ウベローデ粘度計

ウベローデ型粘度計または懸濁レベル粘度計は、粘度を測定するための毛細管法を使用する測定機器です。^{[2] [3]高粘度の}セルロースポリマー溶液に推奨されます。この機器の利点は、得られた値が総容量に依存しないことです。この装置は、ドイツの化学者レオ・ウベローデ（1877-1964） によって開発されました。

ASTMおよびその他の試験方法は、ISO 3104、ISO 3105、ASTM D445、ASTM D446、ASTM D4020、IP 71、BS 188です。^{[4] [引用が必要]}

ウベローデ粘度計はオストワルド粘度計と密接な関係があります。どちらも U 字型のガラス器具で、片側にはリザーバー、もう片側には毛細管付きの測定球が付いています。液体はリザーバーに注入され、毛細管と測定球を通して吸い込まれます。液体は測定球を通って戻り、液体が 2 つの目盛りを通過するのにかかる時間で粘度が測定されます。ウベローデ装置には、毛細管の端から伸びて大気に開かれた 3 番目のアームが付いています。このようにして、圧力ヘッドは固定の高さのみに依存し、液体の総量には依存しなくなります。

粘度の決定はポアズイユの法則に基づいています。

${\displaystyle {\frac {dV}{dt}}=v\pi R^{2}={\frac {\pi R^{4}}{8\eta }}\left({\frac {-\Delta P}{\Delta x}}\right)={\frac {\pi R^{4}}{8\eta }}{\frac {|\Delta P|}{L}},}$

ここで、t は体積V が溶出するのにかかる時間です。この比率は、毛細管の半径R 、平均印加圧力P 、毛細管の長さ L 、および動粘度ηに依存します。 ${\displaystyle {\frac {dv}{dt}}}$

平均圧力ヘッドは次のように求められます。

${\displaystyle \Delta P=\rho g\Delta H\,}$

ここで、ρ は液体の密度、 g は標準重力、H は液体の平均水頭です。このようにして、流体の粘度を決定できます。

通常、液体の粘度は、ポリマーなどの分析対象物が溶解した液体と比較されます。相対粘度は次のように表されます。

${\displaystyle \eta _{r}={\frac {\eta }{\eta _{0}}}={\frac {t\rho }{t_{0}\rho _{0}}},}$

ここで、t ₀とρ _0は純粋な液体の溶出時間と密度である。溶液が非常に希釈されている場合、

${\displaystyle \rho \simeq \rho _{0}\,}$

いわゆる比粘度は次のようになります。

${\displaystyle \eta _{sp}=\eta _{r}-1={\frac {t-t_{0}}{t_{0}}}.\,}$

この比粘度は、固有粘度[η]を介して分析対象物質の濃度とべき級数で関係します。

${\displaystyle \eta _{sp}=[\eta ]c+k[\eta ]^{2}c^{2}+\cdots \,}$

または

${\displaystyle {\frac {\eta _{sp}}{c}}=[\eta ]+k[\eta ]^{2}c+\cdots ,\,}$

ここで は粘度数と呼ばれます。 ${\displaystyle {\frac {\eta _{sp}}{c}}}$

固有粘度は、粘度数を Y 軸切片として濃度の関数として測定することによって実験的に決定できます。