私は粘度計のサプライヤーとして、食品や飲料から医薬品、石油化学に至るまで、さまざまな業界における正確な粘度測定の重要性を理解しています。多点粘度計測定は、流体の流れ特性についての深い洞察を提供できる重要な技術です。このブログ投稿では、多点粘度計測定を実行するプロセスについて説明します。
粘度と多点測定について理解する
粘度は、流体の流れに対する抵抗の尺度です。多くの製品の品質、安定性、加工性を決定する上で重要な役割を果たします。単一点粘度測定では、特定の 1 つのせん断速度での流体の挙動に関する情報のみが得られます。ただし、実際のアプリケーションでは、流体はさまざまなせん断速度にさらされることがよくあります。多点粘度計測定では、複数のせん断速度で粘度を測定する必要があり、これは流体の非ニュートン挙動を理解するのに役立ちます。塗料、ポリマー、生体液などの非ニュートン流体は、適用されるせん断速度に応じて粘度が変化します。
適切な粘度計の選択
多点粘度計測定を実行する最初のステップは、適切な粘度計を選択することです。回転粘度計、毛細管粘度計、落球粘度計など、いくつかの種類の粘度計が利用可能です。多点測定では、せん断速度を簡単に変更できる回転粘度計がよく選ばれます。
あ回転粘度計液体サンプル内でスピンドル (またはボブ) を回転させることによって機能します。スピンドルを所定の速度で回転させるのに必要なトルクは、流体の粘度に比例します。スピンドルの回転速度を変更することで、流体に異なるせん断速度を適用でき、多点測定が可能になります。
サンプルの準備
正確な多点粘度計測定には、適切なサンプル前処理が不可欠です。まず、サンプルが均一であることを確認します。サンプルに粒子が含まれている場合、または懸濁液である場合は、均一な分布を達成するために完全に混合する必要がある場合があります。サンプルによっては、測定を妨げる可能性のある大きな粒子を濾過して除去する必要がある場合があります。
サンプルの温度も粘度に大きな影響を与えます。ほとんどの粘度計には温度制御システムが装備されています。粘度計の温度を希望の値に設定し、サンプルが熱平衡に達するまで待ちます。これには通常、特にサンプル量が多い場合には時間がかかります。
粘度計のセットアップ
サンプルを準備したら、粘度計をセットアップします。まず、測定に適切なスピンドルを選択します。スピンドルの選択は、サンプルの予想される粘度範囲によって異なります。低粘度の流体には小径のスピンドルを使用できますが、高粘度の流体にはより大きな直径のスピンドルが必要です。
メーカーの指示に従って、選択したスピンドルを粘度計に取り付けます。正しく装着され、締め付けられていることを確認してください。次に、調製したサンプルをサンプル容器に充填します。サンプルレベルは、スピンドルを適切な深さまで覆うのに十分な量である必要があります。
多点測定を行う
粘度計をセットアップしてサンプルをロードした後、多点測定を開始できます。最新の回転粘度計のほとんどには、一連の回転速度 (せん断速度) を設定できるプログラム可能なモードがあります。最低のせん断速度から開始し、測定値が安定したら粘度の読み取り値を記録します。粘度計とサンプルに応じて、これには数秒から数分かかる場合があります。
最初のせん断速度で粘度の読み取り値を取得した後、せん断速度を次の事前設定値まで増加させ、プロセスを繰り返します。希望するすべてのせん断速度で粘度を測定するまで、この作業を続けます。正確な結果を保証するには、各せん断速度で測定が安定するまで待つことが重要です。
結果の分析
多点測定が完了すると、さまざまなせん断速度に対応する一連の粘度値が得られます。これらのデータを使用して、粘度 - せん断速度曲線を作成できます。ニュートン流体の場合、粘度はせん断速度に関係なく一定のままであり、曲線は水平線になります。非ニュートン流体の場合、曲線はせん断速度に応じて粘度がどのように変化するかを示します。
非ニュートン的動作にはさまざまな種類があります。ケチャップなどの擬似塑性流体は、せん断速度が増加すると粘度が低下します。一方、ダイラタント流体の粘度は、せん断速度の増加とともに増加します。粘度 - せん断速度曲線の形状を分析することで、流体の非ニュートン挙動のタイプを判断し、その流動特性についての貴重な洞察を得ることができます。
トラブルシューティング
多点粘度計の測定中に、いくつかの問題が発生する場合があります。よくある問題の 1 つは、サンプル内の気泡です。気泡は流体の有効体積を減少させ、スピンドル周囲の流れパターンにも影響を与える可能性があるため、不正確な粘度測定値を引き起こす可能性があります。気泡が入らないように、サンプル容器を注意深く満たし、軽く叩いて閉じ込められた空気を放出してください。
もう一つの問題はスピンドルの滑りです。これは、スピンドルが適切に取り付けられていない場合、または流体の粘度が非常に低い場合に発生する可能性があります。スピンドルの滑りが疑われる場合は、スピンドルの取り付けを確認し、可能であれば別のスピンドルを使用するか、サンプルの粘度を上げてみてください。
さまざまな業界における多点測定の重要性
食品業界では、ソース、ドレッシング、乳製品などの製品の食感や粘稠度を制御するために、多点粘度計測定が使用されます。これらの製品の粘度がせん断速度によってどのように変化するかを理解することで、メーカーは製品が望ましい口当たりと注ぎ特性を備えていることを確認できます。
製薬業界では、粘度測定は医薬品の製剤化に非常に重要です。クリーム、ゲル、懸濁液などの医薬品の多くは非ニュートン流体です。多点測定は、製剤を最適化し、適切な薬物送達と安定性を確保するのに役立ちます。
石油化学産業では、原油および精製製品の流動特性を特徴付けるために多点粘度計測定が使用されます。この情報はパイプライン輸送、精製プロセス、品質管理に不可欠です。
結論
多点粘度計測定の実行は、流体の流れ特性に関する詳細な情報を提供できる貴重な技術です。このブログ投稿で概説されている手順に従うことで、正確で信頼性の高い複数点測定を保証できます。粘度計のサプライヤーとして、当社は高品質の粘度計と技術サポートを提供し、粘度測定のニーズに応えることに全力で取り組んでいます。
多点測定用の粘度計の購入に興味がある場合、または当社の製品についてご質問がある場合は、詳細な議論を行い、お客様の特定の要件に最適なソリューションを検討するために、お気軽にお問い合わせください。正確かつ効率的な粘度測定を実現するために、お客様と協力できることを楽しみにしています。
参考文献
- ASTM D2196 - 18、回転粘度計による非ニュートン材料のレオロジー特性の標準試験方法。
- Barnes, HA、Hutton, JF、および Walters, K. (1989)。レオロジーの入門。エルゼビアサイエンス。
- バード、RB、アームストロング、RC、ハッセイジャー、O. (1987)。高分子液体の力学: 第 1 巻、流体力学。ジョン・ワイリー＆サンズ。