жидкости.
Теория, основанная на этом понятии, полагает, что по поверхности тел жидкость не проскальзывает, поэтому момент вращения от одной точки до другой принято называть мерой для вязкости жидкостей.
Пользуются популярностью ротационные электрические устройства: в них цилиндр, погруженный во внутреннюю вязкую среду, работает от электродвигателя. При вращении с одной скоростью ротора аппарата во время вхождения в жидкую среду возникает сопротивление, пропорциональное движению вращения, а на валу двигателя происходит тормозящий момент, противоположный вязкости среды, вызывающий соответствующее изменение установленных характеристик электродвигателя.
Вязкость различных видов краски
Оптимальные значения смотрите в таблице
Современный рынок предлагает огромное количество красок, подходящих для обработки различных поверхностей и имеющих разнообразный состав и характеристики. Перечислим основные виды лакокрасочных материалов:
Все эти лакокрасочные материалы имеют свою вязкость. Так, например, краски на водной основе имеют условную вязкость 20-25 с (din), а для масляной краски эта характеристика будет составлять 18-22 с. Таблица вязкости краски чаще всего прилагается к прибору для измерения вязкости. Для разбавления большинства видов краски используют органические растворители. Лучше выбирать те, которые указаны в спецификации или на упаковке краски, чтобы не испортить пигмент и сохранить основные характеристики продукции. Разбавлять краску следует при постоянном перемешивании для чего можно использовать стеклянную палочку или линейку. Не стоит для перемешивания брать деревянные или пластиковые предметы. От дерева в краске могут остаться крошки и она потеряет однородность, а пластик может раствориться в органических средах и испортить пигмент краски.
Где используется вискозиметр
Это крайне востребованное устройство для поддержания технологического процесса различных производств. Его используют в десятках направлений, к числу которых относятся:
Для поддержания различных технологических процессов имеет значение вязкость веществ, принимаемых в них участие. Примером является переработка нефти, в частности получение из него топлива для ДВС, смазочного масла. Так, в медицине вискозиметрами измеряют вязкость крови, в пищевой промышленности – меда, молока, соков, в фармакологи – сиропов и прочих густых субстанций.
Виды вязкости, и чем они отличаются
Как понятно из определения вискозиметров, они используются для определения динамической и кинетической вязкости. Чаще всего устройства применяются для измерения динамической густоты. Это показатель текучести в нормальных условиях. Под ними подразумевается температура окружающей среды и измеряемого вещества в пределах 18-22°С.
Под кинетической вязкостью определяется текучесть под воздействием определенной температуры или давления. Этот показатель имеет значение при исследовании жидкостей, в частности того как они себя поведут при нагреве, охлаждении т.д. Без вискозиметра невозможно испытание холодного и горячего масла для ДВС, и прочих технических жидкостей.
Типы вискозиметров
Под вискозиметрами подразумевается несколько устройств, отличающихся между собой по принципу работы, однако все они позволяют измерить динамическую и кинетическую вязкость.
Данные устройства бывают следующих типов:
Ротационный
Это один из самых сложных приборов для измерения вязкости жидкости. По внешнему виду он напоминает кухонный миксер. Устройство разработано для измерения динамической вязкости. Оно представляет собой электронный блок, управляющий шпинделем, который вращается в емкости. Последняя заполняется исследуемой жидкостью. За счет вязкости она замедляет шпиндель, от чего он оборачивается медленнее. Чем выше вязкость, тем больше сопротивление.
Ротационный вискозиметр автоматически подсчитывает обороты оси в жидкости, и выводит годовое значение на экран. Это единственные приборы, с помощью которых можно измерить истинную вязкость ньютоновских и неньютоновских жидкостей. Данные устройства определяют вязкость в единицах Па·с.
Капиллярные
Представлены не менее чем десятком конструкций, разработанных учеными физиками в различные годы. Самые известные из них вискозиметры Оствальда, Уббелоде, Кэнон-Финские.
Все они подразумевают измерение времени, за которое жидкость вытечет через небольшое отверстие капилляр. Чем выше вязкость, тем медленнее вещество стекает. Все что нужно, просто определить время. Затем по нему делаются расчеты вязкости, или используются специальные таблицы перевода.
