Alles over analyse apparatuur

Er zijn twee basismethoden om de viscositeit te meten:

• Ofwel een voorwerp gaat door een stilstaand materiaal heen,
• Ofwel een materiaal vloeit door een stilstaand voorwerp.

Bij beide methoden leg je de tijd vast die hiervoor nodig is; zo meet je de weerstand tegen stroming.

Als je niets over je monster weet, kan je het best beginnen met de spoel in het midden van het product dat je wilt testen.

Let op de volgende aandachtspunten:

• Het is belangrijk dat je het monster niet schudt of roert voor de meting, omdat dit het monster onder een ongedefinieerde snijkracht zet. Tenzij het monster afzetting of een ander soort scheiding heeft; in dat geval is het nodig om het monster met behulp van consequente methoden en instrumenten te roeren of te schudden.
• Je toepassingsmethode dient ook consistent te zijn, zoals een lepel of een spatel.
• Het gebruik van pipetten of spuiten is alleen van toepassing op oliën, harsen of oplosmiddelen. Voor andere substanties verhoogt dit gebruik de snijkracht alleen maar, waardoor je meetwaarden verminderen en je resultaten een verkeerd beeld zullen schetsen.
• Probeer ervoor te zorgen dat er geen bubbels zijn omdat die niet-Newtoniaans gedrag kunnen veroorzaken en voor foute metingen kunnen zorgen.
• Het volume van je monster dat je gebruikt moet passen bij de meetmethode die je gebruikt. Te veel of te weinig monster kan zorgen voor fouten in je metingen.
• Let goed op de wachttijd. De monstervoorbereiding kan druk uitoefenen op je monsters, waardoor ze een rusttijd nodig hebben. Mogelijk moet de structuur van je monster regenereren nadat je het meetsysteem klaarzet, voordat je nauwkeurige metingen kan uitvoeren.
• Let er ook op dat je het monster niet laat drogen; hierdoor worden je meetwaarden te hoog.

Hoewel het gemakkelijk kan lijken om de viscositeit te analyseren, kan het moeilijk zijn om precieze metingen uit te voeren op je vloeistoffen. Er zijn bepaalde factoren die je dient te kennen en die constant dienen te blijven voor een effectieve meting, waaronder:

• Temperatuur: De temperatuur dient constant te blijven (meestal op 40 °C of 100 °C) en mag niet meer dan 0,02 °C afwijken.
• Glas van de viscositeitsmeter: De nauwkeurigheid hangt verder af van de precieze binnenkant van het buisje. Hierom worden deze buisjes vaak gemaakt van volledig uitgegloeid borosilicaatglas met een lage uitzetting, en worden deze vaak geleverd met de constante van de aan het buisje geassocieerde viscositeitsmeter als correctiefactor.
• Maat van de viscositeitsmeter: Vanwege de vele soorten viscositeit die kunnen worden gemeten, zijn viscositeitsmeters er in verschillende maten. De aanbeveling is dat je viscositeitsmeter minimaal 200 seconden (voor handmatige metingen met een stopwatch) neemt om de testvloeistof van het ene gemarkeerde punt naar het andere te laten gaan om zo menselijke fouten te voorkomen.
• Afspoelen tussen metingen: Een andere cruciale testfactor is hoe goed je de buisjes afspoelt tussen metingen. Over het algemeen dien je ze te reinigen, af te spoelen en af te drogen met verschillende oplosmiddelen zonder resten.

Uiteindelijk kies je de juiste spoel en draaisnelheid door er verschillende uit te proberen. Er zijn echter wel methoden om de mogelijkheden te verminderen voordat je begint te testen. Als een monster altijd met een bepaalde snelheid en spoelcombinatie is getest, is het aan te raden dat jij dat ook doet. Zo zorg je voor nauwkeurige en herhaalbare testresultaten. Het doel is om de spoel te kiezen die voor een draaimomentlezing van tussen de 10% en de 100% zorgt.

Als je de viscositeit van de vloeistof kent
Het maximale viscositeitsbereik van een spoel die op een bepaalde snelheid draait is hetzelfde als 100 x de spoelfactor. Dit is de maximaal meetbare waarde (Engels: Full Scale Range, of FSR) van die spoel-snelheidscombinatie. De minimale viscositeit die je kan meten is 10 x de factor of 1/10 van de FSR. Als je de FSR kent, kan je bepalen of je vloeistof past binnen de capaciteiten van die spoel-snelheidscombinatie.

