צמיגותו של חומר הינה מדד למידת ההתנגדות שלו לעיוות הדרגתי הנובע ממאמצי גזירה או מתיחה. נוזל בעל צמיגות הנמוכה מזו של מים נהוג להיחשב כנוזל דליל ואילו נוזל שמציגותו עולה על זו של מים נחשב צמיג. צמיגות דינמית של זורם מבטאת את התנגדותו למאמצי הגזירה בזורם, כאשר שכבות סמוכות נעות במקביל אחת לשנייה במהירויות שונות. יחידת המידה של צמיגות (SI) היא פסקל*שנייה (Pa·s) , אשר אקוויולנטית ל-(N·s)/m2 או ל- kg/(m·s) . מים בטמפ' של 20°C הם בעלי צמיגות של 0.001002 Pa·s , לעומת שמן מנוע טיפוסי שהוא בעל צמיגות של 0.250 Pa·s לשם ההשוואה. יחידת המידה של cgs לצמיגות דינמית היא פואז (poise ), אשר לרוב מבוטאת כסנטיפואז (cP) . מים בטמפ' של 20°C הם בעלי צמיגות של 1.0020 cP . ויסקומטרים סיבוביים מושתתים על העיקרון שמומנט הסיבוב הדרוש לסיבוב אובייקט בתוך נוזל הינו פונקציה של צמיגותו של אותו נוזל. ויסקומטרים אלה למעשה מודדים את המונמט הדרוש לסיבוב של דיסקה בתוך נוזל במהירות ידועה.
מהי צמיגות?
-צמיגות של חומר הוא פרמטר שמתאר את מידת זרימת החומר,
לדוגמא זרימה של מים של מים מהירה משל שמן וזרימה של שמן מהירה משל דבש.
הטמפרטורה משפיעה על הצמיגות:הזרימה של דבש תהיה מהירה יותר כאשר מחממים את הדבש.
באיזה תעשיות בודקים צמיגות?
-מדידות של צמיגות שימושיות מאד בתעשיית המזון,הקוסמטיקה,השמנים והדלקים ועוד.
ליצרנים חשובה שזרימת החומר תישאר זהה:
ליצרן של שמפו חשוב שזרימת החומר שיוצא מהפקק של הבקבוק השמפו תהיה זהה,ליצרן של קטשופ חשוב שזרימת הקטשופ
תישאר זהה ושהייצור ישאר זהה היום ועוד חודש ועוד שנה.
ליצרן של קרמים שמקבל חומר גלם מהספק שלו חשוב שחומר הגלם-השמן יגיע עם
אותה זרימה כדי שהייצור של הקרם שלו יישמר חזרתי -זהה כל פעם.
יצרן מזון רוצה שחומרי הגלם שלו—חומרי המוצא יהיו בעלי זרימה זהה.
היצרנים בודקים צמיגות של חומרי הגלם ושל התוצרים שלהם במהלך הייצור וכמובן של המוצר הסופי.
שיטות לבדיקת צמיגות?
יש מספר שיטות למדידה של צמיגות:
-מדידה קינמטית ע"י מדידת זמן הזרימה בצנרת זכוכית בטמפרטורה מסויימת.(שימושי בתעשיית הדלקים)
מדידה עם ויסקומטר-ע"י בדיקת המומנט(כוח ההתנגדות) הדרוש לשמור על מהירות סיבוב קבועה.
עיקרון העבודה של ויסקומטר:
ויסקומטר זהו מנוע עם ספינדל בקצה (הדומה לבוחש עילי עם פרופלור בקצה),
הויסקומטר שומר על מהירות קבועה ומודד מה הכוח שנדרש לשמור על אותה מהירות,
ככל שהחומר צמיג יותר ידרש יותר כוח לשמור על אותה מהירות.
לויסקומטר מספר ספינדלים בקטרים שונים,
ככל שהחומר צמיג יותר הספינדל בקוטר קטן יותר,
ככל שהחומר דליל יותר יש צורך בספינדל עם קוטר גדול יותר כדי לייצר מומנט גדול יותר.
לויסקומטר יש מספר מהירויות: אפשרות לקבוע את מהירות הסיבוב,בד"כ 4 מהירויות קבועות או מהירות משתנה.
