ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕН
Структурно-механические свойства пен представляют не только теоретический, но и практический интерес. Так, вязкость пен, используемых для тушения пожаров, определяет их кроющую способность, которая позволяет судить о пригодности пены для этой цели. Вязкость пен важна для препаратов, применяемых в косметике и пищевой промышленности.
Простейший прибор для измерения вязкости пен состоит из широкого стеклянного цилиндра, в центре которого вертикально закреплена стеклянная палочка. В верхней части она упирается в углубление упорного стержня. Цилиндр заполняют пеной и поднимают упорный стержень, при этом стеклянная палоика, потеряв равновесие, падает. Вязкость определяют по времени падения палочки.
Ротационный вискозиметр имеет два концентрически расположенных цилиндра, один из которых (наружный) вращается с постоянной скоростью, другой (внутренний) подвешен на тонкой нити. Пространство между цилиндрами заполняют пеной. По углу закручивания внутреннего цилиндра можно рассчитать напряжение сдвига, значение которого характеризует реологические свойства пены.
Принцип действия ротационного вискозиметра заложен в вискозиметр с кольцевым каналом [217]. С помощью этого прибора определяют реологические свойства поверхностных пленок.
Тьюв и Петерсон для изучения вязкости пен применили метод, основанный на извлечении деревянного шара из сосуда с пеной. Шар поднимают с помощью двигателя, вращающегося с постоянной скоростью. Усилия, необходимые для его прохождения через пену, регистрируют пружинным динамометром. В работе [218] приведена схема модифицированного вискозиметра, с помощью которого можно измерять вязкость пены. Для этого пену пропускают через капиллярную трубку при постоянном давлении воздуха и отмечают время прохождения пены между двумя отметками на трубке.
В усовершенствованном приборе Гарднера стеклянную трубку заполняют пеной и в трубку опускают металлический диск. Время, необходимое для падения диска на некоторое расстояние под действием силы тяжести, характеризует вязкость пены.
Вязкость пены можно определять с помощью консистометра, которым измеряют скручивающее усилие, возникающее при медленном вращении погруженной в пену лопасти. Непрерывное вращение лопасти достигается с помощью часовой пружины, внутренний конец которой прикреплен к оси лопасти, а наружный — к неподвижному корпусу прибора со шкалой. Лопасть соединена с индикаторной стрелкой. Вязкость пены пропорциональна углу поворота индикаторной стрелки.
Рекомендован новый принцип измерения реологических свойств пен [219], основанный на анализе колебаний спиральной пружины, на которую подвешен груз и диск, находящийся в контакте с пеной (рис. 49). Свободные колебания системы с заданной частотой и амплитудой, а также затухающие колебания вследствие контакта с пеной трансформируются в электрический сигнал, который регистрируется самописцем. Вязкость и эластичность пен рассчитывают с помощью уравнений, приведенных в работе [219].