粘度

粘度測定と応用

粘度は、流動する液体の抵抗を記述する流体の重要な特性であり、流体内の内部摩擦と関係しています。 最も一般的な流動挙動は、せん断力に応答して流体の層が互いに動く、せん断流動です。この外力はせん断応力の形をとり、流体の単位面積に作用する力として定義されます。その結果として、せん断速度という、サンプルの厚さ方向にわたって速度勾配が生じます。この過程に関連するせん断粘度または動的な粘度は、以下に示すようにせん断速度に対するせん断応力の比によって与えられます。 

粘度の図

非ニュートン性流体

多くの単純な流体はニュートン性に分類され、その粘度は加えられるせん断の量には依存しません。この例として、水と単純な炭化水素が挙げられます。 例えば、気泡、液滴、粒子、ポリマーが含まれることによって流体が複雑になるにつれ、流体の挙動はより複雑な挙動をとり、粘度が加えられるせん断の量に依存する非ニュートン性の応答を示すことがあります。これらの種類の流体は一般的に構造化流体または複雑流体と呼ばれ。 

このような非ニュートン性挙動は、練り歯磨き、マヨネーズ、塗料、化粧品、セメントなどといった多くの工業製品と商用製品で一般的です。通常はシェアシニング流体であってせん断速度の増加とともに粘度は減少しますが、一部の非常に構造化された流体ではシェアシックニング(せん断速度の増加ともに粘度が増加)が発生することがあります。 

粘度の応用 

多くの製品では、低いせん断速度で粘度を高くして沈降やスランピング(重力による滑り落ち)を防ぐ必要がありますが、高いせん断速度では粘度を低くして塗布や加工を容易にする必要があります。したがって、このような材料の粘度を説明するには、1点の粘度測定では不十分であり、一定範囲のせん断速度やせん断応力、または少なくとも目的の加工や塗布に関連するせん断速度で粘度を測定する必要があります。 非ニュートン性流体は、降伏応力、チクソ性、粘弾性などの他の現象も示すことがあり、材料の挙動と製品性能に大きな影響を及ぼします。

粘度グラフ

分散に関連するその他の粘度パラメータには、相対粘度、比粘度、固有粘度があり、溶液(または分散液)の粘度に対する溶質(または分散相)による寄与の指標となります。これらのパラメータは、OMNISECゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)システムで使用されるような粘度検出器(示差粘度計)を使用すると最も容易に決定することができます。

OMNISEC

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世界最先端のマルチ検出器GPC/SECシステム

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