יחידות מדידה של צמיגות-"סנטיפואז"
יחדות הצמיגות שמתארות את זרימת החומר נקראות סנטיפואז ומוגדרות עבור מדידה ב-25 מעלות צלזיוס:
זרימה של מים 1 סנטיפואס(חומר ניוטוני-אם נשנה את קוטר הספינדל ואת המהירות,כוח ההתנגדות-הצמיגות לא תשתנה,
רוב החומרים לא ניוטוניים)
זרימה של חלב מלא 2 סנטיפואז
זרימה של שמן זית 56 סנטיפואז
זרימה של שמן קנולה 46 סנטיפואז
זרימה של דבש 2,000-10,000 סנטיפואז
זרימה של קטשופ 5,000-20,000 סנטיפואז
זרימה של חמאת בוטנים 100,000-10,000,000 סנטיפואז
טווחי מדידה:
ויסקומטר בודק צמיגות בטווחים של:
LOW
MEDIUM
HIGH
לא ניתן לבדוק עם ויסקומטר חומרים בצמיגות גבוהה מאד:
חומרים שאם תכניס אצבע לתוך החומר ותוציא אותה החור לא יתמלא.(הויסקומטר יסתובב על חלל ריק כאילו הצמיגות נמוכה).
בחירת ויסקומטר(קוטר,מהירות,טמפרטורה):
השאלה הראשונה היא האם הבדיקה היא עצמית או השוואתית.
אם בודקים השוואתית לדוגמא בהשוואה ליצרן של חומר הגלם,יש לברר עם יצרן חומר הגלם את קוטר הספינדל ואת מהירות הסיבוב
שבו עשה את בדיקת הצמיגות ובהתאם לבחור ויסקומטר מתאים עם אותו קוטר ואותה מהירות,(וכמובן את טמפרטורת העבודה).
אם הבדיקה היא עצמית יש להחליט על מהירות וקוטר ובהתאם לבחור ויסקומטר מתאים.
הויסקומטרים הזולים הם בד"כ עם טווח מדידה מוגבל ודיוקים נמוכים.
צמיגויות של תרכובות נוזליות:
צמיגויות של נוזלים (בטמפ' 25°C):
דוגמאות לערכים של צמיגות בסנטיפואז
מים 1 סנטיפואז
חלב 3-4 סנטיפואז
שמן קנולה 1,000סנטיפואז
דבש 10,000 סנטיפואז
שוקולד למריחה 25,000סנטיפואז
קטשופ 50,000 סנטיפואז
חרדל 70,000סנטיפואז
קרם שמנת 100,000 סנטיפואז
חמאת בוטנים 250,000סנטיפואז
מטרות של מדידת צמיגות
מדידת צמיגות מלמדת על זרימת החומר והיא מדד עקיף לאחידות ואיכות המוצר.
מדידת צמיגות היא שיטה רגישה לאבחון וקביעת תכונות של חומרים:משקל מולקולרי,התפלגות של משקל מולקולרי,גודל חלקיקים והתפלגות של גודל חלקיקים,ריכוזים ודרגות הרכב.
מדידת צמיגות מאפשרת להעריך את היכולת של החומר להתאים ליישום, 'יכולת ציפוי', 'יכולת ריסוס', יכולת הדפסה וכו'.
מדידת צמיגות מאפשרת מעקב אחר תהליכי תגובה כימיים (פילמור, נקודת קצה של עיבוי).
מדידת צמיגות משמשת בבקרת איכות וניטור ובקרה של תהליכי ייצור ומוצרים סופיים.
מדידת צמיגות תומכת במחקר על שינויים ביכולת הזרימה והשפעותיהם בהתבסס על תכשירים כימיים ותוספים.,
מאפשרת לבדוק יעילות מכנית ולטפל בחום.
מד צמיגות נייד
ה-VT-06 הוא בין מדי הצמיגות הניידים הבודדים הקיימים בעולם,מהיר ומדוייק.
המידות מוצגות באופן מיידי בתצוגה דיגיטלית. יחידת הקריאה והבדיקה הקלה, בשילוב עם חיי סוללה ארוכים, הופכים את מד והצמיגות VT-06 הידני למתאים היטב לעבודה ארוכה במפעל, במעבדה או בתנועה.
דיוק מעבדה בשטח וברצפת המפעל-מזון,שמנים,דיו,פרמצבטיקה וכימיקלים.