Wat is een capillaire viscositeitsmeter?

Een capillaire viscosimeter is een instrument dat wordt gebruikt om de viscositeit of dikte van een vloeistof te meten door te meten hoe lang het duurt voordat de vloeistof door een buis of capillair met een kleine diameter stroomt. De stroom- of uitstroomtijd is recht evenredig met de kinematische viscositeit van de vloeistof en kan direct worden omgezet in viscositeit door gebruik te maken van een conversiefactor die uniek is voor elk instrument. Viscositeit is over het algemeen temperatuurafhankelijk, dus de capillaire viscositeitsmeter wordt meestal gebruikt in een waterbad met gecontroleerde temperatuur dat op een specifieke temperatuur is ingesteld.

Viscositeit kan worden gezien als de interne wrijving van een vloeistof, of de neiging om weerstand te bieden aan stromen. Viscositeit is dus een belangrijke eigenschap van vloeistoffen. Het is van cruciaal belang in smeermiddelen, verven, dranken en in elk geval waar een vloeistof moet worden overgebracht, geroerd of gemanipuleerd.

Een capillaire viscosimeter kan verschillende ontwerpen aannemen, maar de meest voorkomende is de U-vormige of Ostwald-viscosimeter, waarvan de typen Cannon-Fenske en Ubbelohde typerend zijn. Een Cannon-Fenske capillaire viscosimeter is een U-vormig stuk glazen buis met twee glazen bollen of kamers op één arm, gescheiden door een gekalibreerd stuk capillaire buis. Een andere lamp is laag op de andere arm, waarop het monster wordt geladen. Het monster en de capillaire viscosimeter worden vervolgens gesuspendeerd in een waterbad met vaste temperatuur en mogen tot thermisch evenwicht komen.

Zodra thermisch evenwicht is bereikt, wordt het monster in de bovenste kamer getrokken en begint de test. Men laat het testmonster van de bovenste kamer naar de onderste door het capillair stromen, en de uitstroomtijd, of de tijd die nodig is om de lengte van het capillair te doorlopen, wordt gemeten. Capillaire viscositeitsmeters worden geleverd met een door de fabrikant geleverde conversiefactor waarmee de kinematische viscositeit direct uit de uitstroomtijd kan worden berekend.

Voor vloeistoffen met een hoge viscositeit kunnen oplossingen van deze stoffen in een geschikt oplosmiddel worden gebruikt en metingen van de viscositeiten van de oplossingen bij verschillende concentraties worden bepaald. Door de constructie van een grafiek waarin de procentuele concentratie versus de viscositeit wordt uitgezet, kan de viscositeit van de zuivere vloeistof worden gevonden door de grafiek te extrapoleren naar een oplosmiddelconcentratie van nul.

In het Standard International (SI)-systeem wordt de viscositeit gemeten in eenheden van Pa*s of Pascal-seconden. Dit is echter vrij hoog voor de meeste vloeistoffen, en het is gebruikelijker om viscositeiten te meten in eenheden van de mPa*s, of milli-Pascal*seconde, wat een duizendste van een Pascal*seconde is. In het cgs-systeem, dat nog steeds wordt gebruikt door de American Society of Testing and Materials, is de eenheid van viscositeit de poise, of meer gebruikelijk, de centipoise (cP), wat een honderdste van een poise is. Zowel het SI-systeem als het cgs-systeem zijn gebaseerd op het metrieke stelsel, dus de conversie tussen beide is eenvoudig en 1 cP is gelijk aan 1 mPa*s.