Эта удивительная тиксотропность | Полезное своими руками
Тиксотропия (тиксотропность, тиксотропное свойство) — это резкое повышение текучести вещества при механическом воздействии. Яркий пример из жизни — цементный раствор.
Если вы когда-нибудь замешивали ведро раствора, то наверняка замечали, что пока его мешаешь, он жидкий и текучий. Но стоит только оставить его в покое на некоторое время, как он становится очень густым. Даже миксер в него уже не так-то просто погрузить. Если вывалить ведро раствора на пол, то он так и останется лежать горкой. Но если создать некоторое вибрирующее воздействие на эту кучку при помощи шпателя, то раствор охотно растекается и затекает даже в маленькие щели.
Другой пример — трясина. В детстве у меня был печальный опыт общения с грязевым болотом. Отчетливо помню странное ощущение: пока ты не двигаешься, болото тебя не всасывает, ты ему не нужен. Но стоит только начать активные действия (я пытался ухватиться за какой-то кустик неподалеку), как тут же опора под ногами исчезает и ты начинаешь погружаться в грязь все глубже и глубже. Эх, если бы не подоспевшие на помощь товарищи, не писать бы мне эти строки…
В общем, смысл понятен. В состоянии покоя тиксотропное вещество очень вязкое (иногда почти твердое), но в процессе встряхивания, разбалтывания, размешивания, перетекания и т.п., вещество резко разжижается и сохраняет свое жидкое и текучее состояние до тех пор, пока его опять не оставят в покое на какое-то время. На молекулярном уровне это объясняется непрочными межмолекулярными связями, которые легко разрушаются под воздействием внешней силы. Но как только эта сила исчезает, связи снова начинают восстанавливаться и вещество дубеет.
Самым популярной тиксотропной добавкой является пирогенная двуокись кремния. Она должна быть в виде очень мелкой фракции — коллоидной (т.е. речной песок не подойдет). Такой мелкодисперсный порошок можно получить только в результате химической реакции. Например, взаимодействием четыреххлористого кремния с водяным паром.
Для получения диоксида кремния в домашних условиях можно взять разбавленный водой канцелярский силикатный клей (который представляет собой не что иное, как раствор силиката натрия в воде) и плеснуть туда немного уксусной или лимонной кислоты. В результате реакции получается кремниевая кислота, тут же распадающаяся на воду и диоксид кремния, который и выпадает в осадок.
Именно двуоксись кремния является стабилизирующим компонентом обычных малярных и типографских красок, который придает им свойство прочно держаться даже на вертикальных поверхностях.
Промышленность выпускает эту добавку под торговым названием «Аэросил».
В этом видео продемонстрированы свойства тиксотропной жидкости (водный раствор, а точнее — суспензия диоксида кремния):
Другие известные вещества, обладающие тиксотропными свойствами: мед, майонез, желатиновые растворы, кетчуп (пробовали ли вы когда-нибудь вылить кетчуп из бутылочки? Вот-вот!), некоторые кремы для бритья, горчица и… все. Я больше не знаю, а вы?
К слову сказать, тиксотропность кетчупу, соусам и майонезам придает добавка особых загустителей — раствора гуаровой (E412) или ксантановой (E415) камеди. Содержание этих пищевых добавок обычно не превышает 1%.
Тиксотропные свойства, материалы — применение и назначение
С развитием строительной отрасли, развивается и лакокрасочная промышленность. Ученые-химики постоянно работают над изобретением новых лакокрасочных материалов с улучшенными свойствами. На рынке ЛКМ постоянно появляются новинки, благодаря которым открываются новые возможности в строительном и ремонтном деле. Так, относительно до недавнего времени все строительные и ремонтные работы велись только в определенных условиях влажности и в очень небольших температурных пределах. Однако, уже сегодня существует множество технологий и веществ, которые позволяют вести разного рода работы даже в условиях лютого холода или знойной жары. Это касается как лакокрасочных материалов, так и строительных. Например, бетон для заливки фундамента или плитки нельзя использовать, если температура воздуха снижается ниже определенного предела, так как это чревато тем, что вода, которую добавляют для приготовления раствора, может замерзнуть и бетон застынет не правильно, что в дальнейшем будет влиять на его качество, а также прочность конструкции. Однако, при добавлении некоторых химических материалов и использовании правильной технологии становится возможным применять бетон во время строительства при более низких температурах. Поэтому, современные дома могут возводиться круглый год, тем самым значительно сокращая сроки строительства и внутренней отделки.
Ниже представлено видео с наглядным примером как применяется тиксотропная смесь.
Характеристики лакокрасочных и строительных материалов
Каждый материал, применяемый во время ремонта или строительства, обладает своими специфическими свойствами, которые определяют область его применения. Например, раствором, предназначенным для горизонтальных поверхностей, будет сложно покрыть вертикальную стену, и виной тому свойства. Таким образом, при выборе материалов для ремонта и строительства, необходимо обращать внимание на следующие характеристики:
- вязкость;
- тиксотропность;
- жизнеспособность;
- срок годности;
- параметры сушки;
- вес жидкого слоя;
- сухой остаток;
- укрывистость;
- растекаемость;
- прозрачность;
- блеск
- и многое другое, в зависимости, какой материал необходим: краска, лак, или же грунтовка и шпатлевка.
При работе с вертикальными, наклонными и потолочными поверхностями очень важную роль играет такое свойство материала, как тиксотропность. Если термин тиксотропия перевести дословно, то получится, что это изменение во время прикосновения (от греч. thixis — прикосновение и trope — поворот, изменение). Грубо говоря, это способность дисперсных смесей (ждкость + измельченная плотная фаза) восстанавливать предел своей текучести во врем покоя, т.е. когда на смесь нет никаких механических воздействий. Стоит обратить внимание, что тиксотропность — это способность пластичных тел становится жидкими, а не наоборот — способность жидких тел застывать или затвердевать. Как видим, тиксотропность напрямую связана с вязкостью.
Таким образом, тиксотропные смеси отлично подходят для нанесения вертикальных, наклонных и потолочных поверхностей. Благодаря своим свойствам, они не растекаются, не образовывают подтеков, в связи с чем, их можно наносить без опалубки. Учитывая все вышеперечисленное, можно сказать, что работа со смесями тиксотропного типа простая и удобная.
