Лако-красочные материалы — производство

Измерение вязкости клея может быть абсолютным или относительным. Для абсолют­ных измерений применяют капиллярные, ротационные и шариковые вискозиметры. Ка­пиллярные вискозиметры пред­ставляют собой U-образную стеклянную трубку, в узкое ко­лено которой впаян капилляр, переходящий в расширение. Над капилляром имеется рабо­чее пространство, заполняемое испытуемым клеем, который — под действием своего веса или дополнительно создаваемого давления проходит через ка­пилляр в широкое колено. Из­мерение вязкости основано на определении времени истечения клея через капилляр, погру­женный в термостат. Этим спо­собом можно измерять вязкость от 0,001 до 100 пз с точностью До 1% в широком интервале

Температур. Наиболее известным прибором этого типа яв­ляется вискозиметр Оствальда.

Вискозиметры ротационного типа применяют для из­мерения вязкости малоподвижных жидкостей и диспер­
Сий (красок, мастик, клеев, битумов). Наиболее распро — страненный ротационный вискозиметр РВ-7 (рис. 41) состоит из двух концентрических цилиндров с полусфери­ческим дном: наружного неподвижного и внутреннего — вра­щающегося, соединенного с осью и приводимого в движе­ние падающим грузом. Пространство между цилиндрами заполняют испытуемым составом, постоянная темпера­тура которого в процессе измерения поддерживается тер­мостатом. Измеряют число оборотов цилиндра. Вязкость вычисляют по формуле

1 =—— Jj—— (VI,2)

Где л — вязкость, пз; Q — груз, вращающий цилиндр, г; F — сила трения в подшипниках, г; N — число оборотов цилиндра, сект1; Кв — постоянная прибора, вычисляемая из измерений вязкости эталонной жидкости и зависящая от размеров цилиндров.

Пределы измерений РВ-7 от 5 до 107 пз.

Шариковые вискозиметры состоят из вертикально по­ставленной стеклянной трубки, заполняемой до опреде­ленного уровня клеем, в который опускается стальной ша­рик. Шарик падает в вязкой среде под действием силы тяжести. Время прохождения им определенного пути из­меряют.

Вязкость вычисляют по формуле

1 = Кв(Р,-р2)<. (VI,3)

Где Ч — вязкость, пз; pi — плотность шарика; г/см3; Р2 — плотность клея, г/см3; Кв — константа прибора, определяемая для каждого шарика по времени падения — его с определенной высоты в жидкостях с известной вяз — . костью; T — время падения шарика, сек. ?.; ^ак как стенки трубки влияют на результаты опреде­ления вязкости, внутренний диаметр трубки должен быть в несколько раз больше диаметра шарика.

В непрозрачных растворах невозможно визуально оп­ределить момент достижения шариком нижней отметки, поэтому вискозиметры оборудуют устройствами, отмеча­ющими время прохождения шариком заданного расстоя­ния. Такой вискозиметр (рис. 42) состоит из стеклянной трубки (внутренний диаметр 25 мм, длина 330—350 мм) И стандартного стального шарика (диаметр 7,93—7,97 мм.

Вес 2,04—2,05 г). На расстоянии 30 мм от верхнего конца трубки и 50 мм от нижнего конца надеты две катушки с медной тонкой проволокой, соединенные с гальваномет­ром. Расстояние между катушками 250 мм. Трубка закры­та снизу пробкой. После заливки клеем трубку погружа-

Рис. 42. Схема устрой­ства шарикового вис­козиметра с намагни­ченным шариком: 1 — стеклянная трубка; 2—верхний уровень клея; 3 — верхняя метка иа стекле; 4 — шарик; 5 — Нижняя метка на стекле; 6 — пробка; 7 — гальва­нометр; 8 — катушки 1 — сердечник электромаг­нита; 2 — обмотка электро­магнита; 3 — батарея; 4—со­суд для испытуемой жид­кости: 5 — стальной шарик; € — уровень жидкости; 7— сигнальная лампочка: 8 — за­жимы; 9 — медные стойки: 10 — медные контактные штифты; 11 — контактная" доска; 12 — основание при­бора

Ют в термостат и закрепляют в штативе в строго верти­кальном положении. Замеряют температуру в термостате, температуру смолы и окружающего воздуха. Затем берут стальной шарик и осторожно опускают его точно по оси трубки. Прохождение шарика через места установки ка­тушек отмечается отклонением стрелки гальванометра. При первом отклонении (шарик достиг места установки

8 В. M. Хрулев

Верхней катушки) включается секундомер, при втором отклонении (соответствует второй катушке) секундомер выключается. Вязкость выражается временем прохожде­ния шарика между двумя катушками в секундах.

В других вискозиметрах шарик, удерживаемый элект­ромагнитом в исходном положении, падает в клей при размыкании цепи тока в катушке. Как только шарик до­стигает дна трубки, он замыкает проволочные или плас­тинчатые контакты. При этом сигнальная лампочка за­жигается (рис. 43).

После окончания опытов трубки промывают теплой (50—60ГС) водой или растворителями. Одним из наиболее совершенных шариковых вискозиметров считают вискози­метр Хёпплера, основанный на измерении скорости паде­ния шарика вдоль стенки наклонной трубки. Его приме­няют для определения вязкости жидкостей в интервале температур от —60 до + 150е С.

