12.146,00 TL
KDV ve Kargo ücreti hariç
Viskozite, akışkanların (sıvı ve gaz hâlindeki maddelerin) akmaya karşı gösterdiği direnci, yani akışkanlık davranışını tanımlar. Bu özellik, Viskozimetreler kullanılarak ölçülebilir. Bir maddenin viskozitesi ne kadar yüksekse, akışa karşı direnci o kadar fazla olur ve hareket kabiliyeti o ölçüde azalır. Bu nedenle, yüksek viskoziteli maddelerin taşınması veya diğer maddelerle karıştırılması için daha fazla enerji gerekmektedir. Farklı numunelerin viskozitelerini karşılaştırabilmek amacıyla, akış davranışıyla ilişkili çeşitli büyüklükleri ölçen farklı Viskozimetre türleri geliştirilmiştir. Ancak bu cihazların kullanımında, her ölçüm yönteminin tüm viskozite aralıkları için uygun olmadığı dikkate alınmalıdır. Ayrıca, bir maddenin viskozitesinin sıcaklığa bağlı olarak değiştiği ve uygulanan kuvvetler (örneğin kesme kuvvetleri) etkisiyle de farklılık gösterebileceği unutulmamalıdır.
Viskozite, aynı zamanda akışkan bir maddenin hacimsel parçacıklarının konum değişimine karşı gösterdiği direnç olarak da tanımlanabilir. Bu süreçte, parçacıklar birbirlerinin hareketini az ya da çok derecede engelleyebilir. Örneğin, küresel yapıya sahip parçacıklar birbirlerinin hareketini daha az kısıtlarken, disk şeklinde veya düzensiz yapıya sahip parçacıklar daha fazla engel oluşturur. Benzer şekilde, doğrusal (lineer) yapıya sahip moleküller birbirleri üzerinden daha kolay kayabilirken, dallanmış yapıya sahip moleküller bu hareketi zorlaştırır. Ayrıca, küçük moleküller büyük moleküllere kıyasla daha kolay hareket edebilir. Bununla birlikte, moleküller arasındaki bağlanma ve ağ (çapraz bağ) yapılarının artması, parçacıkların birbirine göre yer değiştirmesini daha da zorlaştırarak viskozitenin artmasına neden olur.
Bir Viskozimetre ile ya dinamik viskozite ya da kinematik viskozite belirlenebilir. Dinamik viskozite η [Eta], kesme gerilmesi ve akış yönüne dik olan hız gradyanı üzerinden tanımlanır. Pascalsaniye (Pa·s) cinsinden ya da CGS sistemine göre Poise (P) birimiyle ölçülür. Bu bağlamda bir Poise, 0,1 Pascalsaniyeye eşittir. Pascalsaniye (Pa·s) yerine Uluslararası Birim Sistemi’nde Newton saniye/metrekare (N·s/m²) veya kilogram/(metre·saniye) (kg/(m·s)) birimleri de kullanılabilir. Kinematik viskozite ν (Ny), dinamik viskozitenin bir maddenin yoğunluğuna bölünmesiyle elde edilir. m²/s cinsinden ifade edilir ya da CGS sistemine göre Stokes birimi kullanılır. Bir Stoke, 0,0001 m²/s’ye karşılık gelir. Örneğin standart akış kapları kullanılarak kinematik viskozite belirlenir. Dinamik viskozite ise, kinematik viskozitenin maddenin yoğunluğu ile çarpılmasıyla elde edilir.
Taşıma ve işleme süreçlerinin planlanmasını kolaylaştırmak amacıyla akışkanlar, düşük, orta ve yüksek viskoziteli maddeler olarak sınıflandırılabilir. Bu sınıflandırma, uygun borulama ve dozaj sistemlerinin belirlenmesini kolaylaştırır. Sınır değerler, düşük ve orta viskoziteli maddeler arasındaki geçiş için yaklaşık 300 milipaskalsaniye, yüksek viskoziteli maddeler için ise alt sınır olarak yaklaşık 8.000 milipaskalsaniye civarındadır. Standart akış kapları (FORD/DIN kap), Viskozimetre olarak yalnızca düşük viskoziteli sıvı maddeler için uygundur. Daha viskoz (kıvamlı) malzemeler için, döner ölçüm millerine ve ayarlanabilir hıza sahip Viskozimetreler kullanılabilir. Bazı maddeler için ise ölçümün, maddenin ince tüpler içerisinde yükselmesi prensibine dayandığı Viskozimetreler de uygundur. Kapiler yapıya sahip bu Viskozimetrelerin özel türleri, Ubbelohde ile Cannon ve Fenske adlarıyla anılmaktadır. Ayrıca, numunenin yatay konumlandırılmış bir ölçüm haznesi içinde yayılması esasına dayanan Viskozimetreler de bulunmaktadır. Bu yöntemde, numunenin belirli bir süre içinde ölçeklendirilmiş hazne tabanı üzerinde ne kadar mesafe kat ettiği ölçülür. Bostwick adıyla bilinen bu Viskozimetreler, özellikle gıda endüstrisinde soslar, çorbalar, ketçap veya reçellerin kıvamı, viskozitesi ve akış hızının belirlenmesinde kullanılmaktadır.
