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commerciaux, parmi lesquels on peut citer les solutions de colle et de gélatine. C'est seulement depuis ces dernières années que l'on s'est occupé attentivement de ce facteur dans l'étude des vernis chaque jour, l'importance de cette détermination est plus parfaitement reconnue. La constante physique qui est correctement appelée « viscosité » d'un vernis est souvent désignée par d'autres noms. D'un usage plus courant peut-être est l'expression « corps » d'un vernis, par laquelle beaucoup de fabricants de vernis veulent dire « viscosité ». L'usage persistant de ce terme est impropre toutefois, quelques auteurs ont récemment utilisé ce mot pour désigner
toutefois, quelques auteurs ont récemment utilisé ce mot pour désigner la quantité de matières solides présente dans le vernis employé de cette façon, c'est un mot très exact et expressif. Le terme « gravité » a aussi été mal employé, à la place de viscosité, et il est encore pris dans ce sens par certains travailleurs. On trouve un exemple de cet emploi dans l'expression « huiles à gravité », qui est appliquée par beaucoup de fabricants de vernis aux éprouvettes à pied dans lesquelles ils placent les vernis pour mesurer leurs viscosités en suivant la vitesse de déplacement d'une
mesurer leurs viscosités en suivant la vitesse de déplacement d'une bulle d'air de dimensions déterminées. Une telle éprouvette, sur laquelle sont gravés deux traits horizontaux peu éloignés, de l'orifice, est remplie de vernis jusqu'au plus bas de ces deux traits, et le bouchon est enfoncé jusqu'au trait supérieur, enfermant ainsi un volume d'air bien défini. En renversant l'éprouvette et en suivant l'ascension de la bulle d'air, on peut déterminer grossièrement la viscosité du vernis. Chaque fabricant de vernis a habituellement un certain nombre de telles éprouvettes contenant des vernis étalons, auxquels il compare les vernis à étudier. Cette méthode, si
auxquels il compare les vernis à étudier. Cette méthode, si imparfaite soit elle, est, dans la majorité des cas, la seule employée. On doit remarquer que les éprouvettes vendues habituellement pour cet usage ont un diamètre extérieur qui est loin d'être constant : de telle sorte que plusieurs d'entre elles ne donneront pas nécessairement la même vitesse d'ascension de la bulle d'air dans le même vernis. Étant donné cela, il est nécessaire de mesurer soigneusement la contenance de ces éprouvettes, pour s'assurer qu'elles ont les mêmes dimensions. L'usage de viscosimètres variés pour la détermination de la viscosité des vernis entre
variés pour la détermination de la viscosité des vernis entre dans la pratique chez beaucoup de fabricants. Les modèles de Tagliabue, Engler, et Saybolt, qui sont familiers à tous les travailleurs qui s'occupent du pétrole, ont été très utilisés. La viscosité des vernis est habituellement déterminée à la température ordinaire. Cependant, beaucoup de vernis sont bien trop visqueux à cette température pour couler facilement à travers ces instruments, et il est souvent nécessaire d'élever la température d'une façon considérable avant de pouvoir faire une détermination en fait, on détermine souvent la viscosité au point d'ébullition de l'eau. Ceci est vraiment
la viscosité au point d'ébullition de l'eau. Ceci est vraiment malheureux, car, comme on le verra plus tard, le coefficient de température de la viscosité varie beaucoup d'un vernis à un autre. Pourtant il est certain que par l'usage de l'un quelconque de ces viscosimètres, on peut obtenir des résultats remarquablement supérieurs à ceux donnés par l'usage des « bouteilles à gravité » quoique ces appareils ne soient pas primitivement employés à la détermination de la viscosité des corps de la famille des vernis du commerce. Au point de vue des fabricants, il est important dans beaucoup de cas de
