旋轉式轉子黏度計介紹
有趣比喻說明詳 細 說 明
旋轉式轉子黏度計是一種常見且廣泛使用的儀器，用於測量液體的黏度，也就是液體抵抗流動的內部摩擦力。它透過測量流體對旋轉轉子的阻力來計算黏度。這種儀器結構相對簡單、操作方便、價格也相對經濟實惠，因此在許多領域都得到廣泛應用。
介紹與工作原理 旋轉式轉子黏度計的基本原理是將一個浸入待測液體中的轉子，以一定的轉速旋轉。轉子表面與液體間產生相對磨擦力，這種阻力會使連接轉子與馬達的游絲產生扭轉角度。儀器通過測量轉子在液體中受到的阻力（扭矩或剪切應力），並透過校正後的換算公式將其轉換成黏度值。液體黏度越大，游絲扭轉角度越大，從而讀出黏度值。黏度值通常以帕斯卡秒 (Pa·s) 或毫帕斯卡秒 (mPa·s)，以及泊 (P) 或厘泊 (cP) 等單位顯示。
這種儀器適用於測量各種液態或半液態樣品的黏度，包括牛頓流體和非牛頓流體。針對非牛頓流體，可以透過改變轉子的轉速來分析其流變行為，例如剪切稀化、剪切增稠、觸變性等。
旋轉式黏度計主要有轉筒式、錐板式和平行板式等結構。常見的轉筒式由外部圓筒和內部圓柱體組成，液體置於兩者之間的狹縫中，通過旋轉圓筒產生剪切力，帶動圓柱轉動，根據轉矩和平衡角速度計算黏度。
主要功能 旋轉式轉子黏度計的主要功能是精確測量各種液體及半固體的動力黏度。更詳細的功能包括：
- 測量黏度值：這是最基本也是最重要的功能，範圍可從低黏度到高黏度物質。
- 分析流變特性：透過改變轉速，可以分析非牛頓流體的流變行為。部分機型可繪製黏度-剪切率曲線，分析觸變性、假塑性等。
- 品質控制：在生產過程中監控產品的黏度，確保品質的一致性。
- 研究與開發：用於新產品的配方開發、材料性質研究等。
- 溫度控制：部分機種搭配恆溫水浴或帕爾帖效應控溫裝置，可以在不同溫度下測量黏度，研究溫度對黏度的影響。
- 數據記錄與分析：部分機種具有數據儲存、輸出、以及連接電腦進行分析的功能。
- 自動化測量：部分機種可以進行程式化控制，實現自動化測量流程。
- 適用於多種流體：可用於牛頓流體和非牛頓流體的測量。
- 具備自動轉子檢測和速度調整功能：減少測量錯誤。
- 內建數位水平儀：確保儀器水平，提升測量精度。
- 支援多種轉子快速更換：適合不同樣品黏度範圍。
- 可追溯性強：符合國際標準（如 BS、ISO、ASTM）。
- 自動量程偵測與錯誤提示功能。
使用方式 使用旋轉式轉子黏度計通常包含以下步驟和注意事項：
- 儀器準備：
- 確保黏度計放置在穩固水平的檯面上，部分機種有內建水平儀，需調整至水平狀態。
- 根據待測液體的黏度範圍，選擇合適的轉子。通常儀器會提供多種不同尺寸和形狀的轉子。低黏度樣品用小號轉子及高轉速，高黏度樣品用大號轉子及低轉速。
- 將轉子安裝到黏度計的轉軸上，確保固定牢固。
- 準備適量的待測樣品，倒入樣品容器中。樣品容器的尺寸應符合儀器要求。
- 確保樣品均勻無氣泡。
- 樣品測量：
- 將裝有樣品的容器放置在黏度計下方的工作平台上，調整高度使轉子浸入樣品中。轉子浸入的深度必須符合儀器說明書的規定，通常樣品液面需要達到轉子軸上的刻線位置。
- 避免在轉子浸入過程中產生氣泡，若有氣泡附著在轉子上，可能會影響測量結果。可以傾斜緩慢地浸入轉子來減少氣泡產生。
- 設定合適的轉速。轉速的選擇會影響測量結果，特別是非牛頓流體。通常建議從低轉速開始嘗試。確保選擇合適的轉子和轉速，使儀器的讀數在有效範圍內（通常建議在滿量程的 10% 至 90% 之間）。
- 設定溫度（如需）、測量時間等參數。
- 啟動黏度計，讓轉子旋轉。
- 等待讀數穩定。指針式黏度計需要等待指針擺動穩定，數位式黏度計則會顯示穩定的黏度數值。
- 記錄讀數，包括黏度值、轉速、使用的轉子型號以及樣品溫度（如果需要）。