Belirli bir Viskozimetre tipinin seçimi, öncelikle viskozite ölçümünün amacına bağlı olarak yapılmalıdır. Birçok uygulamada sıvıların, macunların ve jellerin düşük kesme etkisi altında yüksek viskoziteye sahip olması istenir. Böylece bileşenlerin çökelmesi önlenir. Ancak yüksek kesme etkisi altında bu maddelerin daha akışkan hale gelmesi gerekir, böylece daha iyi karışabilir ve yüzeylere homojen ve ince bir tabaka halinde uygulanabilir. Bu tür maddeler için kullanılan Viskozimetrelerin, değişken kesme gerilmeleri ve sıcaklık koşulları altında viskoziteyi ölçebilme kapasitesine sahip olması gerekmektedir. Döner mil setine, ayarlanabilir hız kontrolüne ve sıcaklık ölçüm özelliğine sahip dijital Viskozimetreler, viskozite davranışının detaylı eğrilerinin oluşturulmasına imkân tanır.
Viskozite ölçümü için kullanılan akış kapları, standartlaştırılmış şekil ve boyutlara sahip içi boş gövdelerdir. Aynı form yapısına sahip olmakla birlikte, alt açıklık için genellikle farklı norm ölçüleri bulunmaktadır. Bu tip Viskozimetreler, özellikle boyalar, vernikler ve benzeri iyi akışkanlığa sahip ürünlerin akış süresi ve viskozitesinin belirlenmesinde yaygın olarak kullanılır. Örneğin, püskürtme tabancaları ile uygulanacak boyaların yalnızca belirli bir viskoziteye kadar işlenebilmesi mümkündür. Bu ölçümler hem nihai ürün üzerinde hem de üretim sürecinden alınan numuneler üzerinde gerçekleştirilebilir. Viskozite ne kadar düşükse, madde akış kabından o kadar hızlı çıkar. Bu süre yani akış süresi viskozite ile doğrudan ilişkilidir. Bu tür Viskozimetreler farklı sıcaklıklarda ölçüm yapılmasına imkân tanısa da, ek olarak uygulanan kesme kuvvetleri altında tekrarlanabilir deneyler yapılmasına olanak vermez. Akış sürelerinden, sabit faktörler aracılığıyla kinematik viskozite hesaplanır ve buradan da malzemeye özgü yoğunluk kullanılarak dinamik viskozite elde edilir.
DIN 53211 standardına göre akış kabı olarak kullanılan Viskozimetre (Ekim 1996'da yürürlükten kaldırılmıştır)
Bu kaplar 100 ml hacme sahip olup, konik bir daralmaya ve 4 mm çapında sabit bir çıkış deliğine sahiptir. Genellikle eloksallı alüminyumdan üretilir ve iç kısmında paslanmaz çelikten yapılmış, parlatılmış bir nozul bulunur. Kap tamamen ağzına kadar doldurulur ve ardından akış jetinin kopma anına kadar geçen süre ölçülerek kaydedilir. 25 ile 150 saniye aralığının dışındaki ölçümler dikkate alınmamalıdır. 1996 yılında yürürlükten kaldırılan DIN 53211 standardına göre ölçüm yapan kullanıcıların, güncel DIN EN ISO 2431 standardına geçiş yapmaları durumunda, akış sürelerinin dönüştürülmesi için hazırlanmış dönüşüm tabloları bulunmaktadır.