Есть несколько способов нанесения тиксотропных смесей. Как и любые другие материалы, их можно наносить как вручную, так и механизированным методом. Если тиксотропные смеси наносятся на поверхности вручную, то применяются следующие материалы:
- кельма;
- шпатель;
- кисть и др.
При нанесении механизированным способом используются штукатурные станции, а также методы сухого или мокрого торкретирования.
Тиксотропные свойства
Как уже было выяснено, любые материалы с тиксотропными свойствами под механическим воздействием из гелеобразного или густого состояния превращаются в жидкие. После прекращения на них механического воздействия есть некоторый промежуток времени, когда тиксотропные материалы остаются в жидком состоянии. Это обусловлено предельным значением сдвига, которое вызывает переход тиксотропных материалов из густого состояния во временно текучее. Чтобы сохранить какое-то время текучее состояние данных материалов, необходимо постоянно поддерживать это максимальное значение сдвига. В это время их необходимо успеть нанести на поверхность, иначе по окончанию механического воздействия и истечению времени, когда материалы жидкие, они приобретает свое первоначальное состояние.
Тиксотропные свойства напрямую зависят от качественного и количественного состава дисперсной фазы вещества. Таким образом, на тиксотропность материала влияют следующие параметры:
- максимальная эффективная вязкость;
- минимальная эффективная вязкость;
- предельное напряжение сдвига, о котором уже шла речь.
Тиксотропные материалы
Тиксотропные свойства, как правило, присущи консистентным смазкам, лакам, краскам, различным растворам и смесям, а также некоторым пищевым продуктам (например, желатин или крахмал).
Если говорить о лакокрасочных материалах, то, по мнению специалистов, краски и лаки с тиксотропными свойствами всегда высококачественные, с ними достаточно легко работать, а кроме того, такие ЛКМ не нуждаются в пробном окрашивании достаточно обратить внимание на то, как краска льется из банки. По мнению специалистов, тиксотропная краска из банки в другую емкость должна переливаться как только что скаченный свежий мед густой и плавной струей.
Также в отличие от просто густых лакокрасочных материалов, тиксотропные лаки и краски не дают осадок в банке. Благодаря своим тиксотропным свойствам, такие лаки и краски отлично держатся на инструментах для окрашивания поверхностей (кисточках и валиках), а также не оставляют подтеков, о чем уже шла речь ранее.
Учитывая все вышесказанное, тиксотропные лакокрасочные материалы имеют преимущество перед теми ЛКМ, у которых данные свойства отсутствуют.
Ниже представлена таблица с свойства основных тиксотропных добавок, применяемых в лакокрасочных материалах.
Химический состав | Наименование | Марка фирма | Свойства и основные области применения |
Гидрогенизированное касторовое масло, модифицированное полиамидным олигомером | Тиксотрол | Тиксотрол ST «Nl Chemicals» | В ЛКМ на основе алкидных, эпоксидных, хлор- и циклокаучуковых, полиуретановых олигомеров. В толстослойных покрытиях из дорожных, строительных, порошковых красок |
Тиксцин Е «Nl Chemicals» |
То же | ||
Неорганическая модификация касторового масла | Тиксотрол G-ST «Nl Chemicals» | То же, за исключением алкидных ЛКМ | |
Минерал монтмориллонит, модифицированный различными органическими добавками | Бентониты | Бентон SD-1 «Nl Chemicals» | Плотность 1470 кг/м3, насыпная масса 0,24 г/см3. От неполярных до слабополярных сред, содержащих преимущественно алифатические растворители. В ЛКМ на основе алкидных олигомеров, печатных красках на основе минерального масла |
«Nl Chemicals» | |||
Бентон SD-3 «Nl Chemicals» | Плотность 1600кг/м , насыпная масса 0,305г/см3. Активны в широком диапазоне полярностей. В ЛКМ на основе алкидных, акриловых, хлор- и циклокаучуковых ПО. В красках с цинковым порошком, дорожных покрытиях | ||
Бентон 27 «Nl Chemicals» | В эпоксидных ЛКМ (с растворителем) в полиэфирных, полиуретановых, алкидных и виниловых ПО | ||
Бентон 34 «Nl Chemicals» | В битумных, хлор- и циклокаучуковых ПО, печатных, дорожных и маркировочных ЛКМ | ||
Бентон 37 «Nl Chemicals» | В кремнийорганических ЛКМ и других | ||
Коллоидный синтетический диоксид кремния с содержанием SiO299,8% | Аэросилы | АМС (ТУ 6-18-12-80, Украина) |
Гидрофобность 99,3%, рН=5/7 |
(ГОСТ 14922-77): А-175 А-300 А-380 |
рН=3,6 / 4,3, удельная поверхность 175+/-25м2/г Удельная поверхность 300 30 м2/г Удельная поверхность 380+/-40 м2/г |
||
R805 | pH = 3,5/5,5, содержание SiO2более 99,8 % удельная поверхность 150 +/- 25м2/г средний размер частиц 12 мкм | ||
R974 | pH = 3,5/5,5, содержание SiO2более 99,8% удельная поверхность 170+/-20м2/г средний размер частиц 12мкм | ||
R972 | pH = 3,5+/-5,5, содержание SiO2более 99,8 % удельная поверхность 180 +/- 25м2 /г средний размер частиц 16 мкм |
Нередко тиксотропные свойства путают с псевдопластичностью. Несмотря на то, что свойства вроде похожи, на самом деле они принципиально разные. Так, псевдопластичность обусловлена потерей вязкости веществом при временном напряжении сдвига, в то время как тиксотропность позволяет веществу потерять вязкость через некоторый временной промежуток при постоянном воздействии на него.
Тиксотропные грунты
Термин тиксотропность используют для обозначения одного интересного физико-химического явления. Заключается оно в том, что некоторые вещества становятся более разжиженными в результате определенных механических воздействий, а когда наступает покой, они наоборот – увеличивают свою вязкость. В лакокрасочных материалах это свойство проявляется как способность ЛКМ не образовывать подтёков.
Такие уникальные свойства не остались незамеченными производителями грунтовок – химических веществ, наносимых на поверхность объекта подготовленного к покраске или другой обработке. Таким образом, на рынке появились тиксотропные грунты, которые довольно быстро завоевали популярность у потребителей.
Тиксотропные грунты и их свойства
- Весьма низкая вязкость. В связи с этим, исключается образование подтеков на обработанной площади даже в в том случае, если речь идет о ее вертикальном расположении.
