Précédemment (Dans mon dernier post Retour aux sources Viscosité!) J’ai parlé des propriétés des fluides non newtoniens et thixotropes et de la façon dont le mélange et l’écoulement affectent leurs comportements.
Afin de mieux comprendre pourquoi cela est important, il faut comprendre le rôle de la mesure de la viscosité sur les fluides présentant ces caractéristiques.
Viscosité: mesure de la résistance d’un fluide à l’écoulement
Elle décrit le frottement interne d’un fluide en mouvement. Un fluide « épais » ou à haute viscosité résiste au mouvement car sa composition moléculaire lui confère beaucoup de frottements internes. Un fluide « mince » ou de faible viscosité s’écoule facilement car sa composition moléculaire entraîne très peu de frottement lorsqu’il est en mouvement.
En termes simples; un fluide à faible viscosité dans une ligne s’écoule plus facilement qu’un fluide à haute viscosité.
Dans de nombreuses applications, connaître la résistance à l’écoulement, ou la viscosité, est essentiel pour le produit final, il est donc essentiel de définir cela comme unité de mesure.
Les outils les plus élémentaires: La coupe d’efflux
Dans de nombreuses applications d’impression, de revêtement et de peinture, la viscosité est mesurée à l’aide d’une coupe « Efflux ». Il existe un certain nombre de tasses différentes disponibles sur le marché, certaines sont utilisées pour des applications très spécifiques et d’autres peuvent être utilisées dans un large éventail de processus. Pour cette démonstration, nous utiliserons une coupe Zahn comme exemple.
Une tasse Zahn est généralement une tasse de 40 à 44 ml en acier inoxydable à long manche avec un petit trou percé au centre du fond de la tasse. Il existe cinq spécifications de coupe, de 1 mm à 5 mm étiquetées sur la coupe Zahn. Des tailles de cupules à grand nombre sont utilisées lorsque la viscosité est élevée, tandis que des tailles de cupules à faible nombre sont utilisées lorsque la viscosité est faible.
Comment une « Tasse Avec un Trou » Peut-Elle Mesurer La Viscosité?
Pour déterminer la viscosité d’un liquide, la tasse est trempée et complètement remplie de la substance. Après avoir sorti la tasse de la substance, l’utilisateur mesure le temps (normalement un chronomètre) jusqu’à ce que le liquide qui en sort se brise, c’est le « temps d’efflux » correspondant qui est mesuré en centistokes ou centipoise *.
Par exemple, vous utilisez une tasse Zahn #2 pour mesurer une encre. La tasse est plongée dans l’unité d’encre elle est totalement immergée, lorsque la tasse est retirée et brise la surface de l’encre, vous démarrez le chronomètre. En prêtant une attention particulière au liquide lorsqu’il s’écoule, vous devriez remarquer un moment où le liquide se brise du flux. C’est à ce moment-là que vous devez arrêter le chronomètre et noter l’heure. Disons que le chronomètre lit 22 secondes. Dans les termes de cette application, la viscosité est de 22 secondes de tasse de Zahn.
(Ces 22 secondes de coupe Zahn sont en fait corrélées à une unité de mesure qui sera discutée dans les prochains blogs).
Jusqu’à présent, nous avons discuté du qui (vous le lecteur); du quoi, (viscosité non newtonienne, thixotrope); du comment (coupes d’efflux); maintenant vient le pourquoi.
Maintenant vient le Pourquoi Why
Revisitons la tasse Zahn une fois de plus; la tasse Zahn #2 est sortie du seau et 40 à 44 ml d’encre commence à s’écouler. Le trou de 2 mm par lequel les 40 à 44 ml de fluide s’écoulent crée une résistance à l’écoulement ou à la « contrainte de cisaillement » sur l’encre.
La plupart des travaux d’impression ont certains critères qui doivent être remplis afin de s’assurer que le travail complet est conforme aux spécifications, au rouleau anilox, au substrat, au mélange de solvants et à la viscosité de l’encre. Si l’une de ces spécifications n’est pas remplie, le travail ne sera pas imprimé correctement et beaucoup de temps et d’argent seront gaspillés.
Connaître la viscosité du fluide du début à la fin d’un travail est un élément essentiel pour assurer le succès des travaux. Par exemple, un fournisseur d’encre peut spécifier une encre be pour un travail particulier ou une couleur be exécutée à 22 Zahn cup # 2 pour travailler avec le rouleau anilox, le solvant et le substrat utilisés pour le travail d’impression. S’il est exécuté en dehors de cette valeur, il peut y avoir des problèmes de consommation d’encre, de qualité d’impression, de pose ou de séchage (entre autres). Si l’opérateur ne prend pas une lecture de tasse et suppose que la viscosité de l’encre est de 22 secondes, alors qu’elle est en fait de 26 secondes, il peut y avoir des problèmes de couleur ET de consommation d’encre entraînant (à tout le moins) un coût de fonctionnement gonflé en raison de la plus grande viscosité de l’encre sur le travail.
C’est pour cette raison que la lecture de la tasse Zahn est cruciale pour le produit final. Ainsi, la mesure et parfois la vérification ponctuelle et (peut-être) l’ajustement manuel de la viscosité pour atteindre la valeur de tasse requise pendant l’exécution du travail aideront à un meilleur contrôle du processus.
Il est vrai que la vérification ponctuelle de l’encre pendant le processus n’est pas idéale;
- C’est une distraction car il faut éloigner l’opérateur des autres fonctions de la presse.
- Ce n’est pas fiable, car les procédures de vérification ponctuelle peuvent différer d’un opérateur à l’autre.
- Les variations de viscosité, car les ajouts manuels de solvant ou d’encre de maquillage ne seront pas précis, peuvent entraîner des problèmes d’impression ou de consommation d’encre.
- Idéalement, un certain type de contrôle automatisé peut être utilisé en utilisant la coupe Zahn comme référence.
Dans les prochains Blogs, j’aborderai plus en détail certains des problèmes de fiabilité et de consommation associés à la vérification manuelle et au contrôle du processus d’impression.
* L’ÉQUILIBRE est l’unité fondamentale de viscosité. Il s’agit d’une mesure mécanique définie de la résistance d’un liquide à l’écoulement lorsque la gravité n’est pas un facteur. 100 CENTIPOISES = 1 ÉQUILIBRE. Cependant, la gravité est la force motrice qui fait que le liquide dans une coupelle de viscosité s’écoule à travers l’orifice. Un matériau à haute densité s’écoulera d’une coupelle en un temps plus court qu’un matériau à faible densité de même viscosité. Le STOKE est défini comme l’ÉQUILIBRE divisé par la densité (ou le poids par gallon en livres fois 0,120). 100 CENTISTOKES = 1 STOKE. Le CENTISTOKE est l’unité de référence dans toutes les mesures de cuvette de viscosité.
Conversion
On peut convertir le temps d’efflux en viscosité cinématique en utilisant une équation pour chaque numéro de spécification de tasse, où t est le temps d’efflux et ν est la viscosité cinématique en centistokes.
Coupe Zahn #1: ν = 1,1 (t−29)
Coupe Zahn #2: ν = 3,5 (t−14)
Coupe Zahn #3: ν = 11,7 (t−7,5)
Coupe Zahn #4: ν = 14,8 (t−5)
Coupe Zahn #5: ν = 23t
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