С движущимся шариком
Это достаточно простая конструкция, работающая основываясь на физическом законе Стокса. Она отличается высокой точностью измерения, поэтому может использоваться и в лабораториях. Прибор представляет собой наклоненную колбу, в которую заливается тестируемая жидкость. В ней находится небольшой шарик. Колба предусматривает возможность оборачивания на 180 градусов.
Процесс измерения заключается в том, чтобы определить за какое время шарик упадет с верхнего положения до нижней контрольной метки. За счет вязкости жидкостей он падает гораздо медленнее, чем на воздухе, что позволяет человеческому глазу определить момент прохождения контрольных меток. Однако результаты измерения сильно зависят от скорости реакции человека, который использует вискозиметр. За счет возможности вращения колбы на 180 градусов, можно проводить несколько измерений подряд, чтобы вывести по ним среднее арифметическое значение. Более точными являются автоматизированные устройства, так как при их использовании исключается человеческий фактор.
Вибрационный
Это вискозиметр, который определяет вязкость путем воздействия на исследуемую жидкость вибрацией, создаваемой погружным зондом. Получаемая в результате резонансная частота колебания напрямую зависит от текучести. Это цифровые устройства, высчитывающие вязкость с лабораторной точностью.
Особенность приборов этого типа в том, что они способны определять густоту даже в ходе химической реакции. Это позволяет с их помощью оценивать степень готовности подготавливаемой жидкости, к примеру, если она доводится к нужной текучести путем выпаривания.
Зонды приборов этого типа часто можно встретить внутри производственных линий. Аппараты монтируются в системы трубопроводов для нефти и прочих производственных жидкостей. Зачастую это высокотемпературные приборы, способные переносить сильный нагрев или охлаждение.
Какая краска подходит для краскопульта?
Для краскопульта подходит практически любая краска. Однако, она требует определенной подготовки для соответствия характеристикам прибора.
ЛДСП: что это такое? Виды, особенности применения, фото, размеры, толщина, расшифровка, производители
Дома из морских контейнеров своими руками поэтапно: инструкция, схемы, плюсы и минусы, фото, дизайн
Рабочее давление в системе отопления в частном доме: какое должно быть, как создать, инструкция по регулировке своими руками
Какая вязкость краски необходима для работы чаще всего указано в инструкции прибора, но можно воспользоваться и таблицей с оптимальными значениями в DIN или секундах.
Ингредиенты
Прежде всего определимся с типом нашего «покрасочного коктейля»: будет ли это обычная акриловая эмаль (что менее вероятно), либо же краска типа «металлик» или «перламутр» (скорее всего).
Обычная акриловая эмаль — двухкомпонентная, с отвердителем. «Набор ингредиентов» для таких материалов состоит из трех банок. Например, литр краски, пол-литра отвердителя и 100-150 мл разбавителя. То есть, покупая литр краски, реально вы получаете около 1,6-1,7 литра разбавленной краски.
Это надо учитывать на подборе краски: некоторые лаборатории указывают цены за «густую» краску, а некоторые — за «разведенку». Разница, как вы сами понимаете, огромная.
Читать также: Фреза гравировальная по дереву
В случае с «металликом» базовая краска обязательно покрывается сверху прозрачным лаком — без него эффектные покрытия выглядят невзрачно, да и стойкость к атмосферным воздействиям у двухслойных покрытий намного выше. Прозрачный лак, также как и акриловая эмаль — двухкомпонентный, с отвердителем. А вот к «базе» отвердитель не нужен — она однокомпонентна.
Таким образом «комплект» для двухслойных покрытий состоит уже из пяти банок. Например, литр «базы», 500-700 мл разбавителя для нее, литр прозрачного покровного лака, пол-литра отвердителя и 100-150 мл разбавителя для лака — всего 3,3 литра! При этом самой разведенной краски больше не стало, те же 1,7 литра.
Как правильно разбавить краску?
Вязкость краски для краскопульта подбирается исходя из следующих характеристик
Обычно, вязкость краски в din или секундах, необходимую для работы с прибором, производители краскопульта указывают в инструкции. Однако эту характеристику можно найти и в таблице в интернете.
Перед тем, как начать работать, разбавленную краску фильтруют, чтобы исключить попадание в сопло мелкого мусора. Во многих моделях краскопультов предусмотрен встроенный фильтр. Однако, если такового не имеется, можно профильтровать краску через одноразовый сетчатый фильтр.