- Данное вещество довольно быстро высыхает, что ощутимо ускоряет общий ход работ.
- Не желательно проводить работы в непроветриваемом помещении с высоким уровнем влажности, так как воздействие влаги замедляет процесс закрепления грунта.
- Не обладает неприятным или токсичным запахом.
- Адгезионные свойства этого химического вещества очень высоки.
- Данный грунт имеет высокий уровень устойчивости к механическим воздействиям.
- Характеризуется низким расходом вещества на м².
Тиксотропные грунты завоевали благосклонность многих потребителей благодаря своим практическим преимуществам и довольно демократичной цене. Наша компания может предоставить полный спектр консультаций и услуг всем тем, кто заинтересовался данным грунтовочным веществом.
Среди нашего ассортимента ЛКМ Вы найдёте полиуретановый лак, акриловый грунт, полиуретановый грунт для дерева, грунт изолятор, полиуретановую эмаль, акриловый лак.
Также у нас можно купить лак для шпона, лак для фасада кухни, лак для столешницы на кухне, лак полиуретановый матовый и глянцевый.
Тиксотропные грунты
Под понятием тиксотропность подразумевается способность ЛКМ уменьшать вязкость от механического воздействия и увеличивать вязкость в состоянии покоя. Данное название произошло от греческого слова thixotropy, где thixis означает прикосновение, а trope — поворот, изменение. Тиксотропные грунты обладают свойствами такого физико-механического явления, когда происходит разжижение состава при встряхивании или размешивании с последующим восстановлением структуры при отсутствии любых действий. В составах лкм тиксотропность сказывается на отсутствии подтёков при нанесении.
Характеристики тиксотропных грунтов
Перед покупкой стоит учесть свойства тиксотропных грунтов:
- Довольно низкая вязкость и, как результат, отсутствие подтеков на вертикальной поверхности.
- Быстрая скорость высыхания.
- Хорошая шлифуемость.
- Высокая адгезия.
- Устойчивость к механическим воздействиям.
Тиксотропные грунты пользуются постоянным спросом у потребителей, что обусловлено их практическими преимуществами и довольно доступной ценой. Компания «МКЛ» готова помочь вам с выбором необходимого лакокрасочного состава, внедрить технологии на производство и стать надёжным партнёром. Звоните 8 (831) 215-12-86!
Тиксотропные грунты купить в Нижнем Новгороде
Компания «МКЛ» предлагает тиксотропный грунт купить с доставкой по Нижнему Новгороду и области. В нашем каталоге вы найдёте только проверенные временем брэнды из России и Европы. Продукция успешно прошла испытания не только в лабораторных условиях, но и на практике в руках пользователей, что позволило товарам прочно закрепиться на рынке и стать лицом своей марки. Собственный колеровочный центр решит проблему подбора цвета. Служба контроля качества даёт гарантию надёжности продукции из нашего каталога. Наличие собственной технологической лаборатории позволяет нам предлагать индивидуальные решения, проводить испытание новых лакокрасочных материалов, отработку методов нанесения. Оформите заказ онлайн, а на все возникшие у вас вопросы готов ответить наш менеджер по телефону 8 (831) 215-12-86!
Тиксотропный ремонт бетона от А до Я технология работ материалы цены
НАЗНАЧЕНИЕТиксотропный ремонт бетона, подверженного динамическим и статическим нагрузкам, ремонтными составами Resmix 610 и Resmix 605 на объектах транспортного, гидротехнического и гражданского строительства с целью соблюдения требований ГОСТ 31384-2008 “Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии”.
ТИКСОТРОПНЫЙ РЕМОНТ БЕТОНА: ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТПодготовка основанияТребования к бетонной и железобетонной поверхности перед нанесением ремонтного тиксотропного состава:
- прочное основание, способное нести нагрузку;
- отсутствие разрушенных и отслаивающихся элементов;
- отсутствие веществ (пыль, грязь, масла, жир, краска, ржавчина), снижающих прочность сцепления ремонтного состава с основанием;
- шероховатая поверхность.
Разрушенные, отслаивающиеся элементы и вещества, снижающие сцепление тиксотропного раствора с основанием очищаются механическим способом, водо- или пескоструйной установкой.
При нанесении ремонтного состава на гладкие и/или не впитывающие поверхности, а также при наличии арматуры, для повышения прочности сцепления и противокоррозионной защиты применяется Resmix 600. Укладка тиксотропного раствора Resmix 610 и Resmix 605 выполняется на влажную, не высохшую поверхность адгезионной грунтовки.
Технологии работ для подготовки основания:
В случае хорошо подготовленной и шероховатой поверхности, не требующей применения грунтовки, перед ремонтом бетона основание необходимо предварительно увлажнить. Сильно впитывающие влагу основания увлажняются за несколько раз. Поверхность перед нанесением тиксотропного ремонтного состава должна быть влажной, без блеска.
Тиксотропный ремонт бетона: методика работТиксотропные растворы Resmix 610 и Resmix 605 наносятся вручную (мастерком, кельмой, шпателем) или при помощи растворонасоса методом мокрого торкретирования с последующим заглаживанием, толщиной от 6 до 50 мм.
При нанесении толщиной более 50 мм, тиксотропный состав наносится в 2 слоя. Второй и каждый последующий слой Resmix 610 и Resmix 605 наносится только тогда, когда первый слой схватился, но не затвердел. Толщина нанесения при выравнивании локальных дефектов до 100 мм.
Для создания финишной чистовой отделки применяется ремонтная шпаклевка Resmix 650.
Уход за поверхностью при ремонте бетонаНеобходимо обеспечить влажный уход за нанесенным участком тиксотропного состава при ремонте бетона, для предотвращения быстрого высыхания поверхностного слоя и опасности образования трещин в течение 24 часов при нормальных условиях, а при воздействии прямых солнечных лучей и ветра в течение 48 часов.
Для защиты поверхностного слоя тиксотропного состава рекомендуется применять специальный пленкообразующий состав (кюринг) – Resmix NB или Resmix NB-W.
ТИКСОТРОПНЫЙ РЕМОНТ БЕТОНА – ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ:Акриловый лак ALCEA 9903 прозрачный, тиксотропный
Двухкомпонентный прозрачный акриловый лак ALCEA 9903-15**, высокопрочный, тиксотропный.(цена указана за комплект: лак 9903-15** = 25 л., отвердитель 9909-0699 = 5 л.*, разбавитель DPUR 2000 = 5 л.)