- 如果需要分析流變特性，可以改變轉速並重複測量。非牛頓流體需多次測量不同剪切率下的黏度以繪製完整曲線。溫度敏感樣品需預平衡至測試溫度。
- 確保轉子在旋轉過程中不接觸容器壁或底部。
- 注意樣品的溫度，黏度通常會隨溫度變化。
- 測量後處理：
- 測量完成後，停止黏度計。
- 移開樣品容器，小心地卸下轉子。
- 立即清洗轉子和樣品容器，避免殘留樣品乾涸。清洗時應使用適合樣品性質的溶劑，並避免刮傷轉子表面。
- 將儀器歸位，並做好清潔保養。
- 定期對黏度計進行校正，以確保測量結果的準確性。使用標準黏度液進行零點與量程校準。維護要點包括定期校準（建議每半年一次）、避免轉子碰撞變形。
應用樣品 旋轉式轉子黏度計適用於測量各種液態或半液態樣品的黏度，包括但不限於：
- 食品工業：飲料、牛奶、醬料（番茄醬、美乃滋）、蜂蜜、食用油、優格、果醬、糖漿等。用於優化巧克力黏度以確保塗層均勻，監控醬料穩定性。
- 化學工業：油墨、塗料、膠黏劑、樹脂、聚合物溶液、化學藥品、石油產品、潤滑油等。用於檢測樹脂固化過程、塗料流平性。
- 製藥工業：藥品溶液、懸浮液、乳膏、凝膠、糖漿、乳劑等。用於確保注射液黏度符合輸注要求，凝膠藥劑的流變特性分析。
- 化妝品業：乳液、乳霜、洗髮精、沐浴乳、面膜、凝膠等。
- 電子工業：電子漿料、焊錫膏、光阻劑等。
- 紡織工業：染料、漿料等。
- 建築材料：瀝青、塗料、密封膠等。
- 石油工業：油品、溶劑、潤滑油、原油等。用於潤滑油黏度等級認證、原油輸送管道設計參考。
- 特殊流體：觸變性膠體（如牙膏）、剪切稀化材料（如番茄醬）。
- 聚合物溶液及熔體。
應用行業 基於其廣泛的適用性，旋轉式轉子黏度計被廣泛應用於以下行業：
- 食品飲料。
- 化學工業。
- 石油化工。
- 製藥。
- 化妝品。
- 電子製造。
- 紡織。
- 塗料油墨。
- 建築材料。
- 科研機構 / 教育與研發單位（大學、實驗室）。
- 品質檢測單位。
- 石化與潤滑油產業。
價格範圍 旋轉式轉子黏度計的價格範圍非常廣泛，依品牌、型號、功能及配件不同而有較大差異。大致的價格區間（台灣市場參考）如下：
- 入門款/級（基礎功能）：約 NT$ 70,000。具備基本測黏功能、少量轉子。
- 標準款/中階級（具備較多功能）：約 NT$ 150,000。具備 LCD顯示、自動計算、基本記錄功能。中高端產品（人民幣）：約 20000至 40000元。
- 高階款/專業款/高端科研級（具備精密的控制和分析功能）：約 NT$ 200,000 - NT$ 450,000 以上。具備溫控系統、觸控螢幕、數據傳輸、可程式控制、多點測試、自動樣品盤等功能。工業級（高精度、溫控）約 $5,000–$15,000 美元。高端科研級（全自動、多模組）可達 $20,000–$50,000 美元。
價格主要取決於以下因素：
- 功能和規格：高階型號通常具有更多功能（如溫度控制、數據記錄、自動化測量、觸控螢幕），價格較高。溫控模組、自動進樣配件會顯著提高價格。
- 精度和準確度：精度和準確度更高的儀器通常價格也更高。
- 品牌和製造商：知名品牌（如 Brookfield、Fungilab、IKA、Anton Paar）和具有良好聲譽的製造商的產品通常價格較高。歐美品牌通常高於亞洲品牌。
- 是否具有特殊附件：例如超低黏度測量套件、小樣品測量套件、恆溫控制系統等，都會增加整體價格。
- 數位或指針式：數位式黏度計通常比指針式黏度計價格高。
您可以根據您的具體需求、應用領域和預算，向相關儀器供應商諮詢，以獲取更準確的報價。
旋轉式轉子黏度計在品質控制與研發中具關鍵地位，尤其在需要精準流變數據的領域（如奈米流體開發），投資時需綜合評估長期需求與擴展性。