Не стоит разбавлять лакокрасочные материалы пользуясь непроверенными методами или приборами. Краска разбавленная до состояния жидкий кефир может оказаться слишком жидкой. А приготовленная с помощью линейки и ведра и вовсе отличаться от нужной консистенции в неожиданную сторону. Гарантировано нужный результат можно получить только измерив вязкость на специальном приборе.
Рекомендации
Таблица оптимальной вязкости в DIN
В этой таблице указываются оптимальные значения условной вязкости для лакокрасочных материалов различного состава. Однако следует помнить, что эти характеристики даны для температуры окружающей среды 20°С. Понятно, что ждать пока установится нужная температура не нужно. Просто следует применять определенные правила. При понижении температуры показатель условной вязкости увеличивается, краска густеет. При повышении температуры окружающей среды показатель условной вязкости увеличивается и краска, соответственно, становится более жидкой. Это нужно учитывать перед работой с любыми лакокрасочными материалами и корректировать в соответсвенном направлении.
Что зависит от вязкости?
Само понятие вязкости вряд ли требует дополнительных разъяснений. Но, вот на какие другие характеристики может влиять сама условная вязкость:
Густой по консистенции раствор не будет заполнять неровности на поверхности. Значит, ухудшается сцепление.
Если перепада давления будет недостаточно, то приспособления придётся разбирать, а затем тщательно промывать. Вредна и краска, разбавленная с дополнительными усилиями. Увеличивается количество слоёв, необходимых для качественной обработки. Вырастают затраты по времени на ту или иную работу, в том числе, при которой участвует краскопульт.
Конструкции капиллярных вискозиметров и работа на них
Вискозиметры капиллярного типа применяются для определения вязкости материалов, обладающих относительно небольшой ее величиной: мясокостного бульона, крови и топленого жира, подсолнечных и соевых мисцелл, растворов мыла, миндального, а арахисового масел, кондитерского жира. Капиллярные вискозиметры не имеют недостатка, присущего ротационным вискозиметрам: в капилляре непрерывно подвергается сдвигу вновь поступающая жидкость, и тепловыделения уносятся с материалом, тогда как в ротационных вискозиметрах один и тот же испытуемый материал находится в зазоре вискозиметра в течение всего опыта. Теория капиллярных вискозиметров была разработана несколько позднее, чем теория ротационных вискозиметров.
Одно время отрицали применимость капиллярных вискозиметров для определения реологических свойств материалов при сдвиге, ибо в капилляре происходит неоднородный или менее однородный, чем в ротационных вискозиметрах, сдвиг материала.
В капиллярных вискозиметрах задаются либо постоянным во всех опытах расходом исследуемой жидкости, либо постоянным перепадом давления в капиллярах. В вискозиметрах с постоянным расходом измеряется перепад давления между концами капилляра, в приборе с постоянным давлением – расход материала.
Каждый вискозиметр состоит из следующих частей: емкости для исследуемого материала, калиброванного капилляра, приспособлений для определения и регулирования давления, определения скорости течения (или истечения) материала, определения температуры.
Принцип действия капиллярных вискозиметров основан на непрерывном сдвиге в капилляре вновь поступающей жидкости и постоянном уносе с материалом выделяющейся теплоты. Капиллярные вискозиметры имеют размер капилляра от 0,3 до 0,7 мм, что позволяет измерять вязкость в широком диапазоне. При выборе вискозиметра следует иметь в виду, что время вытекания жидкости должно составлять от 1 до 3 мин. В противном случае точность определения вязкости будет низкой.
Капиллярные вискозиметры можно разделить на три группы:
W цилиндр – поршень
W приборы истечения, постоянного и переменного уровня
К первой группе приборов относятся простейшие вискозиметры, представляющие собой U – образные трубки, в одно из колен которых помещен капилляр (ВПЖ-1, визкозиметр Уббелоде, Оствальда). В вискозиметре Уббелоде, представленном на рисунке 6а, для истечения жидкости необходимо в одном из колен принудительно создавать давление или разрежение. Капилляр в приборе располагается вертикально, что представляет определенные трудности при работе с жидкостями, обладающими значительной вязкостью и поверхностным натяжением. Далее трубки соединяются с атмосферой, и определяется время истечения жидкости из резервуара через капилляр в резервуар. Время истечения отсчитывается при снижении уровня жидкости в трубке с резервуарами от риски m1 до m2. Зная время истечения жидкости, находят измеряемую вязкость.