* Примечание: отвердитель 9909-0699 поставляется в фасовке 5 л., необходимое количество для получения готовой системы — 2,5 л, соблюдая пропорции 100:10.
Прозрачный акриловый лак ALCEA 9903-15** является высокопрочным, тиксотропным. Тиксотропные свойства лака позволяют избежать подтёков при нанесении на вертикальные поверхности — двери, мебельные фасады. Также этот лак является самогрунтующимся, его можно использовать в качестве грунта, что в целом упрощает технологию обработки поверхностей.
Степени блеска в наличии на складах Вудсток: 10 gloss (артикул: 9903-1501), 20 gloss (артикул: 9903-1502) и 30 gloss (артикул: 9903-1503).
Отличительные особенности лака ALCEA 9903: Может использоваться как хорошо шлифующийся грунт и как финишный лак. Идеально подходит для светлых и слегка окрашенных пород дерева.
Область использования: Прозрачный акриловый лак, подходит для открыто- или закрытопористой отделки плоских панелей или готовой мебели. Рекомендуется для выбеленного с помощью перекиси водорода дерева.
Технические данные.
- плотность, кг/л: 1,088 (± 0,02)
- вязкость: 25 (± 2) сек
- сухой остаток к весу: 25 (± 2) %
- жизнеспособность, 20°С: 5 часов
- блеск (в наличии): 10, 20 и 30 gloss
Приготовление смеси: 9903-**** — 100 частей, 9976-0699 — 10 частей, DPUR 2000 — 20-30 частей, к весу или объёму.
Информация о применении.
- метод нанесения: распыление или налив
-
рекомендуемый расход: 140-180 г/м2 на слой
-
количество слоёв: 2 или 3 слоя
- полное высыхание: 4 часа (при 20° C)
- хранение: 12 месяцев, в закрытых контейнерах при максимальной температуре 30°C
Акриловый лак ALCEA 9903 прозрачный, тиксотропный
Двухкомпонентный прозрачный акриловый лак ALCEA 9903-15**, высокопрочный, тиксотропный.(цена указана за комплект: лак 9903-15** = 25 л., отвердитель 9909-0699 = 5 л.*, разбавитель DPUR 2000 = 5 л.)
* Примечание: отвердитель 9909-0699 поставляется в фасовке 5 л., необходимое количество для получения готовой системы — 2,5 л, соблюдая пропорции 100:10.
Прозрачный акриловый лак ALCEA 9903-15** является высокопрочным, тиксотропным. Тиксотропные свойства лака позволяют избежать подтёков при нанесении на вертикальные поверхности — двери, мебельные фасады. Также этот лак является самогрунтующимся, его можно использовать в качестве грунта, что в целом упрощает технологию обработки поверхностей.
Степени блеска в наличии на складах Вудсток: 10 gloss (артикул: 9903-1501), 20 gloss (артикул: 9903-1502) и 30 gloss (артикул: 9903-1503).
Отличительные особенности лака ALCEA 9903: Может использоваться как хорошо шлифующийся грунт и как финишный лак. Идеально подходит для светлых и слегка окрашенных пород дерева.
Область использования: Прозрачный акриловый лак, подходит для открыто- или закрытопористой отделки плоских панелей или готовой мебели. Рекомендуется для выбеленного с помощью перекиси водорода дерева.
Технические данные.
- плотность, кг/л: 1,088 (± 0,02)
- вязкость: 25 (± 2) сек
- сухой остаток к весу: 25 (± 2) %
- жизнеспособность, 20°С: 5 часов
- блеск (в наличии): 10, 20 и 30 gloss
Приготовление смеси: 9903-**** — 100 частей, 9976-0699 — 10 частей, DPUR 2000 — 20-30 частей, к весу или объёму.
Информация о применении.
- метод нанесения: распыление или налив
-
рекомендуемый расход: 140-180 г/м2 на слой
-
количество слоёв: 2 или 3 слоя
- полное высыхание: 4 часа (при 20° C)
- хранение: 12 месяцев, в закрытых контейнерах при максимальной температуре 30°C
Тиксотропный материал — обзор
3.2 Сбор данных
Первым шагом является сбор соответствующей информации для процесса, включая технологическую схему, информацию о продукте и заполнение типовой анкеты, как показано в таблице 13.2.
Знание наиболее важного аспекта процесса может помочь в иногда трудном процессе выбора. Например, требование очень сухого продукта со строгими уровнями примесей предполагает фильтрующую центрифугу.Продукт со скоростью подачи 150 галлонов в минуту, не требующий промывки, позволил бы нам создать центрифугу для непрерывного осаждения.
Простая воронка Бюхнера показывает быструю, среднюю или медленную фильтрацию. Медленно фильтрующие материалы, которые содержат чрезмерное количество частиц, проходящих через фильтровальную бумагу, будут иметь субмикронные размеры и их трудно улавливать в системе фильтрации. Следовательно, следует рассмотреть возможность использования центрифуги для осаждения.
Может произойти явление, называемое «растрескивание корки», которое будет очевидно в этом простом тесте.Не все материалы демонстрируют это. Это зависит от поверхностного натяжения продукта и его тенденции к усадке при обезвоживании. Аморфные тиксотропные материалы демонстрируют это больше, чем твердые твердые тела.
Если кек растрескивается, необходимо поддерживать уровень жидкости наверху кека перед промывкой, чтобы предотвратить вытекание промывных жидкостей. Грубую оценку коэффициента промывки, галлонов промывки на фунт сухого осадка, также можно сделать в лаборатории. Фильтровальный пирог, полученный на воронке Бюхнера, будет иметь определенные характеристики; продукт может иметь определенную кристаллическую структуру или быть более аморфным.Исследования под микроскопом покажут форму частиц, что будет полезно при пробных запусках. Игольчатые кристаллы, например, могут легко ломаться при высоких скоростях заполнения, а во время выгрузки на корзиночной центрифуге с плугом тромбоциты имеют тенденцию скапливаться в сжимаемых слоях и могут лучше подходить для осаждения, чем для фильтрации. Распределение частиц по размерам поможет в этом анализе, а также необходимо для выбора ткани.