des fabricants, il est important dans beaucoup de cas de déterminer la viscosité du vernis avant qu'il ne soit filtré : généralement il contient alors une grande quantité d'un précipité floconneux finement divisé. Dans un viscosimètre basé sur la mesure de la vitesse d'écoulement à travers un petit orifice, la présence de tels corps étrangers est sûrement capable d'influencer si fortement les résultats qu'elle rende l'exactitude impossible. N'importe quel instrument dans lequel ce défaut pourra être évité présentera ainsi un avantage considérable au point de vue exactitude. Les instruments basés sur l'observation de la rotation d'un disque, d'une sphère ou
sur l'observation de la rotation d'un disque, d'une sphère ou d'un cylindre sont bien meilleurs à cet égard, puisque le précipité n'a pas d'influence sur les résultats. Parmi les instruments du commerce qui présentent cet avantage, nous citerons le viscosimètre de Stormer, le viscosimètre à torsion de Mac Michaél, et le viscosimètre de Doolittle. Le viscosimètre de Stormer a, sans aucun doute, un champ d'action où il a de la valeur, mais, dans ce laboratoire, il n'a pas donné des résultats aussi précis que ceux que l'on désire habituellement dans les déterminations de viscosité des vernis, et n'a pas été
les déterminations de viscosité des vernis, et n'a pas été aussi rapide que l'appareil utilisé par les auteurs. L'appareil de Mac Michael est intéressant. Il est précis, et permet un travail rapide, mais il n'a pas été employé par les auteurs dans leur laboratoire, les irrégularités du pouvoir électrique sont si excessives qu'il serait pratiquement impossible de maintenir le bain à une vitesse de déplacement constante. L'appareil de Doolittle, convenablement manié, est sans aucun doute aussi précis que n'importe quel autre, et de plus, par une installation convenable des bains chauds, est capable d'être manipulé plus vite que les deux
chauds, est capable d'être manipulé plus vite que les deux autres. Tous ces instruments sont exempts de l'erreur due au précipité en suspension, et sont capables de donner de bons résultats pour des vernis de viscosités très différentes. Pour bien faire les opérations de viscosité comme une opération courante, il est nécessaire que les méthodes employées permettent d'obtenir les résultats avec une grande rapidité. À cette fin, des appareils accessoires spéciaux ont été imaginés dans ce laboratoire. Le viscosimètre employé est un viscosimètre de Doolittle dans lequel le retard à la rotation d'un cylindre de dimensions déterminées, immergé dans le
la rotation d'un cylindre de dimensions déterminées, immergé dans le vernis, est observé pendant que le cylindre tourne sous l'action de la force entraînante d'un ressort spiral en acier auquel il est fixé. Comme la température de ce laboratoire est souvent très élevée pendant les mois d'été, et comme il est toujours difficile de maintenir à température constante des bains froids, une température étalon pour les déterminations de viscosité a été établie, température bien au-dessus de la température normale de la salle, et cependant pas assez élevée pour causer des erreurs sérieuses quand on étudie des vernis ayant des coefficients
erreurs sérieuses quand on étudie des vernis ayant des coefficients de température de viscosité différents. Cette température est de 90°. Beaucoup de vernis sont si visqueux à cette température que le cylindre réglementaire de l'appareil de Doolittle, qui a 1,5 pouce (3,8 cm.) de diamètre, ne peut être utilisé. Dans ce cas, on lui substitue de plus petits cylindres, d'environ 1,2 an 0,8 pouce (a, 54 ou 1,2, cm.) de diamètre, et les résultats ainsi obtenus sont exprimés en fonction des viscosités qu'on aurait lues avec le cylindre réglementaire, par la comparaison de courbes montrant les relations entre les différents
la comparaison de courbes montrant les relations entre les différents cylindres. Il faut, après le remplissage, de 10 à 15 minutes, au vernis contenu dans la petite coupe de l'appareil, pour prendre la température convenable. Un délai de cette longueur rendrait naturellement les déterminations de viscosité très longues. Pour éviter cette difficulté, le viscosimètre est relié à un bain à température constante qui est disposé de façon à fournir au bain-marie de l'appareil un rapide courant d'eau à la température invariable de 100°. Ce bain consiste simplement en un réservoir de fer galvanisé, contenant plus de 10 litres d'eau et