а – Убеллоде; б – Оствальда; 1 – емкость для измерения количества
протекающей через капилляр жидкости; 2 – капилляр; 3 – емкость для сбора
Рисунок 5 – Капиллярные вискозиметры
Капиллярные вискозиметры ВПЖ (типа Уббелоде) позволяют определять кинематическую вязкость жидкости в диапазоне от 0,6 до 104 мм2/с при температуре не выше 100 °С. Измерение вязкости сводится к определению времени истечения через капилляр заданного диаметра определенного количества жидкости из измерительного резервуара.
где η0, η — вязкость соответственно стандартной и исследуемой жидкости, Па·с; ρ0, ρ — плотность соответственно стандартной и исследуемой жидкости, кг/м3; τ0, τ — время истечения соответственно стандартной и исследуемой жидкости, с.от уровня m1 до уровня m2.
Рисунок 6 – Капиллярные стеклянные вискозиметры
На вискозиметре Оствадьда — Фенске (рисунок 6в) можно определять вязкость в пределах от 1 до 8000 мм2/с, находя время перемещения материала от уровня m1 до уровня m2.
Вискозиметр Канон — Фенске (рисунок 6г) применяется для определения вязкости непрозрачных материалов. Он имеет набор да одиннадцати капилляров диаметром от 0,3 до 4 мм, что позволяет определять скорость сдвига в пределах от 1 до 20000 с-1, кинематическую вязкость — в пределах от 0,6 до 10000 мм2/с. Испытание заключается в определении времени перемещения материала из емкости 1 через капилляр 2 сначала до уровня m1; а затем до m2 и m3.Постоянные капилляра разные для емкостей 3 и 4, что необходимо учитывать при расчете вязкости. В лабораторной практике используются стеклянные вискозиметры многих авторов, причем во всех приборах перемещение материала происходит или под действием собственной массы, или под действием внешнего вакуума. Общим для всех приборов этого типа является наличие капилляра, устройства для измерения расхода или объема жидкости и системы, обеспечивающей создание гидростатического давления. В качестве капилляра может быть использована, трубка диаметром от долей миллиметра до 2 — 3 мм для измерения вязкости ньютоновских и маловязких неньютоновских жидкостей. Получаемые результаты, как правило, инвариантны, т.е. не зависят от диаметра трубки. Для неньютоновских жидкостей с более высокой вязкостью и вязкопластичных систем диаметр может достигать 10 мм и более, а результаты измерений зачастую зависят от диаметра, т.е. неинвариантны. Термостатирование исследуемой жидкости в приборах занимает 10 – 3 мин, что определяется ее объемом. За это время температура жидкости в приборе достигает температуры жидкости в термостате и восстанавливается структура, т.е. создаются условия, идентичные предыдущему измерению. При кратковременном термостатировании температурные ошибки дают существенные отклонения результатов измерения вязкости от истинных ее значений. Использование избыточного давления при течении жидкости по капилляру создает возможность турбулизации потока, поэтому необходимо проводить проверку на ламинарность по критерию Рейнольдса.
Вискозиметры ВПЖ-1, ВПЖ-2 и ВПЖ-4 рекомендуется использовать для оценки качества желатина по его вязкости. Измерения следует проводить при температуре 40 °С и концентрации 10 %. Прибор ВПЖ-1 позволяет определять вязкость мелассы и мелассных растворов при изменении температуры от 20 до 120 °С и концентрации сухих веществ от 7 до 79 %. С помощью вискозиметра Оствальда изучалась зависимость вязкости от температуры для мясокостного бульона и технической дефибрированной крови, виноградного сока, а также вязкость водно-спиртовых и водно-спиртово- сахарных растворов. В области температур 40 — 95 °С зависимость вязкости мясокостного бульона от температуры описывается степенным уравнением. С увеличением температуры и уменьшением концентрации сухих веществ вязкость бульона снижается. Например, при концентрации 16 % вязкость равна 6,67·10-3 Па·с, а при 90 °С — 2,69·10-3 Па·с. Вязкость топленого говяжьего жира при температуре 50 °С равна 29·10-3 Па·с, а при 90 °С — 10·10-3 Па·с, вязкость рыбьего жира соответственно равна 11,5·10-3 и 3,7·10-3 Па·с.
Ко второй группе относятся приборы, в которых течение материала происходит за счет, гидравлического, пневматического или механического перемещения поршня в цилиндре. (Визкозиметр типа Арвесон, Азарова и др.).
