پارامترهای موثر در تعیین ویسکوزیته

پارامترهای موثر در تعیین ویسکوزیته (Viscosity)

مولف : خانم فرحناز حدیدساز کارشناس ارشد آزمایشگاه شیمی از شرکت ایران ناژو

تعیین مقدار ویسکوزیته در انواع مواد اولیه و محصولات مانند شامپو ، مایع دستشویی ، ژل ها و محلولها از اهمیت ویژه ای برخوردار است و یکی از فاکتورهای نسبتا مهم در آنالیز نمونه است .

مقدار ویسکوزیته نسبت مستقیم با ماهیت نیوتونی مواد دارد . اگر نمونه ماهیت نیوتونی داشت (یعنی بر همکنش یا برآیند نیروها در مرکز ثقل نمونه صفر بود) مقدار ویسکوزیته با تغییر سرعت و تغییر اسپیندل ثابت خواهد ماند . اما اگر نمونه ماهیت نیوتونی نداشت مقدار ویسکوزیته به عوامل زیادی بستگی پیدا خواهد کرد . از جمله با تغییر اسپیندل ، تغییر سرعت و حتی با تغییر Source مواد سازنده نیز تغییر خواهد کرد .

در نتیجه تعیین مقدار ویسکوزیته مواد اولیه و محصولات یک کار کاملا تجربی است که تعریف محدوده برای هر Sample یک پروسه طولانی دارد که شامل عوض کردن اسپندل های مختلف در سرعت های مختلف و در عین حال ثابت بودن دما در رنج 20-25°c می باشد .

خصوصيات دستگاه

در شرکت ایران ناژو از دستگاه ويسكومتر شركت Broodfield آمريكا مدل LV با مشخصات DV-II+V استفاده شده است و قادر به خواندن 18 رنج سرعت مي باشد .

دما :572ºF)                                                            تا148ºF- (300ºC تا100ºC –

تُرك :                                                                                                    0-100%

صحت ويسكوزيته :                                                                                      1.0% ±

صحت دما :                                                                   149ºC+ تا 100ºC – :1ºC  ±

300ºC+ تا 150ºC + :2ºC  ±

رنج ويسكوزيته :                                               (مدل+ LVDV-II)6000000CP  – 15

دماي محيط اپراتوري :                                               0ºC-40ºC (32ºF-104ºF)

رطوبت محيط اپراتوري :       20%-80%  R.H. : non – Condensing at mosphere

دستگاه ویسکومتر بايد سالي يكبار توسط شركت سازنده كاليبره شود .

تعاریف :

ويسكوزيته : (Viscosity) ‍: نسبت مقاومت سيال به فلوي ايجاد شده را ويسكوزيته مي نامند .

گشتاور : (Torque) : نيرويي كه لازم است بر اسپيندل وارد شود تا با توجه به ويسكوزيته در نمونه بچرخد.

واحد ويسكوزيته : (cp) Centipoise يا ميلي پاسكال ثانيه (mpas)يا Shear Stress است.

شرح دستگاه :

ويسكومتر شامل قسمتهاي زير است :

اسپيندل : (Spindel) : محورهای چرخشي بنام Spindel وجود دارد که هرچه نمونه ، ويسكوزيته بالاتري داشته باشد شماره اسپيندل بالاتر مي رود .

چرخش Spindel در نمونه به سرعت و سايز  آن ، ظرف حاوي نمونه و به ميزان گشتاور (Torque) بستگي دارد .

گارد : براي محافظت از Spindel در بدنه دستگاه تعبيه شده است .

سنسور دما : ويسكوزيته به دما بستگي زيادي دارد . دماي بالا ويسكوزيته را پائين نشان مي دهد .پس بايد به رنج دما در نمونه هاي آناليز توجه كنيد .

ظرف حاوي نمونه : ‌از يك بشر 250ml استفاده كنيد كه گاردوسنسور دما و اسپيندل (دقيقا تا خط نشانه روي اسپيندل) در آن قرار گيرند .