de fer galvanisé, contenant plus de 10 litres d'eau et quelques éléments électriques échauffant l'eau, régularisés au moyen d'un régulateur à mercure et à toluène, disposé avec un relais. L'eau circule à partir de ce bain, placé sur une étagère au-dessous du viscosimètre, grâce à une petite pompe centrifuge. Après son passage à travers le bain d'eau de l'instrument proprement dit, l'eau va dans le bain destiné à chauffer préalablement le vernis. Celui-ci consiste en une longue et étroite boîte de cuivre, ayant, dans son couvercle, quatre trous assez grands pour pouvoir contenir les coupes contenant la matière visqueuse. En
pour pouvoir contenir les coupes contenant la matière visqueuse. En se servant de cinq coupes, on peut en remplir et en placer quatre dans la boîte de cuivre, et une dans le bain principal du viscosimètre. Aussitôt qu'une détermination est finie, la coupe peut être vidée, nettoyée, emplie à nouveau avec du vernis froid, et placée dans la boite de cuivre, dans le trou préalablement occupé par la coupe qui est maintenant transportée dans l'appareil pour la détermination de viscosité. En agitant convenablement, les coupes placées dans la boite de cuivre prennent la température constante en 15 minutes. Par cette
cuivre prennent la température constante en 15 minutes. Par cette méthode, une coupe est prête toutes les 5 minutes, et un opérateur expérimenté peut faire en une heure un grand nombre de déterminations. Les résultats de détermination de viscosité faites avec l'appareil de Doolittle sont généralement exprimés en degrés de retard, ce facteur étant fourni directement par la rotation du disque qui est divisé en 360 parties. La viscosité est ainsi exprimée dans cet article. Dans les tables de viscosité précédemment publiées, on trouvera souvent les viscosités de Doolittle exprimées en grammes de sucre. Le facteur nécessaire pour transformer le
en grammes de sucre. Le facteur nécessaire pour transformer le résultat en grammes de sucre est fourni par l'étalonnage du viscosimètre. On fait cet étalonnage au moyen de solutions de sucre à pourcentages différents. Nous avons obtenu ainsi les résultats suivants : Tableau 1 Degrés Grammes de sucre Degrés Grammes de sucre de retard dans 100 cm3 de retard dans 100 cm3 7,15 10,12 90 10,17 80,0 10,12 70,0 75,1 60,0 90,0 50,0 95,2 20,0 70,0 15,0 85,0 10,0 90,0 Ces résultats permettent de tracer la courbe d'étalonnage de l'appareil. Au moyen de cette courbe, par référence aux courbes publiées
Au moyen de cette courbe, par référence aux courbes publiées dans un ouvrage comme l'Analyse des huiles de Gill, les viscosités obtenues avec l'appareil de Doolittle peuvent être comparées à celles obtenues avec les viscosimètres de Saybolt, Tagliabue, ou n'importe quel autre. La détermination de la viscosité des vernis aurait de l'importance même si elle ne servait qu'à s'assurer de la constance des propriétés de certaines matières. Il est très désirable que des fournées successives de vernis aient, aussi exactement que possible, les mêmes propriétés physiques générales, spécialement en ce qui concerne le travail à la brosse. La viscosité joue
qui concerne le travail à la brosse. La viscosité joue un rôle important dans la détermination de cette caractéristique. Par conséquent, dans ce laboratoire et dans quelques autres, la viscosité de chaque fournée de vernis est déterminée avant que les expéditions soient faites, et leur viscosité est spécifiée d'une façon invariable. La majeure partie de la valeur des déterminations de viscosité est ignorée cependant, si on ne voit que ce côté de la question. Le fait est qu'une étude soigneuse de la viscosité donne probablement plus de renseignements sur la nature du vernis elle-même, que n'importe quelle autre constante isolée.
