Zuvor (In meinem letzten Beitrag Back-to-Basics Viskosität!) Ich sprach über nicht-newtonsche und thixotrope Fluideigenschaften und wie sich Mischen und Fließen auf ihr Verhalten auswirken.
Um besser zu verstehen, warum dies wichtig ist, muss verstanden werden, welche Rolle die Viskositätsmessung bei Flüssigkeiten mit diesen Eigenschaften spielt.
Viskosität: ein Maß für den Strömungswiderstand eines Fluids
Es beschreibt die innere Reibung eines sich bewegenden Fluids. Eine „dicke“ oder hochviskose Flüssigkeit widersteht Bewegungen, da ihre molekulare Zusammensetzung ihr viel innere Reibung verleiht. Eine „dünne“ oder niedrigviskose Flüssigkeit fließt leicht, da ihre molekulare Zusammensetzung zu sehr geringer Reibung führt, wenn sie in Bewegung ist.
In einfachen Worten; niedrigviskose Flüssigkeit in einer Leitung fließt leichter als eine hochviskose Flüssigkeit.
In vielen Anwendungen ist die Kenntnis des Fließwiderstands oder der Viskosität für das Endprodukt entscheidend.
Die grundlegendsten Werkzeuge: Der Auslaufbecher
In vielen Druck-, Beschichtungs- und Lackanwendungen wird die Viskosität mit einem „Auslaufbecher“ gemessen. Es gibt eine Reihe verschiedener Becher auf dem Markt, einige werden für sehr spezifische Anwendungen verwendet, andere können in einem breiten Spektrum von Prozessen verwendet werden. Für diese Demonstration verwenden wir einen Zahnbecher als Beispiel.
Eine Zahn-Tasse ist üblicherweise eine langstielige 40- 44ml-Tasse aus Edelstahl mit einem winzigen Loch in der Mitte des Becherbodens. Es gibt fünf Schalenspezifikationen, 1 Millimeter durch 5mm beschriftet auf der Zahn-Schale. Eine große Anzahl von Bechergrößen wird verwendet, wenn die Viskosität hoch ist, während eine geringe Anzahl von Bechergrößen verwendet wird, wenn die Viskosität niedrig ist.
Wie kann ein „Becher mit Loch“ die Viskosität messen?
Zur Bestimmung der Viskosität einer Flüssigkeit wird der Becher eingetaucht und vollständig mit der Substanz gefüllt. Nach dem Herausheben des Bechers aus der Substanz misst der Benutzer die Zeit (normalerweise eine Stoppuhr), bis die ausströmende Flüssigkeit aufbricht, dies ist die entsprechende „Efflux-Zeit“, die in Centistokes oder Centipoise * gemessen wird.
Als Beispiel verwenden Sie einen Zahn-Becher #2, um eine Tinte zu messen. Die tasse ist eingetaucht in die tinte einheit es ist völlig eingetaucht, wenn die tasse ist gezogen und bricht die oberfläche der tinte, sie starten die stoppuhr. Wenn Sie die Flüssigkeit beim Ablassen genau beobachten, sollten Sie einen Zeitpunkt feststellen, zu dem die Flüssigkeit aus dem Strom austritt. An diesem Punkt sollten Sie die Stoppuhr anhalten und die Uhrzeit notieren. Nehmen wir an, die Stoppuhr liest 22 Sekunden. Im Sinne dieser Anmeldung beträgt die Viskosität 22 Zahnbechersekunden.
(Dass 22 Zahn Cup Sekunden tatsächlich einer Maßeinheit entsprechen, die in zukünftigen Blogs diskutiert wird).
Bis zu diesem Punkt haben wir das Wer (Sie, der Leser) besprochen; das Was (nicht-newtonsche, thixotrope Viskosität); das Wie (Effluxbecher); Jetzt kommt das Warum.
Jetzt kommt das Warum…
Schauen wir uns den Zahn Cup noch einmal an; Der # 2 Zahn Cup wird aus dem Eimer gehoben und 40- 44ml Tinte beginnen zu fließen. Das 2-mm-Loch, durch das die 40- 44 ml Flüssigkeit abfließen, erzeugt den Widerstand gegen Strömung oder „Scherbeanspruchung“ der Tinte.