Сжимаемость кека — это способность кекса уменьшать свой объем, т.е.е. пористость при приложении напряжения. Образовавшаяся лепешка покажет увеличение гидравлического сопротивления. Это не обязательно вызвано средним изменением пористости, так как градиент пористости может возникать из-за перераспределения твердого материала. Жесткие гранулированные частицы имеют тенденцию быть несжимаемыми и хорошо фильтруются даже с толстыми лепешками. Легко деформируемые материалы, такие как аморфные или тиксотропные материалы, хорошо реагируют на механическое давление или работу с тонкими корками.
Лабораторные центрифуги с пробирками могут определить, существует ли разница плотностей между двумя фазами, достаточная для рассмотрения седиментации в качестве альтернативы.Если есть резкое разделение, то же можно ожидать и в полевых условиях. Можно также ответить на следующие вопросы. Твердые частицы оседают или плавают? Твердая фаза гранулирована или аморфна? Какая влажность? Характеристики твердых частиц указывают на требуемую конструкцию разгрузки твердых частиц, например, спираль в декантерах или дисковых центрифугах, проточные форсунки или настенные клапаны.
Лабораторная центрифуга также может моделировать работу фильтрующей центрифуги и проверять характеристики продукта, скорость фильтрации и требования к промывке.Можно также попробовать различные фильтровальные ткани, используя только однолитровые образцы.
Обобщив эти данные, можно теперь обсудить приложение с поставщиками или консультантами, имеющими опыт работы с центрифугами, чтобы упростить процесс выбора. Пилотные испытания на заводе могут проводиться с использованием 10–25 галлонов на предприятии поставщика или с помощью арендуемого устройства для испытаний на предприятии. При наличии достаточного количества материала рекомендуются полузаводские испытания, поскольку можно использовать больше данных для масштабирования. Производителей оборудования следует задавать вопросом о том, как они масштабируются, зависит ли это от объема, площади фильтровальной ткани и т. Д., и какой точности можно ожидать. Решающее значение для успеха испытания имеет репрезентативность образца навозной жижи. Это особенно важно для процессов ферментации, которые меняются со временем, и испытания на заводе в разумных масштабах могут быть обязательными.
Использование центрифуги может иметь явные преимущества по сравнению с фильтром, например, более осушающий продукт или более эффективное разделение. Это будет зависеть от приложения. Тем не менее, могут быть приложения, в которых появляется несколько центрифуг или даже несколько типов центрифуг из небольших испытаний, чтобы получить аналогичные результаты по качеству продукта.В конечном итоге решение будет зависеть от «работоспособности», то есть от установки, обслуживания и повседневной эксплуатации. Для этих целей настоятельно рекомендуется, чтобы завод потратил время и относительно небольшие капитальные затраты на арендуемую единицу для проведения заводских испытаний продукта.
Арендуемые производственные единицы могут эксплуатироваться, взяв побочный поток из существующего процесса. Это облегчает сравнение нового оборудования с существующим производством. Стоимость аренды на один месяц составит примерно три процента от закупочной цены испытательного оборудования; кредит на часть арендной платы обычно предоставляется при покупке производственного помещения.Сроки аренды могут быть ограничены, однако возможны варианты аренды.
Определение тиксотропии по Merriam-Webster
thix · ot · ro · py | \ thik-ˈsä-trə-pē \: Свойство различных гелей становиться жидкими при нарушении (например, при встряхивании). … Говорит, что разжижение крови можно объяснить с помощью явления, называемого тиксотропией.Некоторые вещества, в том числе некоторые виды майонеза, обычно представляют собой густые гели, но их можно мгновенно разжижить при встряхивании или перемешивании. — Нью-Йорк Таймс
Почему я не могу точно измерить вязкость тиксотропной жидкости с помощью чашки Zahn? — Часть II
В части I этой серии мы рассмотрели некоторые проблемы, связанные с процессом измерения вязкости в чашке, и начали рассматривать основы вязкости жидкости как средство объяснения источника этих проблем.В этой статье мы продолжим обсуждение с довольно сложной темой: тиксотропия.
Тиксотропные материалы
Оказывается, помимо кинематической и динамической вязкости жидкости делятся на две дополнительные категории для описания их вязкого поведения: ньютоновские и неньютоновские. Очевидно, это дань уважения сэру Исааку, но разница в этих обозначениях описывает определение тиксотропии — так что давайте начнем с этого…
Ньютоновские жидкости — это жидкости, вязкость которых не зависит от сдвига.Хотя чаще всего упоминается вода, другим хорошим примером является моторное масло, вязкость которого вы хотите сохранить при напряжении сдвига (например, между двумя металлическими частями, такими как поршневое кольцо и цилиндр в двигателе), чтобы обеспечить смазку, чтобы сохранить детали от износа друг друга.
Неньютоновские жидкости, с другой стороны, изменяют вязкость в зависимости от приложенного к ним сдвига. Этим объясняется почти все остальное! Практически все покрытия, герметики, клеи и другие жидкости сложной рецептуры, используемые в современных промышленных процессах, демонстрируют «чувствительность к сдвигу».
Что такое сдвиг?
Сдвиг происходит в жидкости, когда к ней прилагается сила. Эта сила может быть силой тяжести (как в нашем примере с водой и медом в Части I этой серии), или она может исходить от поршня, лопасти или крыльчатки насоса, когда мы проталкиваем жидкость через трубу или шланг. Сдвиг также создается на стенке трубы или шланга, поскольку жидкость снаружи прилипает к внутренней поверхности, а остальная жидкость протекает мимо нее внутри. Жидкость также «сдвигается», когда она проходит через отверстие, такое как регулятор давления, или сопло аппликатора, такого как пистолет или колокол, или отверстие в дне чашки Zahn!
Для тиксотропной жидкости, разжижающей сдвиг, когда напряжение или сдвиг в жидкости увеличивается до , ее вязкость уменьшается на .
Примечание автора. Есть несколько материалов, которые действительно становятся толще при воздействии на них нагрузок — они называются дилатантными (загущающими при сдвиге) жидкостями. Но они довольно редкие. Вероятно, наиболее распространенной является смесь простого кукурузного крахмала и воды, которую часто называют «Облек» (из популярного рассказа доктора Сьюза «Варфоломей и Облек»). Погуглите, чтобы узнать больше. Есть несколько действительно забавных видео!
