점도계 공급업체로서 저는 식품 및 음료부터 제약 및 석유화학 제품에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 정확한 점도 측정의 중요성을 이해하고 있습니다. 다점 점도계 측정은 유체의 흐름 특성에 대한 심층적인 통찰력을 제공할 수 있는 중요한 기술입니다. 이번 블로그 게시물에서는 다점 점도계 측정을 수행하는 과정을 안내해 드리겠습니다.
점도 및 다점 측정 이해
점도는 흐름에 대한 유체의 저항을 측정한 것입니다. 이는 많은 제품의 품질, 안정성 및 가공성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 단일 지점 점도 측정은 하나의 특정 전단 속도에서의 유체 거동에 대한 정보만 제공합니다. 그러나 실제 응용 분야에서 유체는 종종 다양한 전단율을 경험합니다. 다점 점도계 측정에는 여러 전단 속도에서 점도 판독값을 취하는 작업이 포함되며, 이는 유체의 비뉴턴 거동을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 페인트, 폴리머, 생물학적 유체와 같은 비뉴턴 유체는 적용된 전단율에 따라 점도가 변합니다.
올바른 점도계 선택
다점 점도계 측정을 수행하는 첫 번째 단계는 적절한 점도계를 선택하는 것입니다. 회전 점도계, 모세관 점도계, 낙하구 점도계 등 여러 유형의 점도계를 사용할 수 있습니다. 다점 측정의 경우 회전 점도계는 전단 속도를 쉽게 변경할 수 있기 때문에 선호되는 경우가 많습니다.
에이회전 점도계유체 샘플에서 스핀들(또는 밥)을 회전시켜 작동합니다. 주어진 속도로 스핀들을 회전시키는 데 필요한 토크는 유체의 점도에 비례합니다. 스핀들의 회전 속도를 변경하면 유체에 다양한 전단율을 적용할 수 있어 다점 측정이 가능합니다.
샘플 준비
정확한 다점 점도계 측정을 위해서는 적절한 시료 준비가 필수적입니다. 먼저, 샘플이 균질한지 확인하십시오. 샘플에 입자가 포함되어 있거나 현탁액인 경우 균일한 분포를 얻기 위해 완전히 혼합해야 할 수도 있습니다. 일부 샘플의 경우 측정을 방해할 수 있는 큰 입자를 필터링해야 할 수도 있습니다.
시료의 온도도 점도에 상당한 영향을 미칩니다. 대부분의 점도계에는 온도 제어 시스템이 장착되어 있습니다. 점도계의 온도를 원하는 값으로 설정하고 샘플이 열평형에 도달하도록 합니다. 이는 일반적으로 시간이 좀 걸리며, 특히 샘플량이 많은 경우에는 더욱 그렇습니다.
점도계 설정
샘플이 준비되면 점도계를 설정할 차례입니다. 측정에 적합한 스핀들을 선택하여 시작하십시오. 스핀들의 선택은 샘플의 예상 점도 범위에 따라 달라집니다. 저점도 유체의 경우 작은 직경의 스핀들을 사용할 수 있는 반면, 고점도 유체의 경우 더 큰 직경의 스핀들을 사용해야 합니다.
제조업체의 지침에 따라 선택한 스핀들을 점도계에 설치합니다. 올바르게 장착되고 조여졌는지 확인하십시오. 그런 다음, 준비된 샘플을 샘플 용기에 채웁니다. 샘플 레벨은 스핀들을 적절한 깊이까지 덮기에 충분해야 합니다.
다점 측정 수행
점도계를 설정하고 샘플을 로드한 후 다점 측정을 시작할 수 있습니다. 대부분의 최신 회전 점도계에는 일련의 회전 속도(전단 속도)를 설정할 수 있는 프로그래밍 가능한 모드가 있습니다. 가장 낮은 전단 속도로 시작하고 측정이 안정화되면 점도 판독값을 기록합니다. 점도계와 샘플에 따라 몇 초에서 몇 분이 걸릴 수 있습니다.
