Pomiary lepkości w procesie conformal coatingu

W warunkach codziennej produkcji do pomiarów lepkości chemii stosowanej w procesach tworzenia warstw zabezpieczających można zastosować wiskozymetr lub naczynia zanurzeniowe. Dowiedz się, z jakimi wyzwaniami wiąże się stosowanie każdego z nich?

Łukasz Jaeszke

2022-08-23

Osobnego omówienia wymagają również urządzenia i metody pomiaru lepkości, bowiem każda z nich posiada specyficzny zestaw zalet i wyzwań, związany z ich stosowaniem.

Wiskozymetr kontra naczynie zanurzeniowe

Dwie najczęstsze metody pomiaru lepkości (zwłaszcza w przypadku materiałów konforemnych) to:

metoda statyczna: dynamiczne naprężenie ścinające na jednostkę powierzchni mierzone za pomocą wiskozymetru laboratoryjnego
metoda kinetyczna: przepływ oporowy pod wpływem grawitacji, mierzony za pomocą naczyń przepływowych

Wiskozymetry

Mianem wiskozymetru określane jest każde urządzenie, które może mierzyć i korelować moment obrotowy z miarą lepkości. Należy podkreślić, iż istnieją różne formy tego urządzenia. Mogą to być wersje laboratoryjne lub urządzenia służące do pomiarów przemysłowych, działające w sposób ciągły. Urządzenia te często mają wbudowaną sondę temperatury, która jest podłączona do zewnętrznego systemu cyrkulacyjnego o kontrolowanej temperaturze, który utrzymuje temperaturę próbki testowanej cieczy, zapewniając wysoką dokładność i powtarzalność pomiarów.

Wiskozymetr to automatyczne narzędzie, które mierzy lepkość cieczy przez obracające się wrzeciono zanurzone w cieczy, podczas gdy zbiornik cieczy zanurzony jest w ciepłej wodzie o temperaturze 20-23°C. W oparciu o pomiar oporu cieczy, które obracające się wrzeciono musi stale pokonywać, wiskozymetr oblicza wartość lepkości. Ważne jest, aby pamiętać, że rozmiar i kształt wrzeciona mają również kluczowe znaczenie dla uzyskania prawidłowego pomiaru (np. nie można mierzyć oleju i alkoholu za pomocą tego samego wrzeciona ani stosować tych samych obrotów i momentu obrotowego).

Korzyści ze stosowania lepkościomierzy:

Może być skonfigurowany do pomiaru szerokiego zakresu lepkości
Oferuje dokładne i powtarzalne pomiary
Badania na bazie pojedynczych lub zwielokrotnionych punktów pomiarowych
Oferuje pomiar lepkości w określonych temperaturach na bazie metody zanurzeniowej

Wyzwania w stosowaniu lepkościomierzy:

Wymaga wydzielonego obszaru z doskonale wypoziomowaną powierzchnią i przeszkolonym personelem
W zależności od kalibracji mogą wystąpić różnice w pomiarze lepkości w zależności od marki lepkościomierza.
Znaczna inwestycja początkowa i konieczność wykonywania regularnego serwisu

Naczynia zanurzeniowe ©HumiSeal

Naczynia zanurzeniowe

Naczynia zanurzeniowe (lub inaczej naczynia przepływowe) to instrumenty ze stali nierdzewnej lub aluminium, składające się z cylindra o określonej objętości i umieszczonego pośrodku otworu spustowego. Naczynia przepływowe są dostępne w różnych formach i średnicach otworu, dostosowane do określonych zakresów lepkości. Podstawowa zasada ich działania polega na prostopadłym zanurzeniu miernika w ciekłym materiale i pomiarze czasu potrzebnego na wydostanie się badanej cieczy przez otwór spustowy.

Korzyści ze stosowania naczyń przepływowych:

Łatwy w użyciu i utrzymaniu
Szybki pomiar lepkości
Długa żywotność

Wyzwania związane z używaniem naczyń przepływowych:

Podczas czyszczenia, zwłaszcza otworu spustowego, wymagana jest szczególna ostrożność, nie można używać ostrych metalowych narzędzi
Dokładność i powtarzalność pomiarów lepkości jest bezpośrednio skorelowana z doświadczeniem operatora i czasem reakcji
Interpretacja czasów startu i zatrzymania zależy od operatora
Tabele przeliczeniowe lepkości podają zakres mierzonych sekund w centy puazach, nie podając ich dokładnej wartości.

Wnioski

Dokładny i niezawodny pomiar lepkości ma kluczowe znaczenie zarówno w środowisku laboratoryjnym, jak i w utrzymaniu kontroli procesu i jakości stosowanych powłok zabezpieczających czy klejów. Przedstawiliśmy dwie najbardziej popularne i powszechne metody pomiaru lepkości: wiskozymetry i naczynia przepływowe.

Wiskozymetry są na ogół znacznie dokładniejsze (+/- 0,1%) i mogą uwzględniać takie czynniki, jak temperatura, ale może być metoda kosztowna i nie zawsze wystarczająco stabilna w użytku w warunkach przemysłowych. Naczynia przepływowe obniżają dokładność (+/-12%), ale są znacznie prostsze w użyciu, stanowiąc tanie, podstawowe urządzenia do pomiaru lepkości.

Wybór, której metody użyć, zależy oczywiście od konkretnej sytuacji i nie jest niczym niezwykłym stosowanie obu metod: naczyń przepływowych w środowisku przemysłowym i wiskozymetrów do dokładniejszych pomiarów w laboratorium.

Źródła:

Artykuł opublikowanio dzięki uprzejmości firmy Amtest