Всю концепцию, вероятно, легче понять на визуальном примере.На рисунке 1 показана характеристика ньютоновской жидкости. Как мы видим, даже несмотря на то, что сдвиг увеличивается, вязкость жидкости остается неизменной.
Однако поведение неньютоновских жидкостей немного сложнее. Как показано на рисунке 2, кривая сдвига (показанная красным на верхнем графике) увеличивается нелинейным образом. Он увеличивается быстрее в начале и выравнивается в конце. Это довольно типично для промышленных процессов дозирования жидкостей. Но что действительно интересно, так это поведение жидкости при увеличении сдвига, как показано зеленой кривой на нижнем графике.
Для удобства он разбит на зоны, чтобы облегчить понимание. Зона 1 (первый ньютоновский диапазон) показывает вязкость при низком уровне сдвига. В этих условиях вязкость остается стабильной. Но по мере увеличения сдвига он начинает влиять на тиксотропный материал, и мы видим, что вязкость резко падает в ответ на сдвиг в переходном диапазоне. Это обратно пропорциональный ответ, но у него есть свои пределы. Наступает момент, отмеченный входом в зону 2 (второй ньютоновский диапазон), где увеличение сдвига больше не влияет на вязкость жидкости.
Проблема возникает, когда вы пытаетесь управлять своим процессом в области перехода между двумя ньютоновскими диапазонами. Здесь небольшие изменения сдвига вызывают довольно большие изменения вязкости, которые могут значительно повлиять на результат вашего процесса.
Опять же, это может быть использовано в ваших интересах…
Время восстановления
Предположим, ваш материал представляет собой покрытие, распыляемое через отверстие на деталь. При распылении вязкость уменьшается за счет сдвига, создаваемого отверстием.Когда она попадает в деталь, низкая вязкость позволяет жидкости легко «вытекать». Но на этом этапе сдвига жидкости больше нет. В результате он поднимается вверх по кривой назад через переходный диапазон, достигая более высокой вязкости первого ньютоновского диапазона, в этот момент поток практически прекращается. Это называется «восстановлением». Это жидкость, возвращающаяся в свое «несрезанное» состояние. Продолжительность этого процесса называется «Время восстановления» и может измеряться секундами, минутами или, в некоторых случаях, даже часами.
Итак, как все это связано с размерами чашки?
Мы продолжим обсуждение этого вопроса в последней части этой серии…
1 — Графики любезно предоставлены Sofraser
Научный подход к использованию тиксотропного цемента | Journal of Petroleum Technology
Статьи форума JPT ограничены 1 500 словами, включая 250 слов для каждой таблицы и рисунка, или максимум двумя страницами в JPT. Статья Форума может содержать предварительные результаты или выводы расследования, которые представляют собой предварительные результаты или выводы расследования, которые автор должен был опубликовать до завершения полного исследования; он может содержать общую техническую информацию, не требующую публикации в виде полной статьи.Все статьи Форума подлежат утверждению в редакционной газете. Все статьи Форума подлежат одобрению редакционной комиссией.
Письма в редакцию публикуются в разделе «Диалог» и могут охватывать технические или нетехнические темы. SPE-AIME оставляет за собой право редактировать буквы по стилю и содержанию.
Введение
Тиксотропные цементы используются в нефтяном месторождении в течение многих лет. Эти шламовые системы решают серьезные проблемы потери циркуляции и сжатия.проблемы были решены этими системами жидкого навоза. Однако много раз, когда тиксотропные цементы были необходимы для сложных ситуаций с цементированием. Вместо этого были выбраны более обычные суспензии. Это предпочтение обычным растворам было вызвано в основном опасениями по поводу использования тиксотропных цементов, которые проявляют уникальные физические свойства и никогда не были полностью объяснены. Кроме того, не существует определенного набора рекомендаций по использованию тиксотропных цементов.
Определение
Тиксотропные цементные растворы в прошлом описывались как суспензии, которые остаются текучими при сдвиге.но прошло в виде суспензий, которые остаются текучими при резке. но которые сразу же начинают образовывать гель, когда прекращается сдвиг. Более полное и точное определение состоит в том, что хорошая тиксотропная суспензия — это суспензия, которая легко смешивается, но которая быстро увеличивает вязкость как при комнатной температуре, так и при забойной температуре, когда скорость сдвига приближается к нулю. Кроме того, это увеличение вязкости происходит неоднократно, поскольку скорость сдвига попеременно увеличивается и уменьшается.
Лабораторные испытания и результаты
Для сравнения реологические свойства обычно используемого 12.Были измерены легкие суспензии плотностью 5 фунтов / галлон и типичный тиксотропный цемент плотностью 12,5 фунтов / галлон. Идентичные процедуры при 120 град. F были использованы для обеих суспензий. процедуры при 120 град. F были использованы для обеих суспензий. Рис. 1 и 2 сравнивают характеристики напряжения сдвига и скорости сдвига для двух суспензий. Напряжение сдвига значительно увеличивается для тиксотропной суспензии по мере увеличения скорости сдвига (рис. 1). Обратите внимание, что значения напряжения сдвига сохраняют одну кривую в течение примерно 20 минут, а затем резко возрастают.Это выравнивание типично для тиксотропных суспензий, и его важно помнить при использовании этих суспензий в полевых условиях.
Как и ожидалось, реологические свойства были важны для прогнозирования свойств текучести обеих суспензий и указали на относительное сопротивление суспензий сдвигу при различных скоростях сдвига в разное время. Связанные с динамикой скважины, эти значения указывают на напряжение сдвига, необходимое для инициирования и поддержания движения суспензии, пока цемент находится в трубе и в пласте.
Цемент можно закачивать в трубу, если суспензия не останавливается более 20 минут. По прошествии более 20 минут суспензия станет неподвижной. Кроме того, суспензию можно было останавливать и перекачивать поочередно несколько раз, и при этом она оставалась тиксотропной, как показали гелевые испытания.
Упрощенное математическое объяснение
Тиксотропные цементные растворы действуют аналогично жидкостям, известным как пластики Бингема. Пластмассы Bingham имеют два свойства, которые описывают эти жидкости: (1) предел текучести, тау, свойства, описывающие эти жидкости:
предел текучести, тау и
пластическая вязкость, ед.
