Anteriormente (En mi último post ¡Volver a lo básico de la Viscosidad! Hablé sobre las propiedades de los fluidos no newtonianos y tixotrópicos y cómo la mezcla y el flujo afectan sus comportamientos.
Para apreciar mejor por qué esto es importante, tiene que haber una comprensión de qué papel tiene la medición de viscosidad en fluidos con estas características.Viscosidad
: medida de la resistencia de un fluido al flujo
Describe la fricción interna de un fluido en movimiento. Un fluido» grueso » o de alta viscosidad resiste el movimiento porque su composición molecular le da mucha fricción interna. Un fluido» delgado » o de baja viscosidad fluye fácilmente porque su composición molecular resulta en muy poca fricción cuando está en movimiento.
En términos simples; el fluido de baja viscosidad en una línea fluye más fácilmente que un fluido de alta viscosidad.
En muchas aplicaciones, conocer la resistencia al flujo, o viscosidad, es fundamental para el producto final, por lo que definir eso como unidad de medida es vital.
La Herramienta Más Básica: La Copa de eflujo
En muchas aplicaciones de impresión, revestimiento y pintura, la viscosidad se mide utilizando una copa de «Eflujo». Hay una serie de tazas diferentes disponibles en el mercado, algunas se utilizan para aplicaciones muy específicas y otras se pueden usar en una amplia gama de procesos. Para esta demostración, usaremos una copa Zahn como ejemplo.
Una taza Zahn es comúnmente una taza de acero inoxidable de 40-44 ml de mango largo con un pequeño orificio perforado en el centro de la parte inferior de la taza. Hay cinco especificaciones de copa, de 1 mm a 5 mm, etiquetadas en la copa Zahn. Los tamaños de taza de gran número se usan cuando la viscosidad es alta, mientras que los tamaños de taza de bajo número se usan cuando la viscosidad es baja.
¿Cómo Puede Medir la Viscosidad un «Vaso Con Orificio»?
Para determinar la viscosidad de un líquido, la taza se sumerge y se llena completamente con la sustancia. Después de sacar la taza de la sustancia, el usuario mide el tiempo (normalmente un cronómetro) hasta que el líquido que sale de ella se rompe, este es el «tiempo de salida» correspondiente que se mide en centistokes o centipoise*.
Como ejemplo, está utilizando una taza Zahn #2 para medir una tinta. La taza se sumerge en la unidad de tinta, se sumerge totalmente, cuando la taza se saca y rompe la superficie de la tinta, se inicia el cronómetro. Prestando mucha atención al líquido a medida que drena, debe notar un momento en el que el líquido se rompe de la corriente. Es en ese punto que debe detener el cronómetro y anotar la hora. Digamos que el cronómetro lee 22 segundos. En los términos de esta aplicación, la viscosidad es de 22 segundos de taza Zahn.
(Que 22 segundos Zahn cup en realidad se correlacionan con una unidad de medida que se discutirá en futuros blogs).
Hasta este punto hemos discutido el quién (tú, el lector); el qué (viscosidad tixotrópica no newtoniana); el cómo (copas de eflujo); ahora viene el por qué.
Ahora viene el Por qué
Volvamos a visitar la copa Zahn una vez más; la copa Zahn #2 levantada del cubo y 40-44 ml de tinta comienzan a drenar. El orificio de 2 mm por el que se drenan los 40-44 ml de fluido crea la resistencia al flujo o al «esfuerzo cortante» en la tinta.
La mayoría de los trabajos de impresión tienen ciertos criterios que deben cumplirse para garantizar que el trabajo completo cumpla con las especificaciones, el rodillo anilox, el sustrato, la mezcla de disolventes y la viscosidad de la tinta, entre otros. Si no se cumple alguna de estas especificaciones, el trabajo no se imprimirá correctamente y se desperdiciará mucho tiempo y dinero.
Conocer la viscosidad del fluido desde el principio hasta el final de un trabajo es un elemento crítico para garantizar el éxito de los trabajos. Por ejemplo, un proveedor de tinta puede especificar que una tinta sea para un trabajo en particular o que el color se ejecute en 22 Zahn cup #2 para trabajar con el rodillo anilox, el disolvente y el sustrato empleados para el trabajo de impresión. Si se ejecuta fuera de ese valor, podría haber consumo de tinta, calidad de impresión, laydown o secado (entre otros) problemas. Si el operador no toma una lectura de taza y asume que la viscosidad de la tinta es de 22 segundos, cuando en realidad es de 26 segundos, puede haber problemas relacionados con el color Y el consumo de tinta que resulten en (el mínimo) un costo inflado para funcionar debido a la mayor viscosidad de la tinta en el trabajo.
Es por esta razón que la lectura de la copa Zahn es crucial para el producto final. Por lo tanto, la medición y, de vez en cuando, la comprobación de puntos y (tal vez) el ajuste manual de la viscosidad para cumplir con el valor de copa requerido mientras se ejecuta el trabajo ayudará a un mejor control del proceso.
Es cierto que la comprobación puntual de la tinta durante el proceso no es ideal;
- Es una distracción, ya que el operador se aleja de otras funciones de la prensa.
- No es confiable, ya que los procedimientos de verificación de puntos pueden diferir de un operador a otro.
- Oscilaciones de viscosidad, ya que las adiciones manuales de disolvente o tinta de maquillaje no serán precisas, pueden causar problemas relacionados con la impresión o el consumo de tinta.
- Idealmente se puede emplear algún tipo de control automatizado utilizando la copa Zahn como punto de referencia.
En futuros Blogs entraré en más detalles sobre algunos de los problemas de fiabilidad y consumo asociados con la comprobación manual y el control del proceso de impresión.
* El EQUILIBRIO es la unidad fundamental de viscosidad. Es una medida mecánica definida de la resistencia de un líquido a fluir donde la gravedad no es un factor. 100 CENTIPOISE = 1 EQUILIBRIO. Sin embargo, la gravedad es la fuerza motriz que hace que el líquido en una copa de viscosidad fluya a través del orificio. Un material de alta densidad fluirá de una taza en un tiempo más corto que un material de baja densidad de la misma viscosidad. El STOKE se define como el EQUILIBRIO dividido por la gravedad específica (o peso por galón en libras por 0.120). 100 CENTISTOKES = 1 FOGÓN. El CENTISTOKE es la unidad de referencia en todas las mediciones de vasos de viscosidad.
Conversión
Se puede convertir el tiempo de salida a viscosidad cinemática utilizando una ecuación para cada número de especificación de taza, donde t es el tiempo de salida y ν es la viscosidad cinemática en centistokes.
Copa Zahn #1: ν = 1.1(t − 29)
Copa Zahn #2: ν = 3.5(t − 14)
Copa Zahn #3: ν = 11.7(t − 7.5)
Copa Zahn #4: ν = 14.8(t − 5)
Copa Zahn #5: ν = 23t
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