مقياس لزوجة كريبس، المعروف أيضًا باسم مقياس لزوجة ستورمر، هو مقياس لزوجة دوراني مصمم خصيصًا لقياس لزوجة "وحدات كريبس" (KU) للدهانات والطلاءات والمواد اللاصقة والأحبار وغيرها من المواد الصلبة. وقد تم اعتماده كمعيار ASTM D562، وهو المعيار الصناعي لدهانات المباني. تقدم شركة كالتك الهند نموذجين من مقياس لزوجة كريبس: CES 370 و CES 371.
1. المبدأ الأساسي
يعمل هذا الجهاز على مبدأ عزم دوران ثابت يُحرّك مجدافًا بسرعة ثابتة، ويقيس مقاومة السائل. تقيس مقاييس اللزوجة عزم الدوران عند سرعات محددة، بينما يقيس جهاز كريبس/ستورمر السرعة اللازمة للحفاظ على عزم دوران ثابت. يُغمر المجداف في العينة ويُدار بواسطة ثقل ساقط أو محرك زنبركي. تُولّد لزوجة السائل مقاومة على المجداف. كلما زادت لزوجة المادة، تباطأت سرعة دوران المجداف. تُسجّل النتيجة بوحدات كريبس (KU)، أو بالجرام، أو بالسنتيبواز (cP) بعد التحويل.
2. البناء الميكانيكي
يتكون مقياس لزوجة كريبس القياسي من:
- نظام القيادة: يوجد نوعان رئيسيان.
- يعمل بالوزن: يسقط وزن 500 غرام ويحرك المغزل عبر نظام بكرة. هذا هو تصميم "ستورمر" الكلاسيكي.
- يعمل بمحرك: يوفر المحرك المتزامن عزم دوران ثابت. تستخدم النسخ الرقمية خلية قياس الحمل لقياس عزم الدوران عند 200 دورة في الدقيقة.
- مجداف القياس: المجداف القياسي عبارة عن مجداف على شكل حرف T أو مجداف رباعي الشفرات مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ. الأبعاد وفقًا لمعيار ASTM D562: طول الشفرة 3.5 بوصة، عرض الشفرة 0.75 بوصة، سمك الشفرة 0.020 بوصة. يتم تثبيت المجداف على عمود يدور داخل العينة.
- عبوة العينة: علبة معدنية أو بلاستيكية سعة 500 مل، قطرها عادةً 3.25 بوصة وارتفاعها 4.25 بوصة. توضع العلبة في حامل لمنع دورانها.
- مستشعر السرعة / المؤقت: في الوحدات اليدوية، تقيس ساعة الإيقاف الوقت اللازم لـ 100 دورة. في الوحدات الرقمية، يقيس مشفر بصري عدد الدورات في الدقيقة مباشرة.
- التحكم في درجة الحرارة: تعتمد اللزوجة على درجة الحرارة. تستخدم معظم المختبرات حمامًا مائيًا بدرجة حرارة 25 درجة مئوية ±0.5 درجة مئوية أو كوب عينة مُغلّف.
3. المواصفات الفنية
| معامل | القيمة النموذجية |
| نطاق القياس | من 40 كيلوجول إلى 141 كيلوجول، أي ما يقارب 0.1 إلى 100 باسكال.ثانية |
| سرعة | 200 دورة في الدقيقة اسميًا للوحدات الرقمية |
| طوق معدني للعنق | ثابت 54.9 ملي نيوتن متر للوحدات التي تعمل بالوزن |
| نوع مجداف | قضيب على شكل حرف T، 4 شفرات وفقًا لمعيار ASTM D562 |
| حجم العينة | 400 مل إلى 500 مل |
| الدقة | ±2% من القراءة أو ±0.5 كيلو أوم |
| التكرار | ±0.5 كيلوجول |
| درجة حرارة التشغيل | درجة حرارة محيطة من 5 إلى 40 درجة مئوية، وعينة عند درجة حرارة قياسية 25 درجة مئوية |
4. إجراء الاختبار وفقًا لمعيار ASTM D562
- قم بتسخين العينة إلى درجة حرارة 25 درجة مئوية.
- صب 400 مل في وعاء الاختبار وضعها في مقياس اللزوجة.
- اغمر المجداف إلى العمق المحدد، والذي عادة ما يكون 1.25 بوصة من القاع.
- ابدأ الدوران. بالنسبة للوحدات اليدوية، احسب الوقت بـ 100 دورة. بالنسبة للوحدات الرقمية، اقرأ وحدة القياس (KU) مباشرة بعد الاستقرار.
- يتم الإبلاغ عن ذلك كـ KU عند 25 درجة مئوية. تقوم جداول التحويل بتحويل KU إلى cP أو Pa·s، على الرغم من أن التحويل غير خطي لأن التدفق ليس نيوتونيًا تمامًا.
5. لماذا تُستخدم وحدات كريبس في صناعة الدهانات؟
تتميز دهانات المباني بأنها غير نيوتونية وتخفّ مع زيادة معدل القص. يقيس مقياس كريبس اللزوجة عند معدل قص منخفض إلى متوسط يحاكي عملية الدهان بالفرشاة أو الرول. تتراوح قيمة 70-80 KU عادةً لدهانات الجدران. أقل من 60 KU تعني أن الدهان رقيق جدًا ويسيل. أكثر من 90 KU تعني أنه سميك جدًا ويصعب تطبيقه. يُحدث تصميم المضرب فجوة واسعة وتدفقًا مضطربًا، مما يجعله أقل تأثرًا بحجم الجزيئات مقارنةً بتصميم المخروط والصفيحة. وهذا ما يجعله مناسبًا لأنظمة الدهانات الملونة.
6. المزايا والقيود
- القراءة المباشرة بوحدات KU القياسية في الصناعة
- متين وبسيط وسريع - 30 ثانية لكل اختبار
- يعمل بشكل جيد مع الطلاءات عالية الصلابة وعالية اللزوجة.
- تتوفر إصدارات بهيكل زجاجي لمقاومة المذيبات
- القيود:
- غير مناسب للسوائل منخفضة اللزوجة <50 سنتي بواز - دقة ضعيفة
- تتطلب المواد غير النيوتونية الإبلاغ عند قوى قص محددة
- معدل القص غير محدد بدقة، لذا فهو غير مناسب لعلم الريولوجيا الأساسي.
- التنظيف أمر بالغ الأهمية - فالطلاء الجاف على المجداف يتسبب في حدوث أخطاء
7. النسخ الحديثة
توفر مقاييس اللزوجة الرقمية من ستورمر الآن قراءات مباشرة لوحدات KU و cP و RPM، بالإضافة إلى تسجيل البيانات والتعويض التلقائي لدرجة الحرارة. كما تسمح بعض الطرازات بتغيير السرعة لإنشاء منحنيات التدفق.
ملخص:
لا يزال مقياس اللزوجة Krebs/Stormer الأداة الأساسية لمراقبة الجودة في صناعة الدهانات، نظراً لارتباطه الوثيق بخصائص التطبيق. فهو يضحي بالدقة الريولوجية الأساسية مقابل السرعة والمتانة والارتباط المباشر بكيفية تفاعل الرسامين مع المادة.
تتوفر التفاصيل على موقع caltechindia الذي يقدم نموذجين من مقياس لزوجة كريبس CES 370 ونموذج متطور من مقياس لزوجة كريبس CES 371 مع وصلة مغزل مغناطيسية لدقة عالية وشاشة LCD ومستشعر مدمج لقياسات درجة الحرارة.
للشراء، يرجى الضغط هنا.
للاستفسارات، يرجى الضغط هنا.