Определение вязкости

«Вязкостью или внутренним трением называется свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц под влиянием действующей на них силы»

В практике работы вязкостью называют время истечения жидкости определенного объема при неизменной температуре через отверстия обусловленного диаметра.

Значение вязкости для одного и того же материала (лака, эмали, масла и т. п.) является переменной величиной, зависящей от времени хранения материала, его температуры и степени разбавления.

При длительном хранении некоторых жидких веществ, например олиф, масляных лаков (способных самопроизвольно полимеризоваться), а также растворов нитроцеллюлозы или смол в соответствующих летучих растворителях вследствие недостаточной герметизации их укупорки или выпадения осадка наблюдается значительное повышение вязкости, свидетельствующее об ухудшении их качества.

Повышение или понижение температуры ряда жидких лакокрасочных материалов влечет за собой соответственно снижение или повышение их вязкости.

Наконец, вязкость растворов зависит от степени разбавления: чем выше процент разбавителя или растворителя в лаке или краске, тем ниже значение их вязкости.

Большинство лакокрасочных материалов выпускается химической промышленностью со строго определенной, стандартной вязкостью, что позволяет отчасти контролировать их качество.

Кроме качественной характеристики исходного фабричного продукта значением вязкости пользуются при составлении рабочих растворов. В этом случае вязкость определяет способность материала наноситься на поверхность с образованием пленки требуемой гладкости. Особенно это касается нитроматериалов, наносимых методом распыления. Густые высоковязкие растворы требуют применения сопел с отверстиями большого диаметра и значительных давлений воздуха и наоборот.

С вязкостью же связана способность материала «разливать» по поверхности и образовывать гладкую пленку.

Рис. 20. Воронка НИИЛК

Вязкость определяют при помощи приборов — так называемых вискозиметров. Согласно ОСТ 10036 МИ-5 и инструкции В/К «Лакокраспокрытие» для определения вязкости может быть использован один из следующих приборов: воронка НИИЛК, вискозиметр Энглера, шариковый вискозиметр и вискозиметр марки ВЗ-4 В/К «Лакокраспокрытие».

Воронка НИИЛК

Воронка НИИЛК (рис. 20) состоит из следующих частей: трубки 1. в верхней части которой укреплен наружный корпус 2, внутреннего съемного корпуса 3 с бортиком 4 для слива избытка испытуемой жидкости и крышки 5 с отверстием 6 для термометра. К штуцерам 7 подсоединяют резиновые шланги, по которым происходит поступление и выливание воды через полость водяной рубашки 8. В средней части трубка 1 имеет поворотный кран 9, а в нижней — резьбу для съемных сопел с диаметрами выливных отверстий в 2—4 и 7 мм. Воронка укреплена на передвижном кронштейне 10, закрепленном хомутиком на стойке опорной плиты 11. Верхний обрез воронки устанавливают горизонтально винтами 12.

Определение вязкости по воронке НИИЛК

Тщательно промывают воронку растворителем и протирают насухо. Под выливным отверстием сопла, требуемого по соответствующим техническим условиям для испытуемого материала, устанавливают стеклянную цилиндрическую мензурку на 100 мл (внутренний диаметр мензурки должен быть равен 3—4 см, высота 24—26 см).

При помощи установочных винтов производят нивелировку и заполняют воронку испытуемым раствором вровень с краями; затем закрывают крышку и вставляют в ее отверстие термометр, градуированный от 0 до 50° через 1°.

Пропусканием через полость рубашки холодной или теплой воды (в зависимости от начальной температуры) доводят температуру испытуемого продукта до 20°.

Рис. 21. Вискозиметр Энглера

Быстро открыв кран поворотом на 90° до упора, одновременно пускают в ход секундомер. По достижении уровня жидкости в стеклянном цилиндре под воронкой в 100 мл секундомер выключают. Испытание повторяют два-три раза, причем расхождение между результатами каждого определения не должно превышать величины, указанной в паспорте прибора. Среднее арифметическое значение времени истечения 100 мл испытуемой жидкости служит мерой ее вязкости.

Для выполнения испытаний требуются: воронка НИИЛК, секундомер, термометр от 0 до 50°, стеклянная мензурка на 100 мл.

Вискозиметр Энглера

Вискозиметр Энглера применяют для испытания маловязких лакокрасочных материалов (растворителей, политур) в тех случаях, когда вязкость их менее 5 сек. по воронке НИИЛК.

