Sistemi e prodotti vernicianti per l'edilizia

La viscosità

Franco Lucherini, consulente in chimica delle vernici.

Il quesito
Sulle schede tecniche, tra le caratteristiche Pv, il dato relativo alla viscosità è riportato in vari modi. Talvolta viene riportato il valore della viscosità in Poises o in Pa·s (Pascal secondo) e spesso è definita come «liquido tixotropico». Altre volte, in particolare negli smalti viene espressa in secondi. Qual è il significato di queste espressioni?

Definizione della viscosità
In pratica la viscosità è la forza che si oppone allo scorrimento dei liquidi. Immaginiamo di avere un liquido compreso tra due piastre, delle quali una mobile, posta alla distanza X. Applicando una forza F tangenziale sulla piastra superiore, questa scorrerà alla velocità V. Se s’immagina il liquido diviso in tanti strati paralleli, questi si muoveranno con velocità decrescenti con l’aumentare della distanza dalla piastra superiore, a causa degli attriti interni (fig. 1). La velocità di ogni strato infinitesimale è funzione della distanza dalla piastra mobile. Il rapporto V/X (in termini differenziali dv/dx) rappresenta il gradiente di scorrimento, cioè la differenza di velocità tra due strati adiacenti.

Figura 1

Il gradiente viene indicato con γ ed è espresso in s-1 essendo il rapporto tra una velocità V in e una distanza X. La forza di taglio F che agisce su un’area A, viene indicata con τ ed è espressa in Pa (1 Pascal = 1 N/m2 = 10 dine/cm2). La viscosità, indicata con η è definita come il rapporto tra la forza di taglio e la velocità di scorrimento:

η = τ/γ

L’unità di misura, nel sistema internazionale è il Pa·s (Pascal al secondo). Spesso si esprime la viscosità, nel sistema cgs, in Poise, simbolo P (1 Pa·s= 10P e quindi 1mPa·s= 1cP). Questa è denominata «viscosità dinamica». Si definisce anche la «viscosità cinematica» che è data dalla viscosità dinamica diviso la densità del fluido e si misura in m2.
Tipi di scorrimento
Quando all’aumentare della forza di taglio il gradiente di scorrimento aumenta proporzionalmente si dice che il liquido ha un comportamento newtoniano, cioè la viscosità rimane costante (fig. 2). Quando all’incremento della forza di taglio corrisponde un incremento superiore del gradiente, si ha un aumento di viscosità e si dice che il liquido è pseudoplastico (fig 3). Se il comportamento è contrario il liquido si dice dilatante ed è di interesse minimo nel settore dei Pv. In un liquido pseudoplastico al cessare della forza di taglio si ha un ritorno immediato allo stato iniziale, ma se questo ritorno avviene in un tempo più o meno lungo il comportamento si definisce tixotropico (fig.4).

La risposta
Il dato riportato in s si riferisce al tempo di efflusso del Pv attraverso il foro di una coppa. Per avere una validità la coppa deve essere standardizzata e il metodo di riferimento è la norma Iso 2461. Dal tempo in s è possibile risalire alla viscosità cinematica. L’uso delle coppe è valido solo per liquidi newtoniani. Le idropitture sono, normalmente, liquidi tixotropici quindi la dizione riportata in scheda, è puramente indicativa. La viscosità delle idropitture si misura con viscosimetri rotazionali nei quali si varia la forza mediante il diametro della girante, immersa nel liquido, e il relativo numero di giri al minuto. La viscosità viene data in Pa·s, ma è necessario specificare le condizioni di prova e il viscosimetro affinché il valore abbia una validità nel confronto con prodotti similari.

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