مهم : باید توجه داشت که تعیین مقدار ویسکوزیته در نمونه های مشابه و یا در حالت مقایسه باید در شرایط کاملا یکسان باشد .

روش بدست آوردن رنج ویسکوزیته

1-از پائین ترین شماره اسپندل شروع کنید . برای تعیین مقدار ویسکوزیته پائین ترین شماره ارجحیت دارد .

2-در هر مرحله برای تعیین ویسکوزیته خصوصا در RPM های پائین ، حداقل یک ربع زمان بگذارید .

3-پس از تعیین شماره اسپندل ، اگر نسبت تغییر سرعت ، متناسب با تغییر ویسکوزیته بود ، نشان می دهد نمونه ماهیت نیوتونی دارد و از ترکیب یکنواختی برخوردار است و به عبارتی :

                                                     ∆ RRM ~ ∆ Viscosity

4-جدول ویسکوزیته را تشکیل دهید . سپس با همه اسپندل ها و همه سرعتها ویسکوزیته نمونه را گرفته و فقط مقادیری را که دارای ترک بالای 50% هستند در جدول یادداشت کنید .

5-با انتخاب پائین ترین اسپندل که بالاترین ترک و بالاترین سرعت را در جدول داراست رنج ویسکوزیته را برای نمونه  انتخاب کنید .

رسم جدول

براي تعيين مقدار درست ويسكوزيته جدولي به شكل زير رسم كنيد.

از اسپيندلي با شماره كم شروع كنيد و مقادير سرعت ، Torque و …. را درجدول بالا يادداشت كنيد از بين مقادير خوانده شده ويسكوزيته اي را انتخاب كنيد كه داراي بالاترين سرعت و ترك باشد .

ترك زير 10 قابل قبول نيست و بهتر است سرعت و ترك بالاي 50 باشند . اگر دستگاه قادر به خواندن مقادير ويسكوزيته نباشد حروف EEEE را نشان مي دهد .

عيب يابي دستگاه :

براي اطمينان از صحت نتايج از هر يك از روشهاي زير ميتوان استفاده كرد .

1- ماهي يكبار ويسكوزيته موادي را كه مقادير ويسكوزيته آنها در برگه آناليز داده شده است ، با توجه به رنج دماي داده شده ، اندازه گرفته و سپس مقايسه نمائيد . مقدار ويسكوزيته بايد در يك حدود باشد.

2-ويسكوزيته يك نمونه با غلظت معمولي را بمدت يك هفته هر روز اندازه بگيريد . در يك هفته بايد تغييرات ناچيز باشد .

3-نمونه را به مدت سه ساعت مورد اندازه گيري قرار دهيد . اسپيندلي را كه مناسب آن است انتخاب كرده و با كشيدن جدول ويسكومتر يك ربع به يك ربع نتايج را يادداشت كنيد . در طول سه ساعت نبايد مقدار ويسكوزيته تغيير كند . روز بعد همين آزمايش را تكرار كنيد . بايد نتايج مشابهي بدست آيد .

اگر با انجام دادن اين كارها به نتيجه نرسيديد با شركت سازنده تماس حاصل كنيد .

نگهداري از دستگاه

4-1-اسپيندل ها بسيار حساس هستند و نبايد ضربه بخورند . براي شستن آنها نبايد از مواد خورنده استفاده كرد . پس از شستن با آب و خشك كردن در جاي مخصوص خود قرار دهيد .

4-2-هيچ وقت گارد را باز نكنيد و با پي ست محتوي آب RO آن را شسته و خشك نمائيد . هميشه مواظب باشيد آب به بدنه دستگاه نخورد .

4-3-پس از پايان كار حتما پيچ سياه مخصوص محور گرداننده را ببنديد تا از ضربه هاي احتمالي به آن محافظت شود .