nature du vernis elle-même, que n'importe quelle autre constante isolée. Cependant, pour que la détermination d'une viscosité ait plus de valeur, il faut qu'il existe entre la fabrique et le laboratoire une entente et une coopération étroites, avec, des deux côtés, une connaissance complète de ce que signifie un changement dans la viscosité, dans un sens ou dans l'autre. A cette fin, il est presque essentiel d'avoir un tableau des températures auxquelles on porte les vernis, et de lui comparer les courbes de viscosité. Un tel tableau est avantageux, quand, comme dans beaucoup d'appareils à chauffage progressif, on utilise un
comme dans beaucoup d'appareils à chauffage progressif, on utilise un thermomètre à résistance électrique à inscription automatique ou un pyromètre. Par l'étude de ces tableaux de température combinée aux recherches sur les caractéristiques de viscosité du vernis produit, on a pu, dans chaque cas, non seulement découvrir des conditions anormales, mais aussi donner des méthodes pour y remédier rapidement et efficacement. Si nous considérons la viscosité d'un vernis, nous voyons que nous avons affaire à une substance qui présente les deux types de solutions, à savoir, les solutions vraies, et les solutions colloïdales. Aussi, bien qu'on puisse en juger actuellement,
les solutions colloïdales. Aussi, bien qu'on puisse en juger actuellement, tous les vernis contiennent des corps des deux types, et la viscosité du vernis complet doit être une combinaison des effets de viscosité produits par les deux constituants. Il est intéressant de remarquer aussi que les colloïdes peuvent être de deux types distincts qui diffèrent radicalement dans leurs caractéristiques de viscosité; ils peuvent être des suspensoides, et possèdent alors une viscosité très peu supérieure à celle de leurs moyennes de dispersion ou bien ils peuvent être des émulsoides, et leur viscosité peut alors devenir très grande. Les changements de viscosité
viscosité peut alors devenir très grande. Les changements de viscosité que l'on voit se produire pendant le vieillissement, ou qui se développent d'une façon anormale après l'addition de quelques dissolvants, peuvent être, habituellement, provoqués par un changement du caractère des colloïdes présents. Il est heureux que les corps colloidaux soient d'habitude trouvés sous forme d'émulsions, car les émulsions de colloïdes possèdent des caractéristiques si radicalement différentes de celles des solutions vraies, qu'il est possible de les distinguer rapidement et d'une façon certaine. Les viscosités des émulsions, par exemple, dans un certain intervalle de concentration, varient considérablement pour une très petite
certain intervalle de concentration, varient considérablement pour une très petite augmentation de la concentration. Il est possible pratiquement aussi de changer par des moyens appropriés leurs degrés de dispersion quand un tel changement peut être effectué, la viscosité du vernis varie énormément. Ostwald, Freundlich, Zsigmondy et d'autres auteurs ont fait ressortir que les colloïdes du type émulsif possèdent des coefficients de température de viscosité anormaux. Avec un colloidé de concentration déterminée le coefficient de température peut être, soit supérieur soit inférieur à celui auquel on aurait pu normalement s'attendre pour une solution vraie de même concentration. Les courbes que symbolisent
une solution vraie de même concentration. Les courbes que symbolisent les colonnes A B C du tableau II ci-dessous montrent les variations que la température fait éprouver à la viscosité de trois vernis qui représentent probablement le type des solutions vraies. En d'autres termes, les viscosités sont très élevées pour les gommes solubles, très basses pour les huiles polymérisées. Une de ces courbes, par exemple, est celle d'une huile brillante de résine qui ne manifeste pas les propriétés des colloïdes. La forme, convexe du côté de l'origine des coordonnées, que présentent ces courbes viscosité x température, peut être particulièrement remarquée,
