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ウベローデ粘度計の使い方とは？

粘度計は、さまざまな液体粘度を測定する計器の総称として使われる名称です。一方で、一言で粘度計といってもその種類にはさまざまなものがあり、大きくは毛細管粘度計・落球粘度計・回転粘度計の3種類に分類されます。そして、そのうち毛細管粘度計についてはさらに細かくその種類を分類することができ、そのうちのひとつに「ウベローデ粘度計」があります。
そんなウベローデ粘度計は、計測用の球形部を備えた細管と液溜部分がつながったU字型をしたガラス製品の形状をしているのが一般的です。その使い方としては、まず液溜部分に測定した液体を導入し、逆側から注射器などを使って細管や計測球形部に液体を満たします。無事試料溶液で内部を満たすことができたら入り口側をすべて開放し液体を自然落下させ、球形部の上下に刻印された標線の間を液体が通過する時間を計測します。その際にはこの時間が粘度の目安となり、時間からの粘度の算出には定数検定表を使います。

ウベローデ粘度計の特徴とは？

このような使い方をするウベローデ粘度計の構造的な特徴としては、細管の下端部に大気解放された第2の管が接続されている、という点があげられます。この管があるがゆえに測定中は細管部が液溜めの液体と完全に切り離され、圧力水頭が液体の高さの実に依存して器具内の液体容積に影響されることのない仕組みを実現しています。つまり、ウベローデ粘度計の使い方の特徴として、測定時に試料の量を一定にする必要がありません。それゆえに、希釈しながら粘度の測定を行えるという特徴があり、別名希釈粘度計とも呼ばれます。
ただし、使用するウベローデ粘度計の種類によってその詳細は異なりますが、最低限必要な試料の量の下限値が存在する点には注意が必要です。また、測定する試料や知りたい粘度の精度にもよりますが、試料を一定温度に保つための高温水槽やストップウォッチの準備が必要になる場合もあります、なお、そのような際にはストップウォッチを組み込んだ専用の高温水槽なども販売されているのでそちらの利用を検討するのがおすすめです。

まとめ

さまざまな液体の粘度を測定する装置である粘度計にはさまざまな種類が存在します。その中のひとつ毛細管粘度計の一種である「ウベローデ粘度計」は、非常にシンプルなU字型のガラス製の粘度計です。そしてそのシンプルな構造通りその使い方もとてもシンプルな点がその大きな魅力です。なお、その詳細は使用するウベローデ粘度計の仕様にもよりますが、基本的に試料の量を一定にすることなく希釈しながら測定を行うことができます。

b型粘度計の原理について

b型粘度計は、液体中で円盤や円筒を回転させて円盤や円筒に働く粘性抵抗トルクを測って被測定物の粘度を測定する計器です。粘度計の名前に付いているｂは、ブルックフィールドの頭文字であります。
ローターとスプリングと目盛り板が組み合わさったものを、被測定物の液体中にローターを浸してモーターを回すと、これらの機器は一緒に回転しようとします。

液体に全く粘度がなければすべてが一緒に回転しますが、粘性があるとローターの回転に抵抗が生じて抵抗トルクが発生し、スプリングがひねられます。ローターに働く液体の粘性抵抗トルクと、ひねられたスプリングが元に戻ろうとする復元トルクが、お互いに釣り合う位置までよじれたまま全体が回ります。この時によじれた分が目盛り板に表示され、被測定物であるものの粘度を測ることが可能になります。液中を回る物体は液体の粘度が大きいほど粘性による力が強く働く、という法則をもとにb型粘度計ができました。

実際の計測とその他の計測方法について

実際の粘度計では、目盛り板と指針も一緒に回転してしまっては値を読み取ることが不可能ですので、クランプ機構をつけてよじれた状態をクランプすることによって、回転を停止させて値を読み取っていますが、構造も簡易であり使い方も簡単であるので、常に一定粘度を持つ低分子の液体の粘度測定に向いています。オイルや水などの流体の計測には、この方式の原理と使い方が最適であります。ポリマー材料やアスファルトなどのゼリー状のもので、条件によって数値が変化してしまうような高分子の被測定物には向いておらず、原理と使い方が異なるE型の機器を使うべきです。回転させて撹拌し続けるような使い方をすると、撹拌の運動エネルギーが熱に変化してしまい温度が上昇し粘性度合いが変化するので、このような試料の計測にもE型が適します。
測定したい試料の性状や分子量を基準にして測定器を選び、見た目がサラサラであるのか、簡単には流れないようなゼリー状であるのかが粘度計の判断の目安です。

まとめ

測定値は、cgs単位系ではcp(センチポアズ)やcps(センチポイズ)などの単位です。また、粘度はμ(ミュー)と表記され、その単位はmks単位系ではPa・s(パスカル秒)です。
粘度計の使い方は、測定物と機器とを横方向の無駄な力が加わらないように設置し、粘度が全く分からなければ最高粘度域の測定設定とします。測定し始めたら順次、低粘度域の設定に変えていき、目盛り板のフルスケール近くになるような組み合わせになるまで測ります。ゼロ付近の表示は誤差が大きくなり、正確な測定をする使い方ではありません。