Такие вискозиметры можно использовать для изучения как ньютоновских, так и неньютоновских материалов.
Рисунок 7 – Вискозиметры с гидравлическим приводом.
Важным преимуществом капиллярной вискозиметрии является возможность моделирования реальных технологических процессов, поэтому эти методы широко используются при исследовании формования выдавливанием, транспортирования по каналам различной длины и формы, а также определения зависимости реологических характеристик продуктов от технологических факторов.
Третья группа – визкозиметры переменного уровня или свободного истечения, приборы, принцип действия которых основан на истечении материала под действием собственной массы. Основным узлом является емкость с расположенной внизу капиллярной трубкой. Расход жидкости поддерживается постоянным, а уровень ее изменяется пропорционально вязкости. Измеряя высоту уровня, находят значение исследуемой вязкости. Одним из приборов переменного уровня является вискозиметр Лейба, который состоит из двух сосудов, расположенных один под другим. Жидкость поступает в верхний сосуд и вытекает по капилляру в нижний с более длинным капилляром. Стационарное состояние устанавливается при определенном гидростатическом столбе жидкости в нижнем сосуде. По высоте этого столба судят о значении вязкости данной жидкости.
Вискозиметры постоянного уровня
(рисунок основаны на наблюдении за характером струи жидкости, вытекающей из капилляра, по которому судят о величине вязкости. На определенном расстоянии от сопла-капилляра 1 происходит дробление струи, причем, чем меньше вязкость жидкости, тем меньше расстояние до места дробления. Следящее устройство в виде каретки с фотоэлементом 3 перемешается вдоль трубки 2. При прохождении фотоэлементом точки дробления в цепи меняется фототок, который регистрируется вторичным прибором.
Рисунок 8 – Вискозиметр постоянного уровня
В заключение рассмотрим три простейших капиллярных вискозиметра истечения — Энглера, Редвуда и Форда, которые хотя и не имеют теоретического обоснования, однако часто применяются в производственных технических лабораториях. К существенным недостаткам приборов относятся короткий рабочий капилляр, переменное гидростатическое давление, неточность распределения термостатирующей жидкости и др. Поэтому их не рекомендуют использовать при научных исследованиях.
Вискозиметр Энглера предназначен для определения относительного времени истечения жидкостей, т.е. для определения вязкости в градусах Энглера. На рисунке 9 дана схема такого вискозиметра марки ОВ-108 (ВНР). Резервуар 5 заполняется испытуемой жидкостью до указателя уровня 7 (около 200 см3). После удаления палочки 2 жидкость вытекает через трубку 9. При этом определяется время вытекания τж. Контрольный опыт проводится на таком же количестве дистиллированной воды с определением времени ее вытекания τж.). Вязкость в градусах Энглера определяется отношением
τж. – определяемое время истечения 200 мл испытуемой жидкости, с;
τж. — время истечения такого же объема дистиллированной воды при 20 °С.
Температура термоcтатирующей жидкости в сосуде 6 поддерживается нагревателем 5, встроенным в дно водяной бани, и регулируется тиристорным регулятором. Для выравнивания температуры имеется мешалка 10 с ручкой 1. Температура измеряется термометрами 3 и 4. Сточная трубка имеет длину 20 мм, верхний диаметр 2,9 мм и нижний — 2,8 мм. Мощность нагревателя 400 Вт. Прибор довольно широко используется для измерения вязкости различных жидкостей в производственных условиях. Для пересчета вязкости в градусах Энглера в единицы динамической вязкости в литературе имеются различные эмпирические формулы, например
где η — динамическая вязкость, Па·с; °Е — вязкость в градусах Энглера; ρ — плотность жидкости, кг/м3.
Рисунок 9 – Вискозиметр Энглера
Вискозиметр Энглера применяли для маловязких пищевых продуктов: мясокостных бульонов, растворов желатина, молочных изделий и т.п. По данным А.А. Соколова, вязкость стандартного раствора клея (17,75 % сухого вещества) при 30 °С находится в пределах от 1,8 до 6 °Е (от 0,01 до 0,045 Па·с). Вязкость мясокостного бульона при этих же условиях равна 2,1 °Е (около 0,013 Па·с). Растворы желатина той же концентрации при 40 °С имеют вязкость от 15 до 40 °Е (от 0,11 до 0,3 Па·с).
Таблица 12 – Виды ошибок капиллярной реометрии