présentent ces courbes viscosité x température, peut être particulièrement remarquée, et on peut observer la ressemblance entre les trois courbes A B C. TABLEAU I Viscosités Température A B C D E F a0~ 35, 40, 45 50 55 60 30~ 20, 21, 22 13 15 17 19 21 2' 2<-),3 'i3 12 14 17,5 73,6 ~0~ 21,~) "4.5 26,6 105 12,1 m 5 50°. 1,)") 20,6 31.6 88. ~.7 61,1 60°. 18,0 18,7 19,7 73,7 76,0 18,8 D'autre part, les colonnes ABC du même tableau correspondent à trois vernis qui peuvent être considérés, sans aucun doute, comme étant de
qui peuvent être considérés, sans aucun doute, comme étant de nature colloïdale. Par exemple, le vernis C' montre très nettement l'effet Tyndall, c'est-à-dire qu'il est fortement opalescent quand il est traversé par un rayon de lumière, quoique l'on ne puisse, ici, distinguer, par les méthodes ultramicroscopiques employées dans ce laboratoire, les particules solides qu'il doit tenir en suspension. Dans le cas de ce vernis, et de ceux représentés par les courbes A' et B' (vernis qui contiennent des huiles polymérisées d'un degré élevé), on peut voir que la courbe viscosité-température est pratiquement une ligne droite. Ainsi, les déterminations de la
est pratiquement une ligne droite. Ainsi, les déterminations de la viscosité d'un vernis à des températures différentes, et la comparaison des résultats obtenus donneront souvent des renseignements sur le genre de solution auquel appartient ce vernis. Les auteurs cités plus haut, qui se sont occupés de la nature des colloïdes, montrent aussi qu'un changement dans le degré de dispersion de la phase dispersée agit d'une façon radicale sur la viscosité des émulsides en général, la viscosité augmente quand le degré de dispersion décroit. C'est pourquoi l'on peut prévoir que, si nous ajoutons à un vernis colloidal du type émulsif un
nous ajoutons à un vernis colloidal du type émulsif un dissolvant véritable pour sa phase dispersée, ce qui augmente son degré de dispersion, la viscosité diminue. On trouve de tels dissolvants parmi les corps tels que les acides résiniques ou l'huile de lin acide, qui dissolvent véritablement des quantités considérables des huiles fortement polymérisées qui se trouvent dans les vernis. Le tableau III ci-dessous montre le changement radical qui se produit quand on ajoute un de ces corps dans un vernis contenant des matières colloidales solubles dans ces corps. Tableau III Viscosité Viscosité Huile ajoutée –– -^– Huile ajoutée •–
III Viscosité Viscosité Huile ajoutée –– -^– Huile ajoutée •– »/o 0 A B o/8 a |t 0 i3-,r> ,5 137,5 83,7 118,7 1 ii3,i 126,2 77,5 117, "i 2 ioo/> r.»i,°> i 7 – 110, j 3. 91, -i uo,o La courbe A indique le changement de viscosité produit sur un vernis d'huile de bois surchauffé qui contient, sans aucun doute, une quantité considérable de colloïdes la courbe U montre au contraire le très petit effet produit par la même addition sur un vernis de composition plus normale. Cette méthode d'addition d'un dissolvant des produits polymérisés, suivie de l'observation
méthode d'addition d'un dissolvant des produits polymérisés, suivie de l'observation d'un changement dans la viscosité, peut donner beaucoup de renseignements sur la nature physique de la solution qu'entraîne le vernis pour les auteurs, la nature physique a plus d'importance au point de vue des caractéristiques pratiques du vernis, que la composition chimique des produits qu'il contient. Nous avons Nu plus haut que l'addition d'un dissolvant convenable change le type de la solution existant dans le vernis, c'est à dire le fait passer de l'état colloïdal à l'état de vraie solution de plus, nous avons antérieurement indiqué comment ces deux types