DIN EN ISO 2431 ve ASTM D 5125 standartlarına uygun akış kabı
Uluslararası ASTM D 5125 (2010) standardı – ISO akış kapları kullanılarak boya ve benzeri malzemelerin viskozite test yöntemi akış kabı ile viskozite ölçümüne yönelik bir yöntemi de tanımlamaktadır. Bu yöntemde, ölçüm aralığını genişletmek amacıyla farklı iç ölçüler, daha büyük bir giriş konisi ve dört farklı çapta tanımlanmış daha uzun bir çıkış memesi kullanılmaktadır. Bu kaplarda önerilen akış süreleri 25 ile 100 saniye arasında olmalıdır. Bu aralığın dışında kalan durumlarda, daha büyük veya daha küçük açıklığa sahip farklı bir kap kullanılmalıdır. Ancak farklı kaplarla elde edilen akış süreleri, yalnızca uygun dönüşüm işlemleri yapıldıktan sonra karşılaştırılabilir.
ASTM D 1200 Standardına Uygun Ford Akış Kabı
ASTM D 1200 (2010) standardında Boya ve verniklerin viskozitesinin belirlenmesi, Ford Kabı yönteminde başka bir tür akış kabı tanımlanmaktadır. Burada akış süresi 20 ile 100 saniye arasında olmalıdır. Ölçülebilen kinematik viskoziteler aşağıdaki şekilde sınırlandırılmıştır:
25 ila 120 mm²/s viskozite aralığı için 2,53 mm çıkış delikli Ford Akış Kapları
40 ila 220 mm²/s viskozite aralığı için 3,40 mm çıkış delikli Ford Akış Kapları
70 ila 370 mm²/s viskozite aralığı için 4,12 mm çıkış delikli Ford Akış Kapları
Rotasyon Viskozimetrede, döner mil veya spindle numune içerisine daldırılır ve bir motor yardımıyla dönme hareketi kazandırılır. Madde ne kadar yüksek viskoziteli (kıvamlı) ise, sabit bir dönme hızını korumak için o kadar fazla kuvvet uygulanması gerekir. Spindle (mil) geometrisinin de dönme hareketi için gereken kuvvet üzerinde önemli bir etkisi bulunduğundan, farklı viskozite aralıklarına ve farklı madde türlerine uygun çeşitli spindle tasarımları geliştirilmiştir. Bu döner spindle’lı Rotasyon Viskozimetreler, sahip oldukları özellikler sayesinde dinamik viskozitenin belirlenmesinde farklı uygulamalarda kullanılabilmektedir.
Sabit bir dönme hızı ve numuneye sabit kayma hızları uygulayan spindle’lar kullanıldığında, spindle’ın daha uzun süre döndürülmesiyle birlikte maddenin viskozitesinin artıp artmadığı veya azalıp azalmadığı incelenebilir. Tiksotropik maddeler uzun süre karıştırıldıklarında akışkanlaşırken, reopeks maddeler zamanla koyulaşır. Viskozitedeki bu zamana bağlı artış veya azalış gözlemlendiğinde, deney prosedürünün belirlenmesinde ve ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesinde mutlaka dikkate alınmalıdır; aksi halde sağlıklı sonuçlar elde edilemez. Birçok Rotasyon Viskozimetre, spindle için farklı dönme hızlarının ayarlanmasına olanak sağlar. Önce düşük hızda, ardından yüksek hızda ölçüm yapıldığında, maddenin daha yüksek kesme kuvvetleri altında viskozitesinin değişip değişmediği hızlı bir şekilde tespit edilebilir.
Modern Rotasyon Viskozimetreler, laboratuvar ortamında veya üretim tesisleri, depolama ve taşıma tankları gibi sahada yapılan ölçümler için optimize edilmiş çeşitli donanım seçenekleriyle sunulmaktadır. Laboratuvar ölçümlerinde genellikle bir stand üzerine monte edilen Viskozimetre kullanılır ve numune bir beher içerisine doldurularak ölçüm gerçekleştirilir. Sahada yapılan ölçümlerde ise esnek kabloya sahip döner spindle, mevcut tank veya kaplara doğrudan daldırılabilir. Bu tür cihazlar sıklıkla entegre sıcaklık ölçüm özelliğine sahiptir veya harici bir sıcaklık sensörünün bağlanmasına imkân tanır. Patlama riski bulunan alanlarda kullanılan Viskozimetreler, örneğin kimya endüstrisi ve petrol sektöründe, özel olarak korunmuş yapıya ve ATEX sertifikasına sahiptir.