Die meisten Druckaufträge haben bestimmte Kriterien, die erfüllt sein müssen, um sicherzustellen, dass der gesamte Auftrag den Spezifikationen entspricht, darunter Rasterwalze, Substrat, Lösungsmittelmischung und Tintenviskosität. Wenn eine dieser Spezifikationen nicht erfüllt wird, wird der Auftrag nicht ordnungsgemäß gedruckt und es wird viel Zeit und Geld verschwendet.
Die Kenntnis der Flüssigkeitsviskosität vom Anfang bis zum Ende eines Auftrags ist ein kritisches Element, um den Erfolg des Auftrags sicherzustellen. Zum Beispiel kann ein Tintenlieferant eine Tinte für einen bestimmten Auftrag oder eine Farbe bei 22 Zahn Cup # 2 angeben, um mit der Rasterwalze, dem Lösungsmittel und dem Substrat zu arbeiten, die für den Druckauftrag verwendet werden. Wenn dieser Wert überschritten wird, kann es unter anderem zu Tintenverbrauch, Druckqualität, Ablage oder Trocknung kommen. Wenn der Bediener keine Tassenablesung vornimmt und davon ausgeht, dass die Tintenviskosität 22 Sekunden beträgt, wenn es tatsächlich 26 Sekunden sind, kann es zu farbbezogenen UND Tintenverbrauchsproblemen kommen, die (zumindest) zu überhöhten Kosten führen aufgrund der Tinte mit höherer Viskosität bei der Arbeit laufen.
Aus diesem Grund ist der Zahn Cup-Messwert für das Endprodukt entscheidend. Das Messen und gelegentliche stichprobenartige Überprüfen und (möglicherweise) manuelle Einstellen der Viskosität, um den erforderlichen Tassenwert zu erreichen, während der Auftrag ausgeführt wird, trägt zu einer besseren Prozesskontrolle bei.
Zugegebenermaßen ist die punktuelle Kontrolle der Tinte während des Prozesses nicht ideal;
- Es ist eine Ablenkung, da es den Bediener von anderen Pressefunktionen fernhält.
- Es ist nicht zuverlässig, da die Stichprobenverfahren von Bediener zu Bediener unterschiedlich sein können.
- Viskositätsschwankungen, da die manuelle Zugabe von Lösungsmittel oder Make-up-Tinte nicht präzise ist, können Druck- oder Tintenverbrauchsprobleme verursachen.
- Idealerweise kann eine Art automatisierter Steuerung verwendet werden, wobei der Zahn Cup als Benchmark verwendet wird.
In zukünftigen Blogs werde ich näher auf einige der Zuverlässigkeits- und Verbrauchsprobleme eingehen, die mit der manuellen Überprüfung und Steuerung des Druckprozesses verbunden sind.
*Die POISE ist die grundlegende Einheit der Viskosität. Es ist eine definierte mechanische Messung des Strömungswiderstands einer Flüssigkeit, bei der die Schwerkraft keine Rolle spielt. 100 CENTIPOISE = 1 HALTUNG. Die Schwerkraft ist jedoch die treibende Kraft, die dazu führt, dass Flüssigkeit in einem Viskositätsbecher durch die Öffnung fließt. Ein Material mit hoher Dichte fließt in kürzerer Zeit aus einem Becher als ein Material mit niedriger Dichte gleicher Viskosität. Der STOKE ist definiert als die HALTUNG geteilt durch das spezifische Gewicht (oder Gewicht pro Gallone in Pfund mal 0,120). 100 CENTISTOKES = 1 STOKE. Die CENTISTOKE ist die Referenzeinheit für alle Viskositätsbechermessungen.
Umwandlung
Man kann die Effluxzeit in kinematische Viskosität umwandeln, indem man eine Gleichung für jede Becherspezifikationsnummer verwendet, wobei t die Effluxzeit und ν die kinematische Viskosität in Centistokes ist.
Zahn Tasse #1: ν = 1,1 (t−29)
Zahn Tasse #2: ν = 3,5 (t−14)
Zahn Tasse #3: ν = 11,7 (t−7,5)
Zahn Tasse #4: ν = 14,8 (t−5)
Zahn Cup #5: ν = 23t
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