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油墨和流变学(四)
集萃印花网  2009-11-18

    【集萃网观察】使用爱密勒粘度仪时,必须注意使用变速器与不使用变速器时的差别。

    爱密勒粘度仪不仅可以测定流体的绝对粘度(泊),也可以用来测定相对粘度。不仅在一般温度下可以测定,而且还有高温测定的附件。

    这种仪器不仅操作方便,经久耐用,需要的样品量少,更可贵的是它的准确性是比较高的。因此,在我国的油墨行业中已有成为工具的趋势。但由于它的转速是固定的,所以不能用这种仪器测定流体的流变曲线。

    6、轴运动的同心圆筒式粘度仪(Concentric Cylinder  Viscosimeter with axial  Motion)  。

    这是一种具有同心圆筒的轴运动粘度仪。旋转式粘度仪是圆滓之间的相对旋转,轴运动粘度仪是轴与筒(套)的相对滑动(轴运动)。

    这种仪器也叫落棒(杆)式粘度仪。我国油墨行业目前广泛采用的,由法国生产的拉雷(1aray)粘度仪就属于这种类型。

    这种仪器的准确度主要是棒与管子(即轴与筒)之间的机械加工精度。工业上使用的仪器,其棒,管(=b—a)之间的距离一般在数千分之一厘米左右。

    测定时一般约需一毫升油墨,将其放在棒,管之间的环形槽内,然后测定棒自上而下降落经过10厘米距离的时间,这个时间可以用来计算被测油墨(薄层)的剪切速率。由于圆棒上可以加上不同重量的砝码,因此,就可以得到几个不同的时间,这就等于可以在几种不同的剪切速率下测定油墨的粘度(我们也可以利用仪器的常数,将用各个不同重量的砝码所测得的时间,换算成剪切应力-重量和剪切速率-时间)。然后根据测定的数据将其点在图上(图中横坐标表示剪切应力,纵坐标表示时间),并将各点连成一直线,此线交于横坐标上的数据(大的数字是以金属棒测定时采用的数值,小的数字是以玻璃棒测定时采用的数值),即为被测油墨的屈服值。再通过原点作一平行于此直线的直线,此线交于右上方的数据即为被测油墨的粘度。

    如果被测物质属于牛顿流体,则这些测定点的连线是一根通过原点的直线。这表示这种物质没有屈服值,直线的另一端就是它的粘度数值。

    油墨大多数属于塑性体,这在前面已经谈及。那么为什么会得到一根直线呢?这是因为当剪切速率足够大时,所得到的点(曲线)都是在流变曲线的上端部分,这一部分的曲线基本上是接近直线的。如果测定时采用的重量不够,使剪切速率过小,这不仅会大大延长测定所需的时间,而且往往会造成在线的下端有弯曲的情况,这样就会使测定带来误差。

    一般地说,油墨的粘度大于400泊时,所采用的重量最好在500—1500克之间,小于200泊时,所采用的重量以200—1000克之间比较合适。但最好不要采用2000克以上的砝码,以免产生过度的摩擦热。

    测定时最好依照顺序先用重的砝码,后用轻的砝码。  

    通常,用重的(一套)砝码测定时,得到的屈服值数据比较高而塑性粘度则比较小。

    用这种仪器测定假塑性流体时,其误差是比较大的。

    拉雷粘度仪所用圆棒的材料有合金制的和玻璃制的两种,合金棒自重130克,玻璃棒自重为合金棒重量的l/4,即32.5克。有时还采用自重为25克和50克的两种玻璃棒,以供测定低粘度物质时使用。圆棒的长度一般约为30.5厘米左右,直径为1.2厘米。

    管(套)壁一般都是合金制的,其内径为1.208厘米。对于圆棒的直径,棒的自重以及管(套)的内径和长度要求是比较高的。加工精度一般均要求能达到±1微米左右。

    由于数学计算比较麻烦,所以,实际上还是应用仪器的附图比较方便(仪器的附图也是以数学推导为基础的)。但是,也必须注意,使用这种仪器时虽然只需测定两点就可在图上作一直线,但应当看到多测定几点对提高结果的准确    性是有助的,因为直线偏差一点,结果就可能有比较大的出入。   

    可以看出,拉雷粘度仪是一种简易而比较准确的仪器。

    7、带式粘度仪(Band Viscosimeter)。

    带式粘度仪实际上也是平行板型的结构,只是用一块薄的平式带(即移动板)以恒速通过一条与平行墙(固定板)组成的狭缝的仪器。

    带式粘度仪是美国国家印刷油墨研究所(National Printing Ink Research lnstitute)专门设计的一种仪器,由于体积大,使用条件要求比较高,故甚少应用。

    8、锥板式粘度仪(Cone and Plate Viscosimeter)。

    锥板式粘度仪由一个圆锥体与一平板组成,圆锥的顶点与板垂直相接触,锥有一个很宽的直角,以使锥和平板之间形成很小的角(一般在2—3度之间),在两者的环形缝隙中则可装入被测流体,仪器的平板是静止的,锥是可以旋转的,在一定的旋转速度下,测定锥受流体阻抗的偶力。

    锥板式粘度仪是一个有许多优点的测定粘度的仪器,对测定非牛顿流体,更有其独到之处。

    这种仪器实际上也是种旋转式粘度仪,所谓锥板(粘度)仪是指其传感系统(转子)而已。锥的大小,角度有多种,以供不同目的的测定用。就哈克(HAAKE—Rotovisco)粘度仪而言,它的传感器是多种多样的。

    测试时所需的油墨量很少,约0.1厘米。。由于它是以很薄的油墨膜受剪切的,故力-诱导热可以很快地散失,这可得到更精确的结果。

    由于这种仪器有程序装置,经调节可以在不同速度下测定流体的粘度,又配有流变曲线自动记录装置,所以,仪器的优越性是比较多的。   

    目前,在世界范围内有不少科学工作者都在用这类仪器来研究油墨等一类物质的流变特性。

    9、转盘式粘度仪(Rotating  Disk  Viscosimeter)。

    这种仪器虽然可以比较快的测定流体的粘度,但其准确度比较差,因为用它测得的数据,一般还要以已知粘度的流体来进行校正。对牛顿流体来说,这种仪器还比较准确,但对非牛顿流体来说就不然了,因为它不能在较窄的范围内测定流体的剪切应力。诚然,它仍然是个有用而轻便的仪器。

    在盘上面的流体圆筒,是被测流体本身的表面,它可以假设为在盘旋转时,是一个完全静止的流体层,在盘下面的流体圆筒,则受到一定范围的剪切。这种情况的差别在手提型盘式粘度仪中是极易看到的,故必须要用已知粘度的流体对这种仪器进行校正。

    为了补偿边缘效应,可以采取增加盘的半径-假设增加0.44x(x是盘浸入流体的深度)的作法来进行近似的补偿,这样,就可与实际情况接近些。

    10、平行板粘度仪(Parallei Plate Viscosimeter)。

    这种粘度仪有时也叫铺展仪(Spread Ometer)。

    这是一种建立在两块平行板之间油墨流动的原理的仪器,它可以在低剪切应力下快而准确地测出油墨在两块平行板之间的流动情况(国际上有的国家取一分钟时的铺展直径,作为该油墨的流动度)。但是不能用它来代表在印刷机上的情况,因为印刷机的剪切应力要高得多。

    平行板粘度仪是一种结构比较简单的粘度仪,用它可以测定油墨的斜率,截距,屈服值和粘度。

    来源: 卓创资讯化工网

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