Для перевода условной вязкости клея в единицы ди­намической вязкости используют формулу

9 * /

Где т} — вязкость клея, Пз; T — время падения шарика, сек; G — уско­рение свободного паде­ния, см/сек2-, р — плот­ность клея, г/см3; р-] — Плотность шарика, Г/см3; г—радиус шари­ка, см; I — измеряемая высота падения шари­ка, см.

Для относитель­ных измерений вязко­сти используют чашеч­ные вискозиметры с ка­либрованным нижним отверстием. За условную меру вязкости принимают вре — — Й^олного истечения определенного объема клея, имею­щего заданную температуру, или отношение времени ис­течения клея к скорости истечения воды при 20е С. Услов­ную вязкость, измеренную отношением времени истечения

Пордии клея объемом 200 см3 к времени истечения воды при 20° С, выражают в градусах-Энглера. Для перевода условной вязкости в единицы динамической вязкости применяют эмпирическую формулу

0731 Е ■

Где г] — вязкость, пз Е — услов­ная вязкость, градусы Энглера; р — плотность клея, г/См3.

Наиболее простой и быст­рый способ определения вязко­сти — по времени истечения клея из вискозиметра ВЗ-4, представляющего собой ворон­ку объемом 100 см3 с калибро­ванным нижним отверстием ди­аметром 4 мм (рис. 44). Во­ронку берут в руки, зажимают пальцем калиброванное отвер­стие и наливают клей. Далее воронку ставят на штатив, от­крывают отверстие и секундо­мером измеряют время истече­ния клея в стакан, установлен­ный на штативе. Время истече­ния есть мера условной вязко­сти клея. Для перевода услов­ной вязкости в единицы дина­мической вязкости пользуются формулой

Tj = 4,65 к;,,

Где т) — вязкость, спз; "Hi — условная вязкость по ВЗ-4, сек. Эта формула применима в пределах вязкости клея до 1400 спз.

Чашечные вискозиметры ВЗ-1 и В-36 (рис. 45) состо­ят из металлического резервуара цилиндрической формы, переходящего внизу в полый конус со съемными соплами, стержня, запирающего сопла, крышки с двумя отверстия­ми, одно из которых предназначено для стержня, а дру.-

Roe для термометра и водяного термостата. Резервуар с термостатом закрепляется в штативе с установочными — винтами.

Для проведения испытания в термостат наливают воду и нагревают. Под сопло вискозиметра ставят сухой ста­канчик, градуированный на 50 см3. В цилиндрический ре­зервуар наливают клей до уровня, обозначенного штиф­тами (50 см3), закрывают резервуар крышкой, вставляют через отверстие в крышке термометр, отмечают темпера — туру, затем быстро вынимают стержень и в момент появ­ления клея из сопла включают секундомер. Время исте­чения 50 см3 испытуемого клея принимают за условную вязкость. Для перевода условной вязкости в единицы ди­намической вязкрсти пользуются коэффициентами, выве­денными при сравнении условной вязкости клея и эталон­ной жидкости, вязкость которой известна. Пересчет до­пускается для клеев, имеющих вязкость в пределах 10— 150 сек по ВЗ-1 или 40—400° по В-36 (1° В-36 равен 13,5 спз).

Новыми типами вискозиметров являются электрический роторный и ультразвуковой, позволяющие измерять вязкость в весьма широких пределах. Вязкость на электрическом роторном вискозиметре опреде­ляют, измеряя угол сдвига между векторами приложенного напря­жения и электродвижущей силы, индуктируемой в обмотке статора синхронного микродвигателя, роторная насадка которого помещена в испытуемый клей. Вискозиметр имеет 5 диапазонов измерения (0,5—50; 2—200; 10—1000; 100—10 000; 1000—100 000 спз), переход на которые осуществляется сменой роторных насадок, имеющих по­рядковый номер диапазона. Прибор можно применять при темпера­туре клея от —60 до +200°С и температуре окружающей среды от J-10 до +35 С.

Ультразвуковой визкозиметр состоит из электронного генератора колебаний и датчика-зонда, представляющего собой полый металли­ческий цилиндр, в дно которого впаяна магнитострикционная плас­тинка. Зонд соединен кабелем с генератором. При испытании зонд погружают в исследуемую жидкость и подают на пластинку возбуж­дающие импульсы с частотой около 28 кгц. Индуктируемое колеба­ниями пластинки переменное напряжение в обмотке зонда усиливает­ся и передается на сетку лампы генератора колебаний, при помощи которой осуществляется автоматическое управление частотой возбуж­дающих импульсов. Принцип измерения вязкости основан на том, что каждому значению коэффициента затухания, зависящего от вяз­кости среды, соответствует вполне определенная частота повторения возбуждающих импульсов, к измерению которых сведено действие прибора. Вязкость может измеряться дистанционным методом не­прерывно в одном из диапазонов: 0—50; 0—500; 0—5000; 0—50 000 спз • г/см3.

Для определения вязкости клеевых композиций, со­держащих большое количество наполнителей, применяют электрический конусный вискозиметр ВК-2, автоматиче­ски фиксирующий время погружения конуса в исследуе­мый состав на определенную глубину (75 мм). Условная вязкость определяется в секундах. Вязкость мастик из­меряют вискозиметрами ВП-3 и ВК-2. Вискозиметр ВП-3 состоит из двух стекол с нанесенными на них концентри­ческими окружностями. Поместив на одно стекло порцию мастики, накрывают ее вторым стеклом и измеряют ши­рину растекания мастики между стеклами. Ширина рас­текания принимается за меру условной вязкости. Точ­ность визкозиметров ВК-2 до 3%, ВП — 35%.