Прибор (рис. 21) состоит из следующих частей: наружного корпуса 1. внутреннего резервуара 2 для испытуемого раствора. Крышка 3 имеет отверстия: боковое для термометра и центральное— для деревянного штепселя. В дне сферической формы имеется сточное отверстие 4, соединяемое с выливной латунной трубкой 5, в которую вставлена полированная внутри платиновая трубка. На боковых стенках сосуда имеются закрепленные на одном уровне от дна три заостренных и загнутых под прямым углом штифта 6, являющиеся указателями уровня испытуемой жидкости и одновременно горизонтальности установки прибора.

Внутренний резервуар 2 латунный, внутри позолочен. Неподвижность крепления его в сосуде 1 достигается при помощи болтиков 7. Штепсель 8, входящий через центральное отверстие крышки, служит для запирания отверстия 4 и изготовляется из твердого дерева — самшита, граба и т. п. Полость 9 между внутренним и наружным корпусами прибора при испытаниях заполняют маслом или водой. Для выравнивания температуры служит мешалка 10.

Прибор устанавливают на кольцо железного треножника 11, две ножки которого имеют установочные винты 12. Кольцевая горелка 13 служит для подогрева. К прибору полагается иметь два особых термометра, снабженных латунной гильзой (шкала термометров градуирована от 10 до 110° через 1°), и измерительные колбы емкостью 100—200 мл, изготовляемые специально для прибора Энглера.

Вискозиметр Энглера является более точным прибором, чем воронка НИИЛК, поэтому при пользовании им испытания должны проводиться с большей тщательностью.

Мерой вязкости, определяемой при помощи прибора, является отношение времени истечения испытуемого продукта при определенной температуре к времени истечения 200 мл дистиллированной воды в том же объеме при температуре 20°. Время истечения из прибора воды называется водным числом прибора. Водное число определяют не реже одного раза в 3 месяца; в случае, если оно превышает 50—52 сек., прибор бракуют.

Определение водного числа

Прибор промывают последовательно петролейным эфиром, спиртом и затем дистиллированной водой. Заполняют водяную баню вискозиметра водой при температуре 21—22° так, чтобы уровень ее не превышал острия штифтов. Наполнив внутренний резервуар дистиллированной водой при температуре 20°, поддерживают эту температуру в течение 10—15 мин. при помощи водяной бани.

После этого слегка приподнимают штепсель, запирающий сливное отверстие, для заполнения водой выливной трубки, затем отбирают пипеткой излишки воды из внутреннего резервуара так, чтобы уровень зеркала поверхности воды находился точно вровень с остриями штифтов (для регулировки горизонтальности уровня воды пользуются установочными винтами). Под сточное отверстие устанавливают измерительную колбу. Закрыв крышку прибора и убедившись, что температура воды во внутреннем резервуаре точно равна 20°, приподнимают штепсель и одновременно пускают в ход секундомер. В момент достижения нижней частью мениска воды в горлышке колбы черты, соответствующей 200 мл (при наблюдении под прямым углом к оси колбы), выключают секундомер. Определение времени истечения воды повторяют не менее шести раз.

Водное число в секундах определяется как среднее арифметическое из произведенных замеров, каждый из которых не должен превышать 50—52 сек.

Определение вязкости испытуемых жидкостей в вискозиметре Энглера

Вискозиметр промывают чистым бензином без последующей протирки. Капли после промывки снимают фильтровальной бумагой.

Испытание лакокрасочных материалов при температуре 20° проводят так, как было указано при описании определения водного числа, но вместо дистиллированной воды во внутренний резервуар заливают испытуемый продукт.

Аналогично производится испытание материалов при других < температурах (заданных ТУ на испытуемый материал). Внутренний сосуд прибора также заполняют испытуемым материалом так, чтобы уровень жидкости в резервуаре находился на высоте, соответствующей высоте острых концов штифтов (отбор излишков жидкости производится при помощи пипетки). После того как температура испытуемой жидкости в течение 5 мин. будет равна заданной, производят определение времени истечения, как указано (регулирование температуры осуществляют путем заполнения наружного сосуда водой или другой жидкостью, нагретой на 1—2° выше заданной температуры).

При помощи вискозиметра Энглера производят определение вязкости некоторых масел и растворителей.

Значение вязкости вычисляют по формулам:

Е20=Т/Т20 Н2О

где: Е20—вязкость материала в градусах Энглера (°Э),

Т20Н2О—водное число прибора при 20°,

Т—время истечения испытуемого раствора при заданной температуре

Для проведения испытаний требуются: вискозиметр Энглера, 2 термометра к вискозиметру, газовая или спиртовая горелка, пипетка, секундомер, петролейный эфир, спирт, бензин и дистиллированная вода для промывки прибора и определения водного числа.