첫 번째 전단 속도에서 점도 판독값을 얻은 후 전단 속도를 다음 미리 설정된 값으로 높이고 프로세스를 반복합니다. 원하는 모든 전단 속도에서 점도 판독값을 얻을 때까지 이 방법을 계속합니다. 정확한 결과를 보장하려면 각 전단 속도에서 측정이 안정화될 때까지 기다리는 것이 중요합니다.
결과 분석
다중 지점 측정을 완료하면 다양한 전단 속도에 해당하는 점도 값 세트를 갖게 됩니다. 이 데이터는 점도-전단율 곡선을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 뉴턴 유체의 경우 점도는 전단율에 관계없이 일정하게 유지되며 곡선은 수평선이 됩니다. 비뉴턴 유체의 경우 곡선은 전단율에 따라 점도가 어떻게 변하는지 보여줍니다.
비뉴턴적 행동에는 다양한 유형이 있습니다. 케첩과 같은 유사가소성 유체는 전단율이 증가함에 따라 점도가 감소합니다. 반면에 팽창성 유체는 전단율이 증가함에 따라 점도가 증가합니다. 점도-전단율 곡선의 모양을 분석함으로써 유체의 비뉴턴 거동 유형을 파악하고 흐름 특성에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
문제 해결
다점 점도계 측정 중에 몇 가지 문제가 발생할 수 있습니다. 일반적인 문제 중 하나는 샘플의 기포입니다. 기포는 유체의 유효 부피를 감소시키고 스핀들 주변의 흐름 패턴에도 영향을 미칠 수 있으므로 점도 판독이 부정확해질 수 있습니다. 기포를 방지하려면 샘플 용기를 조심스럽게 채우고 가볍게 두드려 갇힌 공기를 빼내십시오.
또 다른 문제는 스핀들 미끄러짐입니다. 스핀들이 제대로 설치되지 않았거나 유체의 점도가 매우 낮은 경우 이러한 현상이 발생할 수 있습니다. 스핀들 미끄러짐이 의심되는 경우 스핀들 설치를 확인하고 가능하면 다른 스핀들을 사용하거나 샘플 점도를 높여 보십시오.
다양한 산업 분야에서 다중 지점 측정의 중요성
식품 산업에서는 다점 점도계 측정을 사용하여 소스, 드레싱, 유제품과 같은 제품의 질감과 일관성을 제어합니다. 이러한 제품의 점도가 전단율에 따라 어떻게 변하는지 이해함으로써 제조업체는 제품이 원하는 식감과 붓는 특성을 갖도록 보장할 수 있습니다.
제약 산업에서 점도 측정은 약물 제제화에 매우 중요합니다. 크림, 젤, 현탁액과 같은 많은 의약품은 비뉴턴 유체입니다. 다점 측정은 제제를 최적화하여 적절한 약물 전달과 안정성을 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다.
석유화학 산업에서는 원유와 정제 제품의 흐름 특성을 특성화하기 위해 다점 점도계 측정이 사용됩니다. 이 정보는 파이프라인 운송, 정제 공정 및 품질 관리에 필수적입니다.
결론
다점 점도계 측정을 수행하는 것은 유체의 흐름 특성에 대한 자세한 정보를 제공할 수 있는 귀중한 기술입니다. 이 블로그 게시물에 설명된 단계를 따르면 정확하고 안정적인 다중 지점 측정을 보장할 수 있습니다. 점도계 공급업체로서 당사는 점도 측정 요구 사항을 충족할 수 있도록 고품질 점도계 및 기술 지원을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
다점 측정용 점도계 구매에 관심이 있거나 당사 제품에 대해 질문이 있는 경우 언제든지 당사에 문의하여 자세한 논의를 받고 특정 요구 사항에 가장 적합한 솔루션을 찾아보십시오. 정확하고 효율적인 점도 측정을 위해 귀하와 협력하기를 기대합니다.
참고자료
- ASTM D2196 - 18, 회전 점도계를 이용한 비뉴턴성 재료의 유변학적 특성에 대한 표준 테스트 방법.
- Barnes, HA, Hutton, JF, & Walters, K. (1989). 유변학 소개. 엘스비어 사이언스.
- Bird, RB, Armstrong, RC, & Hassager, O. (1987). 고분자 액체의 역학: 제1권, 유체역학. 존 와일리 앤 선즈.