ブルックフィールド粘度計は仕組みを踏まえて使うことが大切

ブルックフィールド粘度計は流体の流動抵抗がバネに及ぼした力をトルクで表す仕組みを持つ粘度計であり、その値を係数をもとに粘土値に換算できる仕組みになっています。ブルックフィールド粘度計はトルクレンジが10％から100％のものに対応していて、10％未満でなければ安定して正確な数値を計測することが出来ます。ブルックフィールド粘度計を使う上ではその仕組みを把握しておく必要があります。
ブルックフィールド粘度計はモーターによってスピンドルを回転させ、流動抵抗によってバネがねじれる仕組みになっています。そのねじれをトルクセンサーで計測することで詳しい粘度が分かります。粘度を測定するためにはビーカーを用意する必要があります。ビーカーのサイズは内径が8.25㎝以上、高さが12.1㎝以上であることが求められます。また、LVやRVのモデルの場合にはガードレグという機器を取り付けた上で計測します。

ブルックフィールド粘度計を使用する際の流れ

オートゼロ後のトルクが0.3以内になっていることを確認し、計測に入っていきます。ブルックフィールド粘度計を使うときにはトルクを低、中、高という順番で変更します。液温が安定している状態で計測をすることが大切です。計測を開始するとスピンドルが回転します。スピンドルが回り始めた直後は数値が安定しないのでしばらく待ちます。スピンドルが5回転以上したときに測定をすると誤差が少なくなります。
記録するのは回転数、適温、標準液の基本粘度値です。ブルックフィールド粘度計は使い方を間違えると正確な数値を計測できません。スピンドルがゆがんで回っていると数値にブレが起こる点に注意しておきましょう。使い方は製品ごとに少しの違いがありますが、用意すべきビーカーや全体の流れはほとんど同じです。校正周期は1か月から3か月となっていて、月に1度計測することで製品の安定性を確保することが出来ます。使い方は難しくありませんが慎重な作業が必要となります。

まとめ

ブルックフィールド粘度計はオーソドックスな粘度計の1つであり、使い方も簡単なので様々な業者が使用しています。使い方だけでなく、ビーカーのサイズやガードレグの有無なども気を付ける必要があります。粘度計には水準器がついていてここにのせることで水平な状態を保つことが出来ます。スピンドルの軸がずれてしまうと誤差を生じやすくなるので、ブルックフィールド粘度計で計測するときには粘度計側の性能についても確認することが大切です。

微量差圧式粘度計は使い方が簡単

粘度計には様々な種類がありますが、微量差圧式粘度計はその中でも使い方が簡単なので誰もが使いやすいのが特徴です。微量差圧式粘度計を使うにはまず、差圧を測定したい2つの箇所を選択します。その2つの箇所をビニールチューブでつなぎ、装置の本体とも接続することで計測できる状態になります。その状態を維持したまま差圧を読み取るだけで完了です。粘度計によって針の動きを読み取るタイプと、デジタル表示で数字を確認するタイプがあります。いずれの場合でも操作は難しくありません。

デジタル式の微量差圧式粘度計の場合にはパソコンにデータを取り込むことが出来るものが多く、業務の効率を高める上で非常に役立ちます。専用のソフトウェアと連携させることにより、簡単に解析結果を確認することも可能です。そのためには事前に微量差圧式粘度計とパソコンを連動させておく必要があり、ツールなどをダウンロードすることも重要となります。

微量差圧式粘度計を使う際のポイント

微量差圧式粘度計の使い方は簡単ですが、使う上で気を付けておくべくポイントもいくつかあります。その1つ目は水平状態を保つということです。流体はその入れ物や机などの形状により、水平でない状態になることがあります。水平でない状態で計測を行ってしまうと本来とは異なる粘度が計測されてしまうこともあるので、確実に水平になるように設置しましょう。水平器などを使用して微調整を行うことも有効です。2つ目のポイントは試料の温度を一定に保つことです。物体には温度が上がるにつれて膨張するという性質があります。温度が一定に保たれていないと、測定結果に誤差が生まれてしまうなど精度に影響が出てしまいます。

使い方が間違っていると微量差圧式粘度計の故障に繋がります。正確な位置にビニールチューブが接続されているかを確認し、機器ごとに設定された時間を守って計測を行うことが測定結果の精度を維持するために重要となっています。

まとめ

微量差圧式粘度計の使い方は各メーカーの製品ごとに少し異なる部分がありますが、基本的には共通しています。装置本体との接続と数値の読み取りさえ正確に行っていれば、測定上のミスが起こることはほとんどありません。ただし、長期にわたって使用している微量差圧式粘度計の場合には、故障などによって精度に変化が生まれることもあります。定期的なメンテナンスを行い、正確な計測が出来るように整えておくことが重要となります。