Cone plate viskozimetre

Ürün tanımı

Cone plate viskozimetre, ısıtılan düz bir plaka ile bu plakanın üzerinde dönen konik bir başlık arasına yerleştirilen numunenin akışa gösterdiği direnci ölçer. Koninin açısı, numunenin her noktasında aynı kesme hızının oluşmasını sağlar. Bu geometri, ölçümün tanımlı ve tekrarlanabilir olmasının temel nedenidir.

Cihaz masaüstüne kurulur ve üretim hattının yanında kullanılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Sonuçlar 4,3 inç renkli ekranda görüntülenir; USB bağlantısıyla bilgisayara aktarılarak kesme hızı ve zaman taramaları kaydedilebilir.

Ölçüm birkaç gram numuneyle ve genellikle bir dakikanın altında tamamlanır. Ölçüm sonrası plaka silinerek bir sonraki numuneye geçilir; temizlik süresi rotasyonel viskozimetrelere göre belirgin şekilde kısadır.

Cone plate yöntemi nasıl çalışır

Klasik rotasyonel viskozimetrede numune bir kap içindedir ve rotorun etrafındaki kesme hızı, merkezden uzaklaştıkça değişir. Ölçülen değer, bu farklı hızların ortalamasıdır. Cone plate geometrisinde ise koninin açısı ile plaka arasındaki mesafe, merkezden kenara doğru orantılı olarak arttığı için kesme hızı numunenin tamamında sabit kalır.

Bunun uygulamadaki sonucu şudur: ölçülen viskozite, belirli bir kesme hızına karşılık gelen gerçek değerdir. Newtonsal olmayan malzemelerde, yani polimer çözeltileri, dolgulu reçineler, macunlar ve boyalarda bu ayrım belirleyicidir; çünkü bu malzemelerin viskozitesi kesme hızıyla birlikte değişir.

İkinci avantaj sıcaklık dengesidir. Numune ince bir film hâlinde ısıtılan plakanın üzerinde bulunduğu için hedef sıcaklığa saniyeler içinde ulaşır. Büyük hacimli kaplarda dakikalar süren sıcaklık dengelenmesi ortadan kalkar.

Polimer üreticileri için neden önemli

Polimer işleme süreçleri yüksek kesme hızlarında gerçekleşir. Ekstrüzyonda, enjeksiyon kalıplamada ve kaplama hatlarında malzeme, 1.000 s⁻¹ ve üzerindeki kesme hızlarına maruz kalır. Düşük kesme hızında yapılan bir ölçüm, malzemenin proses sırasındaki davranışını yansıtmaz.

Cone plate viskozimetre 10.000 s⁻¹ kesme hızına kadar ölçüm yapabildiği için, laboratuvar sonucu ile hattaki davranış arasındaki bağ kurulabilir. Reçete değişikliğinin, dolgu oranının veya katkı maddesinin işlenebilirliğe etkisi, hatta denemeden önce laboratuvarda görülür.

Polimer ve reçine tarafında tipik kullanımlar

• Termoset reçine ve prepreg sistemlerinde kürlenme öncesi viskozite kontrolü
• PVC plastisol ve organosol reçetelerinde kesme hızına bağlı akış davranışının belirlenmesi
• Dolgu ve pigment oranının akışa etkisinin ölçülmesi
• Yapıştırıcı ve sızdırmazlık macunlarında parti kabul kriterinin sayısallaştırılması
• Kaplama ve laminasyon hatlarında film kalınlığını etkileyen viskozite değişiminin izlenmesi
• Hammadde girişinde tedarikçi partileri arasındaki farkın tespiti

Polimer çözeltileri ve dolgulu sistemlerde ölçüm koşulu sonucu belirler. Kesme hızı, sıcaklık ve koni tipi raporda birlikte belirtilmelidir; aksi hâlde iki laboratuvarın sonucu karşılaştırılamaz.

Uygulama faydaları

• Proses koşullarını temsil eden ölçüm. Yüksek kesme hızı aralığı, üretim hattındaki gerçek davranışa yakın sonuç verir.
• Kısa ölçüm süresi. Numune hazırlığı, ölçüm ve temizlik birlikte birkaç dakikada tamamlanır; parti kabul kararı hattı bekletmeden verilir.
• Az numune tüketimi. Birkaç gram malzeme yeterlidir; pahalı reçine ve katkı sistemlerinde bu fark yıllık maliyete yansır.
• Yüksek sıcaklıkta çalışma. 250 °C'ye kadar ısıtma, oda sıcaklığında ölçülemeyen ergimiş ve yüksek viskoziteli sistemlerin analizine imkân verir.
• Tekrarlanabilirlik. Sabit kesme hızı ve 0,1 °C çözünürlüklü sıcaklık kontrolü, operatörden bağımsız sonuç üretir.
• Hat yanında kullanım. Sağlam gövdesi ve kompakt ölçüleri sayesinde üretim alanında konumlandırılabilir.
• Veri kaydı. Yazılım üzerinden kesme hızı ve zaman taramaları kaydedilir; kalite dosyasına eklenebilir rapor üretilir.

Kullanım alanları

Cihaz, akış davranışının ürün kalitesini doğrudan belirlediği sektörlerde kullanılır.

• Polimer, reçine, kompozit ve plastisol üretimi
• Boya, vernik, mürekkep ve kaplama sanayii
• Yapıştırıcı ve sızdırmazlık ürünleri
• Bitüm ve asfalt katkıları
• Kozmetik ve kişisel bakım formülasyonları
• Gıda ve ilaç sanayiinde viskoz ara ürünler

Model ve koni seçenekleri

İki sıcaklık modeli bulunur: 5–150 °C aralığında çalışan model ile ortam sıcaklığından 250 °C'ye kadar ısıtabilen model. Her iki modelde sıcaklık çözünürlüğü 0,1 °C, kontrol hassasiyeti yaklaşık ±0,1 °C'dir.

Ölçüm aralığını koni seçimi belirler. 2, 5, 10, 20, 40 ve 100 poise koniler mevcuttur; aynı cihaz farklı konilerle kalibre edilerek kullanılabilir. Bu esneklik, farklı viskozite sınıflarındaki ürünleri tek cihazla ölçme imkânı verir.

Cihaz kalibrasyon sertifikası ve kullanım kılavuzuyla birlikte teslim edilir. NIST izlenebilir standart yağlarla otomatik koni kalibrasyonu ve ayrı bir kit ile otomatik sıcaklık kalibrasyonu yapılabilir.

Ölçülecek ürünün viskozite aralığı ve çalışma sıcaklığı iletildiğinde uygun koni ile sıcaklık modeli belirlenir ve fiyat çalışması yapılır.

Teknik değerlendirme

Koni ve plaka yüzeyleri ölçümün doğruluğunu belirleyen parçalardır. Çizilmiş veya deforme olmuş bir koni, cihaz doğru çalışsa dahi hatalı sonuç üretir; periyodik kontrol önerilir.

Dolgu içeren sistemlerde partikül boyutu, koni ile plaka arasındaki boşluktan büyük olmamalıdır. Aksi hâlde ölçüm değil, partikül sıkışması ölçülür.

Plaka tesviyesi düzenli kontrol edilmelidir; tesviye kaymış bir cihazda tekrarlanabilirlik düşer. Tesviye göstergesi ve yedek koni gibi yardımcı ekipmanlar teklife dahil edilir.

Teknik özellikler

Değerler üreticinin yayımladığı teknik dokümanlardan alınmıştır. Konfigürasyona göre değişiklik gösterebilir; teklif öncesinde güncel veri sayfasıyla teyit edilir.

Sıkça sorulan sorular