JPT
P. 344
Тиксотропная механика в мягких гидратированных скользящих поверхностях
Urueña, JM, Pitenis, AA, Nixon, RM, Schulze, KD, Angelini, TE, Sawyer, GW: Размер сетки контроль флуктуационной смазки полимеров в гидрогелях Gemini. Биотрибология. 1 — 2 , 24–29 (2015). https://doi.org/10.1016/j.biotri.2015.03.001
Артикул Google Scholar
Reale, E.R., Dunn, A.C .: Смазка на основе пороупругости в границах раздела гидрогелей. Мягкая материя. 13 , 428–435 (2017). https://doi.org/10.1039/C6SM02111E
Артикул Google Scholar
McGhee, EO, Pitenis, AA, Urueña, JM, Schulze, KD, McGhee, AJ, O’Bryan, CS, Bhattacharjee, T., Angelini, TE, Sawyer, GW: Измерения контакта на месте динамика в зависимости от скорости трения гидрогеля.Биотрибология. 13 , 23–29 (2017). https://doi.org/10.1016/j.biotri.2017.12.002
Артикул Google Scholar
Ким Дж., Данн А.К .: Мягкие гидратированные скользящие поверхности раздела как сложные жидкости. Мягкая материя. 12 , 6536–6546 (2016). https://doi.org/10.1039/C6SM00623J
Артикул Google Scholar
Гонг, Дж. П .: Трение и смазка гидрогелей? его богатство и сложность. Мягкая материя. 2 , 544 (2006). https://doi.org/10.1039/b603209p
Артикул Google Scholar
Данн А.К., Сойер У.Г., Анджелини Т.Э .: интерфейсы Близнецов в водной смазке с гидрогелями. Трибол. Lett. 54 , 59–66 (2014). https://doi.org/10.1007/s11249-014-0308-1
Артикул Google Scholar
Судре, Г., Урде, Д., Кузен, Ф., Кретон, К., Тран, Ю.: Структура поверхностей и границ раздела гидрогелей поли ( N, N -диметилакриламид). Ленгмюра. 28 , 12282–12287 (2012). https://doi.org/10.1021/la301417x
Артикул Google Scholar
Денисин А.К., Прюитт Б.Л .: Настройка диапазона жесткости полиакриламидного геля для применения в механобиологии. ACS Appl. Матер.Интерфейсы 8 , 21893–21902 (2016). https://doi.org/10.1021/acsami.5b09344
Артикул Google Scholar
Чен, Л. Б., Зукоски, К. Ф., Акерсон, Б. Дж., Хэнли, Х. Дж. М., Страти, Г. К., Баркер, Дж., Глинка, К. Дж .: Структурные изменения и ориентационный порядок в раздробленной коллоидной суспензии. Phys. Rev. Lett. 69 , 688–693 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.688
Артикул Google Scholar
Перре Д., Локат Дж., Мартиньони П .: Тиксотропное поведение при сдвиге мелкозернистого ила из Восточной Канады. Англ. Геол. 43 , 31–44 (1996). https://doi.org/10.1016/0013-7952(96)00031-2
Артикул Google Scholar
Диву Т., Гренар В., Манневиль С .: Реологический гистерезис в мягких стекловидных материалах. Phys. Rev. Lett. 110 , 018304 (2013). https://doi.org/10.1103 / PhysRevLett.110.018304
Артикул Google Scholar
Барнс, H.H.A., Барнс, А .: Тиксотропия — обзор. J. Механизм неньютоновской жидкости. 70 , 1–33 (1997). https://doi.org/10.1016/S0377-0257(97)00004-9
Артикул Google Scholar
Мьюис, Дж., Вагнер, Нью-Джерси: Тиксотропия. Adv. Коллоидный интерфейс Sci.147–148, 214–227 (2009). https://doi.org/10.1016/j.cis.2008.09.005
Артикул Google Scholar
Вей, Ю., Соломон, М.Дж., Ларсон, Р.Г .: Количественная нелинейная тиксотропная модель с растянутой экспоненциальной реакцией в нестационарных сдвиговых потоках. J. Rheol. 60 , 1301–1315 (2016). https://doi.org/10.1122/1.4965228
Артикул Google Scholar
Тоорман, E.A .: Моделирование тиксотропного поведения плотных связных суспензий осадка. Реол. Acta. 36, , 56–65 (1997). https://doi.org/10.1007/BF00366724
Артикул Google Scholar
Сестак, Дж., Зитны, Р., Хуска, М .: Простые реологические модели пищевых жидкостей для проектирования процессов и оценки качества. J. Food Eng. 2 , 35–49 (1983). https://doi.org/10.1016/0260-8774(83)
-5Артикул Google Scholar
Питенис, А.А., Уруэнья, Дж. М., Шульце, К. Д., Никсон, Р. М., Данн, А. К., Крик, Б. А., Сойер, В. Г., Анджелини, Т. Э .: Флуктуационная смазка полимера в границах раздела гидрогелей Gemini. Мягкая материя. 10 , 8955–8962 (2014). https://doi.org/10.1039/C4SM01728E
Артикул Google Scholar
Кии, А., Сюй, Дж., Гонг, Дж. П., Осада, Ю., Чжан, Х .: Гетерогенная полимеризация гидрогелей на гидрофобных субстратах.J. Phys. Chem. B. 105 , 4565–4571 (2001). https://doi.org/10.1021/jp003242u
Артикул Google Scholar
Курокава Т., Гонг Дж. П., Осада Ю. Влияние субстрата на топографические, эластичные и фрикционные свойства гидрогелей. Макромолекулы. 35 , 8161–8166 (2002). https://doi.org/10.1021/ma020453j
Артикул Google Scholar
Мур, A.C., Беррис, Д.Л .: Трибологическая регидратация хряща и ее потенциальная роль в сохранении здоровья суставов. Osteoarthr. Хрящ. 25 , 99–107 (2017). https://doi.org/10.1016/j.joca.2016.09.018
Артикул Google Scholar
Чжан Дж., Дауберт К.Р., Фогединг Е.А. Характеристика полиакриламидных гелей как эластичной модели пищевых гелей. Реол. Acta. 44 , 622–630 (2005).https://doi.org/10.1007/s00397-005-0444-5
Артикул Google Scholar
Факты о тиксотропии для детей
Тиксотропия — это свойство определенных гелей или жидкостей, которые являются вязкими (густыми) при нормальных условиях, но текут (становятся тонкими, менее вязкими) при встряхивании, взбалтывании или других напряжениях.
