تاريخ مقياس اللزوجة الدوراني

يستخدم مقياس اللزوجة الدوراني الرقمي لقياس مقاومة اللزوجة للسوائل، ويستخدم على نطاق واسع لتحديد لزوجة السوائل المختلفة مثل الشحوم والطلاء والبلاستيك والأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل والمنتجات اللاصقة وما إلى ذلك.

مع تطور العلوم وتحسن الإنتاج الصناعي، اكتسب قياس لزوجة المواد أهمية بالغة، ويمكن استخدامه لتحديد لزوجة وسلوك تدفق السوائل البوليمرية. ولأن معظم البوليمرات تُصنّع وتُشكّل في ظروف تدفق لزجة، فإن إتقان قواعد الأداء يُعدّ أساسيًا في عملية إنتاج البوليمرات لتحديد لزوجتها.

يحتوي مقياس اللزوجة الحالي بشكل أساسي على عدة أنواع من النوع الأسطواني، والنوع المخروطي، والنوع ذو الألواح المتوازية.

تاريخ مقياس اللزوجة الدوراني

تعتمد طريقة قياس اللزوجة الدورانية، التي ابتكرتها عائلة أمريكية، على العلاقة الفريدة بين القص والمقاومة بين الدوار والسائل، مما يُتيح قياسًا جديدًا للزوجة. وقد صممت عائلة بروكفيلد أول جهاز في العالم لقياس اللزوجة الديناميكية، والذي يحمل اسم عائلتها، وهو جهاز قياس اللزوجة الدورانية المعروف اليوم باسم "برينل". ويُعدّ "برينل" اختصارًا لاسم عائلة بروكفيلد.

منذ ظهور أجهزة قياس اللزوجة ذات القرص الدوار، وبعد 75 عامًا من التطوير والتحسين، تحسّن أداؤها باستمرار. ثم ظهرت أجهزة DV-I وDV-II وDV-III تدريجيًا، مما أحدث تقدمًا كبيرًا في قياس اللزوجة. وهذا يجعل قياس اللزوجة لا يقتصر على قياس اللزوجة فحسب، بل يشمل أيضًا خصائص أخرى للسوائل، مثل خاصية الانسيابية.

وفي وقت لاحق، دخل مقياس اللزوجة الدوراني السوق الصينية ولعب دوراً كبيراً في تطوير صناعة البوليمرات في بلدي.

مقياس اللزوجة

مقياس لزوجة الأسطوانة

كما يوحي الاسم، يتكون السطح الخارجي من أسطوانة مسطحة القاع، تتوسطها أسطوانة أخرى في مركز المحور. بين الأسطوانة والشق، يوجد شقان متوازيان، ويتواجد سائل البوليمر داخل هذين الشقين. يتم تدوير الأسطوانة بواسطة منظم سرعة متغير باستمرار. تُعلق الأسطوانة على جهاز قياس القوة، وترتبط به بواسطة نابض. عند دوران الأسطوانة، يتدفق سائل البوليمر في الشق بفعل القص، حيث يعمل السائل الموجود داخل الأسطوانة على دفعها للدوران، حتى يتوقف الدوران بفعل عزم الدوران وقوة النابض. عندئذٍ، تدور الأسطوانة بزاوية معينة θ. عند الوصول إلى حالة التوازن، يستقر تأثير القص على السائل، وعندها يمكن استخدام عزم الدوران عند الأسطوانة وسرعة دورانها لحساب مجموع المواضع المختلفة في خط التماس الحلقي.

مقياس لزوجة الصفيحة الفقرية

تتكون الصفيحة الفقرية من جزء علوي وجزء سفلي دائريين، ويقع مركز الصفيحة الدائرية على نفس المحور. يسعى رأس المخروط إلى ملامسة الصفيحة الأصلية، وكلاهما قابل للدوران. يكمن الاختلاف في مقياس اللزوجة الأسطواني في أن مصهور البوليمر يقع في الشق المتكون بين المخروط والصفيحة الدائرية بزاوية θ. يؤدي دوران الصفيحة الدائرية إلى دوران المخروط بفعل السائل. في حالة توازن القص، يتوقف المخروط عن الدوران بعد زاوية معينة.

مقياس لزوجة الكرة الساقطة

تُعدّ طريقة الكرة الساقطة إحدى طرق قياس لزوجة البوليمرات، إلا أنها نادراً ما تُستخدم لقياس لزوجة المصهور. ويكمن قصورها في صعوبة الحصول على البيانات الأساسية، كالمجموع. فخلال حركة الكرة، لا تكون قيم Υ متجانسة في كل جزء من السائل، كما أن معالجة البيانات تُصبح معقدة. لذا، يصعب إجراء تحليل شامل، إذ يقتصر التحليل على أقصى معدل قصّ في محيط الكرة، والذي يُمكن تقديره بـ 3v/2R (حيث v سرعة سقوط الكرة، وR نصف قطرها). وعادةً ما يكون معدل القصّ في سوائل الجسم أثناء القياس أقل من 0.01 في الثانية، وتُعتبر مصهورات البوليمرات سوائل عند هذه المعدلات.