anteriormente (no meu último post viscosidade Back-To-Basics!) Falei sobre as propriedades dos Fluidos não Newtonianos e tixotrópicos e como a mistura e o fluxo afetam seus comportamentos.
para apreciar melhor por que isso é importante, deve haver uma compreensão do papel que a medição da viscosidade tem nos fluidos com essas características.
viscosidade: uma medida da resistência de um fluido ao fluxo
descreve o atrito interno de um fluido em movimento. Um fluido” espesso ” ou de alta viscosidade resiste ao movimento porque sua composição molecular lhe dá muito atrito interno. Um fluido” Fino ” ou de baixa viscosidade flui facilmente porque sua composição molecular resulta em muito pouco atrito quando está em movimento.
em termos simples; fluido de baixa viscosidade em uma linha flui mais fácil do que um fluido de alta viscosidade.
em muitas aplicações, conhecer a resistência ao fluxo, ou viscosidade, é fundamental para o produto final, portanto, definir isso como uma unidade de medida é vital.
a mais básica das ferramentas: O copo de efluxo
em muitas aplicações de impressão, revestimento e pintura, a viscosidade é medida usando um copo de “efluxo”. Existem vários copos diferentes disponíveis no mercado, alguns são usados para aplicações muito específicas e outros podem ser usados em uma ampla gama de processos. Para esta demonstração, usaremos um copo Zahn como exemplo.
um copo Zahn é comumente um copo de 40 – 44ml de aço inoxidável de cabo longo com um pequeno orifício perfurado no centro da parte inferior do copo. Há cinco especificações do copo, 1 milímetro a 5mm etiquetado no copo de Zahn. Os tamanhos de copo de grande número são usados quando a viscosidade é alta, enquanto os tamanhos de copo de baixo número são usados quando a viscosidade é baixa.
Como Pode um “copo-com-um-furo” medir a viscosidade?
para determinar a viscosidade de um líquido, o copo é mergulhado e completamente preenchido com a substância. Depois de retirar o copo da substância, o usuário mede o tempo (normalmente um cronômetro) até que o líquido que sai dele se rompa, este é o “tempo de efluxo” correspondente que é medido em centistokes ou centipoise*.
como exemplo, você está usando um copo Zahn # 2 para medir uma tinta. O copo é mergulhado na unidade de tinta é totalmente imerso, quando o copo é puxado para fora e quebra a superfície da tinta, você inicia o cronômetro. Prestando muita atenção ao fluido enquanto ele drena, você deve notar um momento em que o fluido se rompe com o fluxo. É nesse ponto que você deve parar o cronômetro e anotar a hora. Digamos que o cronômetro leia 22 segundos. Nos termos desta aplicação, a viscosidade é de 22 segundos de copo Zahn.
(que 22 segundos da Copa Zahn realmente se correlacionam com uma unidade de medida que será discutida em blogs futuros).
até este ponto, discutimos quem( você, o leitor); o que, (viscosidade não-Newtoniana, tixotrópica); o como (copos de efluxo); agora vem o porquê.
agora vem o porquê…
vamos revisitar o copo Zahn mais uma vez; o copo Zahn # 2 levantado do balde e 40-44ml de tinta começa a drenar. O orifício de 2 mm que os 40-44 ml de fluido estão drenando está criando a resistência ao fluxo ou “tensão de cisalhamento” na tinta.
a maioria dos trabalhos de impressão tem certos critérios que precisam ser atendidos para garantir que o trabalho completo seja de acordo com as especificações, rolo anilox, substrato, mistura de solvente e viscosidade da tinta entre eles. Se alguma dessas especificações não for atendida, o trabalho não será impresso corretamente e muito tempo e dinheiro serão desperdiçados.
conhecer a viscosidade do fluido do início ao fim de um trabalho é um elemento crítico para garantir o sucesso do trabalho. Por exemplo, um fornecedor de tinta pode especificar UMA tinta ser para um determinado trabalho ou cor ser executado em 22 Zahn cup #2 para trabalhar com o rolo anilox, solvente e substrato empregado para o trabalho de impressão. Se for executado fora desse valor, pode haver consumo de tinta, qualidade de impressão, laydown ou secagem (entre outros) problemas. Se o operador não fizer uma leitura de copo e assumir que a viscosidade da tinta é de 22 segundos, quando na verdade é de 26 Segundos, Pode haver problemas relacionados à cor e ao consumo de tinta, resultando em (pelo menos) um custo inflacionado para funcionar devido à maior viscosidade da tinta no trabalho.
é por esta razão que a leitura da Taça Zahn é crucial para o produto final. Portanto, medir e, ocasionalmente, verificar o local e (talvez) ajustar manualmente a viscosidade para atender ao valor do copo necessário enquanto o trabalho está funcionando ajudará no melhor controle do processo.
reconhecidamente, verificar a tinta durante o processo não é ideal;
- é uma distração, pois leva ao operador longe de outras funções de imprensa.
- não é confiável, pois os procedimentos de verificação pontual podem diferir de operador para operador.
- oscilações de viscosidade, uma vez que é manualmente adições de solvente ou compõem tinta não será preciso eles podem causar impressão ou consumo de tinta questões relacionadas.
- idealmente, algum tipo de controle automatizado pode ser empregado usando o copo Zahn como referência.
em Blogs futuros, vou entrar em mais detalhes sobre alguns dos problemas de confiabilidade e consumo associados à verificação manual e controle do processo de impressão.
*o equilíbrio é a unidade fundamental de viscosidade. É uma medida mecânica definida da resistência de um líquido ao fluxo onde a gravidade não é um fator. 100 CENTIPOISE = 1 EQUILÍBRIO. No entanto, a gravidade é a força motriz que faz com que o líquido em um copo de viscosidade flua através do orifício. Um material de alta densidade fluirá de um copo em um tempo mais curto do que um material de baixa densidade da mesma viscosidade. O STOKE é definido como o equilíbrio dividido por gravidade específica (ou peso por galão em libras vezes 0,120). 100 CENTISTOKES = 1 STOKE. O CENTISTOKE é a unidade de referência em todas as medidas do copo da viscosidade.
conversão
pode-se converter o tempo de efluxo em viscosidade cinemática usando uma equação para cada número de especificação do copo, onde t é o tempo de efluxo e ν é a viscosidade cinemática em centistokes.
Zahn Cup #1: ν = 1.1(t − 29)
Zahn Cup #2: ν = 3.5(t − 14)
Zahn Cup #3: ν = 11.7(t − 7.5)
Zahn Cup #4: ν = 14.8(t − 5)
Zahn Cup #5: ν = 23t
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