Daarnaast is het met digitale viscositeitsmeters met AUTO RANGE mogelijk de maximaal meetbare waarde (FSR) automatisch te verkrijgen. Voer een spoelcode en een toerenaantal in en druk op AUTO RANGE. De viscositeitsmeter berekent de maximaal meetbare waarde van de viscositeit voor die spoel-snelheidscombinatie en geeft deze weer op het scherm.

Als je de viscositeit van de vloeistof niet kent
Als de lezing onder de 10% of boven de 100% ligt, dien je een andere snelheid te kiezen om tot een lezing binnen het aanbevolen bereik te komen. Als het aanpassen van de snelheid niet leidt tot een lezing tussen de 10% en de 100%, probeer je een andere spoel. Over het algemeen geldt: als de lezing bij de laagste snelheid boven de 100% ligt, dien je een kleinere spoel te gebruiken. Als de lezing bij de hoogste snelheid onder de 10% ligt, dien je een grotere spoel te gebruiken.

Om een vloeistof bij meerdere snelheden te testen, kies je een spoel die lezingen tussen de 10% en de 100% produceert bij minstens drie verschillende snelheden.

De bediening van een viscositeitsmeter hangt af van de toepassing, het merk en het model dat je gebruikt. Ter illustratie zijn dit de algemene instructies voor de IKA ROTAVISC lo-vi viscositeitsmeter:

• Plaats een bekerglas van vooraf gedefinieerde afmetingen en monstervolume in de juiste positie;
• Selecteer de spoel;
• Zet de geselecteerde spoel in elkaar. Pas op: de motor dient uitgeschakeld te zijn zolang je de spoel vastzet of verwijdert;
• Stel de testsnelheid in. Kies een snelheid die geen wilde mengeffecten veroorzaakt, bijvoorbeeld 10 tpm;
• Begin de test.

Opmerking: dit is slechts een voorbeeld. Raadpleeg voor de precieze bediening van jouw viscositeitsmeter de handleiding van je apparaat.

De M% waarde dient tussen de 10 en de 90% te liggen.

De M%-waarde van 80 is de afwijking van de spoel. Deze wijkt 80% af van zijn bereik.

Als de M% lager is dan 10% kan je ofwel een hogere snelheid, ofwel een spoel met een groter oppervlak gebruiken.

Als de M% hoger is dan 100% kan je ofwel een lagere snelheid, ofwel een spoel met een kleiner oppervlak gebruiken.

De waarde die je meet onder precies dezelfde omstandigheden is de relatieve dynamische viscositeit.

De waarde kan ook verschillen onder andere omstandigheden.

Echter, zolang je dezelfde omstandigheden vergelijkt kan je de resultaten van verschillende batches vergelijken en verschillen ontdekken.

De tijd die nodig is voor een geldige lezing is meestal 4 à 5 volledige omwentelingen van de spoel. Bijvoorbeeld, bij een snelheid van 1 tpm is de benodigde tijd dus 5 minuten.

Een viscositeitsmeter dient een nauwkeurigheid te hebben van 1% binnen de gebruikte FSR. De FSR is simpelweg de maximale viscositeit die kan worden gemeten met elke willekeurige spoel/snelheidscombinatie. De FSR, en daarmee de relatieve nauwkeurigheid van je meting, verschilt per snelheid.

Deze 1% van de FSR hangt samen met de viscositeitswaarde.

De relatieve viscositeit wordt als volgt berekend:

De FSR wordt zo berekend:

Dit wordt ook weergegeven (en berekend) op het apparaat om het je gemakkelijker te maken; zo hoef je niet steeds de waarden van elke spoel op te zoeken.

Onderstaande afbeelding laat zien dat met spoel 4 en een snelheid van 28,2 tpm de nauwkeurigheid (1% van de FSR, en FSR = 226950 mPa*s) +/- 2269 mPa*s is.

Dat is, als je een waarde meet van 150000 +/- 2269 mPa*s.