ウベローデ粘度計

ウッベローデ粘度計。1)充填チューブ 2)ベントチューブ 3)毛細管 4)フィーダーバルブ 5)測定バルブ 6)毛細管 7)レベルバルブ 8)リザーバー AB)タイミングマーク CD)最大/最小マーク^{[ 1 ]}

ウベローデ型粘度計または懸垂液面粘度計は、毛細管現象を利用して粘度を測定する測定器です。^{[ 2 ] [ 3 ]}高粘度のセルロース系ポリマー溶液に推奨されます。この装置の利点は、得られる値が総体積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 ]}

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字型のガラス容器で、片側にはリザーバー、もう片側には毛細管を備えた計量球が付いています。液体はリザーバーに注入され、毛細管と計量球を通して吸引されます。液体は計量球を通って戻り、2つの目盛りを通過するのにかかる時間で粘度を測定します。ウベローデ粘度計には、毛細管の先端から伸びて大気に開放された3本目のアームがあります。これにより、圧力ヘッドは液体の総量ではなく、一定の高さのみに依存します。

粘度の測定

• 
  ウベローデ粘度計の発明者、レオ・ウベローデ博士
• 
  ウベローデ粘度計を用いたポリマー溶液の粘度測定

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。この比は、毛細管半径R 、平均印加圧力P、毛細管長さ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、流体の粘度を決定することができます。

通常、液体の粘度は、分析対象物（例えばポリマー）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次のべき級数で関係している。

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

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。

参考文献

1. 「Viscoハンドブック：ガラスキャピラリー粘度計を使用した粘度測定の応用」ChemEurope。
2. ポリマー入門RJ Young ISBN 0-412-22170-5
3. 「ウベローデ粘度計」。
4. ASTMウベローデ粘度計