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。
