Viskosimeter

Viskositet beskriver flydeevnen af væsker, dvs. flydende og gasformige stoffer. Viskositeten kan bestemmes med et viskosimeter. Jo højere viskositet et stof har, jo langsommere reagerer det. Hvis stoffer med høj viskositet skal flyttes eller blandes med andre stoffer, skal der bruges mere energi. For at kunne sammenligne prøvers viskositet er der udviklet forskellige viskosimeter, der måler mængder, der er relateret til flydeevne. Når du bruger et viskosimeter, skal det bemærkes, at ikke alle målemetoder er egnede til alle viskositetsmåleområder. Det skal også tages i betragtning, at et stofs viskositet ofte afhænger af temperaturen og også kan ændre sig som følge af kraftpåvirkning.

Med et viskosimeter kan enten den dynamiske eller den kinematiske viskositet bestemmes. Den dynamiske viskositet η [Eta] er defineret af forskydningsspændingen og hastighedsgradienten vinkelret på strømningsretningen. Det måles i pascal-sekunder (Pa s) eller, ifølge CGS-systemet, i poise (P). En poise svarer til 0,1 pascal sekunder. I stedet for pascal-sekundet (Pa s) kan newtonsekund pr. kvadratmeter (N/m²) eller kilogram pr. meter og sekund (kg/(m s)) også bruges i det internationale system af enheder. Den kinematiske viskositet ν (Ny) stammer fra kvotienten af dynamisk viskositet og densitet af et stof. Det er angivet i m² pr. sekund (m²/s) eller i henhold til CGS-systemet i Stokes. Et slag svarer til 0,0001 m² pr. sekund. For eksempel bestemmes den kinematiske viskositet ved hjælp af standardiserede flowkopper. Den dynamiske viskositet findes, når den kinematiske viskositet ganges med stoffets densitet.

For at forenkle planlægningen af transport og forarbejdning kan væsker klassificeres som stoffer med lav, medium og høj viskositet. Denne klassificering gør det nemmere at tildele til egnede linje- og doseringssystemer. Grænserne er omkring 300 millipascal sekunder for overgangen mellem lav- og mellemviskose stoffer og omkring 8.000 millipascal sekunder som nedre grænse for de højviskose stoffer. Flowkopper er kun egnede som viskosimeter til flydende stoffer med lav viskositet. Viskosimeter med roterende målespindler og justerbar hastighed kan bruges til tyktflydende materialer. Viskosimeter er også velegnet til nogle stoffer, hvor målingen udføres ved, at stoffet stiger op i tynde rør. Der er også viskosimeter, der registrerer spredningen af prøven i en vandret placeret måletank. Denne metode måler, hvor langt prøven flyder på det graduerede gulv i et defineret tidsrum. Disse viskosimeter, opkaldt efter Bostwick, bruges hovedsageligt i fødevareindustrien til at bestemme konsistensen, viskositeten eller flowhastigheden af saucer, supper, ketchup eller marmelade.

Beslutningen om en bestemt type viskosimeter bør tages primært afhængigt af formålet med viskositetsmålingen. Til mange applikationer bør væsker, pastaer og geler have en høj viskositet ved lav forskydning for at forhindre ingredienserne i at sætte sig. Ved høj forskydningsspænding bør de dog blive tyndere, så de bedre kan blandes og påføres overflader som en ensartet tynd film. For disse stoffer skal viskosimeteret kunne bestemme viskositeten ved variable forskydningsspændinger og temperaturer. Digitale viskosimeter med et sæt roterende spindler, justerbar hastighed og temperaturmåling gør det muligt at skabe detaljerede kurver for viskositetsudviklingen.

Flowkopperne til måling af viskositet er hule legemer med standardiserede former og dimensioner. Med samme form er der normalt forskellige standardstørrelser til den nederste åbning. Denne type viskosimeter bruges ofte til at bestemme flowtiden og viskositeten af maling, lak og andre fritflydende produkter. Maling til brug i sprøjtepistoler kan for eksempel kun forarbejdes op til en vis viskositet. Målingerne kan udføres både på slutproduktet og på prøver fra produktionsprocessen. Jo lavere viskositet, jo hurtigere flyder stoffet ud af flowkoppen. Denne tid - flowtiden - er direkte relateret til viskositeten. Denne type viskosimeter tillader målinger ved forskellige temperaturer, men ingen reproducerbare test under påvirkning af yderligere forskydningskræfter. Den kinematiske viskositet beregnes ud fra flowtiderne ved hjælp af faste faktorer og den dynamiske viskositet herfra med den materialespecifikke densitet.