Говоря более техническим языком: некоторые неньютоновские жидкости показывают изменение вязкости; чем дольше жидкость испытывает напряжение сдвига, тем ниже ее вязкость.Тиксотропная жидкость — это жидкость, которой требуется конечное время для достижения равновесной вязкости при ступенчатом изменении скорости сдвига. Многие гели и коллоиды представляют собой тиксотропные материалы, проявляющие стабильную форму в состоянии покоя, но становящиеся жидкими при взбалтывании.
Некоторые жидкости являются антитиксотропными: постоянное напряжение сдвига в течение некоторого времени вызывает повышение вязкости или даже затвердевание. Постоянное напряжение сдвига можно прикладывать встряхиванием или перемешиванием. Они встречаются гораздо реже.
Примеры природных
Это обычное явление, идущее по песку, который местами разжижается, когда человек идет по нему.Это тиксотропный ответ на давление. В крайних случаях зыбучие пески могут представлять опасность для человека и животных.
Некоторые глины тиксотропны, и их поведение имеет большое значение в строительной и геотехнической инженерии. Об этом свидетельствуют оползни, такие как те, которые распространены на скалах вокруг Лайм-Реджиса, Дорсет и во время катастрофы в Аберфане в Уэльсе. Точно так же лахар — это масса земли, сжиженная вулканическим явлением, которая быстро затвердевает, когда останавливается.
Буровые растворы, используемые в геотехнических целях, могут быть тиксотропными.Мед от медоносных пчел также может проявлять это свойство при определенных условиях (вересковый мед).
Другой пример тиксотропной жидкости — синовиальная жидкость, обнаруженная в суставах между некоторыми костями.
Некоторые глинистые отложения, обнаруженные в процессе исследования пещер, демонстрируют тиксотропизм: изначально кажущаяся твердой грязевая отмель становится жидкой и выделяет влагу, если в нее вырыть или потревожить иным образом. Эти глины откладывались в прошлом низкоскоростными потоками, которые имеют тенденцию осаждать мелкозернистый осадок.
Эти свойства часто используются в коммерческих продуктах, наносимых на поверхности, таких как краска или зубная паста. С краской текучесть быстро исчезает, и поверхность постоянно затвердевает по мере испарения воды (или масла).
Картинки для детей
Зыбучие пески на берегу Темзы. Зыбучие пески демонстрируют тиксотропность в виде разжижения при сдвиге, т. Е. Они твердые в состоянии покоя, но быстро переходят в жидкое состояние при взбалтывании.
Вязкость чернил и красок
Независимо от того, работаете ли вы с печатной электроникой, сенсорными дисплеями (OLED) или с любым количеством приложений, включая токопроводящие чернила, покрытия, краски и пасты, вязкость является одним из ключевых параметров, который должен быть в вашем производственный процесс.Краски и чернила — это неньютоновские жидкости, то есть их вязкость зависит от скорости сдвига. Испытания на вязкость показали, что чернила для струйной печати необходимо испытывать при более высоких скоростях сдвига, чем краски и покрытия, чтобы имитировать процесс струйной печати. По сравнению с красками и покрытиями диапазон скорости сдвига намного выше и может доходить даже до 100 000 1 / с. Используя вязкость как функцию испытания скорости сдвига, мы можем определить поведение чернил, красок и покрытий.
Тиксотропия — это обычно наблюдаемое реологическое поведение как чернил, так и составов красок.Тиксотропия относится к зависящему от времени свойству разжижения при сдвиге неньютоновских жидкостей (Mewis 1979). Это обратимый процесс, при котором некоторые материалы становятся густыми или вязкими в статических условиях, но становятся более тонкими или жидкими при встряхивании, перемешивании или ином перемешивании. Затем материалы сбрасываются или возвращаются в свое более вязкое состояние, когда им дают постоять через фиксированный промежуток времени. Одним из наиболее известных тиксотропных материалов является кетчуп.
Чернила
Вязкость измеряет сопротивление жидкости течению, и при работе с чернилами вязкость может существенно повлиять на производство.Поверхностное натяжение и вязкость определяют качество печати чернил. Эти факторы влияют на образование капель чернил, в свою очередь, влияя на качество получаемого отпечатка. В течение всего тиража вязкость чернил может иметь несколько эффектов: впитывание чернил, интенсивность цвета и высыхание (Thai and Tupe, 2011).
Вязкость чернил зависит от компонентов чернил, включая смолы, пигменты и связующие вещества. Температура также влияет на вязкость чернил. повышение температуры на 5.5 ° C может снизить вязкость печатной краски на 50 процентов и более (DeJidas и Destree, 2005). Поскольку такие минимальные изменения температуры могут иметь такое большое влияние на вязкость чернил и, следовательно, на качество печати, очень важно поддерживать стабильную температуру при печати. Краски с высокой вязкостью могут засорить и потенциально испортить струйное сопло.
Проводящие и керамические чернила — быстрорастущие области применения, в которых используются достижения в струйной технологии. Благодаря проводящим чернилам для струйной печати теперь доступно точное дозирование жидкости и нанесение рисунка для RFID (радиочастотной идентификации).Керамические чернила с возможностью струйной печати позволяют печатать на керамической плитке более сложные узоры с более тонкой четкостью.
Краски
Вязкость определяет устойчивость краски к растеканию, которая «играет важную роль в ее применении» (Zenith Home Finishes). Вязкость ваших красок необходимо регулировать в зависимости от метода нанесения, который вы планируете использовать. Вязкость краски является ключевым показателем ее предполагаемого использования, а также ее способности наносить ровное и однородное покрытие на желаемую поверхность (The House Painting Guide, 2013).Художники, как известно, загущают акриловые краски до такой степени, что их приходится наносить на холст металлическими скребками, а не традиционными кистями. Например, если вы будете использовать кисть или валик, ваша краска будет иметь более высокую вязкость, чем если бы вы собирались использовать распылитель. Если вы попытаетесь использовать пистолет-распылитель для высоковязкой краски, нанесение будет неравномерным и даже может засорить или испортить ваше оборудование.
Как и любые другие жидкости, важно измерять вязкость чернил, красок и покрытий.Вискозиметры с приводом VROC ® обеспечивают точные и надежные результаты вязкости, которые позволяют быстро и легко проводить измерения с точки зрения контроля качества, наряду с высокими скоростями сдвига и возможностями малых образцов для исследований и разработок.