de plus, nous avons antérieurement indiqué comment ces deux types de vernis se différencient nettement par leurs courbes température-viscosité. Une preuve simple est à notre portée, en ce qui concerne la nature du changement que nous avons produit dans le vernis U du tableau III. Nous pouvons prendre le coefficient de température de la viscosité de ce vernis avant et après l'addition du dissolvant actif. Si notre théorie est juste, nous nous attendrons à ce que la graphique viscosité-température soit une ligne droite avant l'addition du dissolvant, une ligne courbe après. Tableau IV Viscosité Viscosité Température H, B, Température Bt
après. Tableau IV Viscosité Viscosité Température H, B, Température Bt B, 13°. 130 140 °. 60,0 63,~ 115, 135,0 10,0 120,3 20°. 20, 30, 60, 30' 67,5 68,6 Ceci est bien le cas, comme le montrent les nombres du tableau IV, où B, est la courbe viscosité-température du vernis avant toute addition, et h la courbe après addition d'huile de lin acide. Ceci est, croyons-nous une preuve véritable et définitive de l'existence de solutions colloïdales dans les vernis de cette espèce, et du changement que l'on peut produire par l'emploi de diluants actifs. Une autre utilisation des déterminations de viscosité
de diluants actifs. Une autre utilisation des déterminations de viscosité qui a de l'importance pour les fabricants est l'observation des changements qui se produisent pendant le vieillissement. Le sens de ces changements complexes qui se produisent est toujours resté obscur, parce que les variations des constantes habituellement déterminées n'étaient pas suffisantes pour expliquer les différences radicales observées pendant le brossage, le séchage et le lustrage. L'examen de vernis de types radicalement différents pendant des périodes de vieillissement de quelques mois, et parfois de plusieurs années, dans ce laboratoire, a montré que dans beaucoup de cas le changement des propriétés doit
que dans beaucoup de cas le changement des propriétés doit être dû à un changement graduel dans le degré de dispersion du corps colloïdal présent. On trouve un exemple typique de ceci dans un vernis noir du Japon qui, quand il est mal cuit, a une viscosité qui s'élève de la valeur initiale de 83 à la valeur finale de 115 en un mois. La viscosité de ce corps lourd est bien diminuée par l'addition de quelque solution de résine, qui est un dissolvant pour l'asphalte employé. La présence d'asphalte dans la solution colloidale est sûre, et le changement graduel
dans la solution colloidale est sûre, et le changement graduel dans le degré de dispersion est indubitablement la cause de l'accroissement constant de viscosité. Une petite modification dans la méthode de fabrication donne un produit dont la viscosité tombe de la valeur de 115 à celle de 74 en un mois la viscosité demeure alors constante pour cette valeur. Le deuxième produit ne montre qu'un faible changement de viscosité quand on lui ajoute un dissolvant actif. On trouve un autre exemple des deux types de modifications possibles, à savoir augmentation ou diminution du degré de dispersion, dans les recherches sur
ou diminution du degré de dispersion, dans les recherches sur la viscosité d'huile de lin lithographique pendant son vieillissement. Il est possible, par un traitement convenable, de produire des huiles dont la viscosité augmente ou diminue avec le temps. Un échantillon, par exemple, avait une viscosité initiale de 57. Elle tomba à la valeur de 56; au bout d'un mois, et resta dans cet état pendant quelques temps. Une huile, différant à un certain point de celle-ci, avait une viscosité initiale de 68 elle augmenta jusqu'à la valeur de 80 en un mois elle resta alors constante. La deuxième huile
en un mois elle resta alors constante. La deuxième huile était considérablement plus active vis-à-vis des pigments que la première, et ne pouvait être considérée comme aussi bonne que peinture et support d'émail. Toutefois, on doit remarquer qu'en modifiant un peu la méthode de cuisson, on obtenait un produit plus visqueux (viscosité initiale de 143) dont la viscosité restait approximativement constante, n'augmentant que de trois unités pendant un vieillissement de plus de trois mois. Les variations d'autres caractéristiques physiques ou chimiques qui accompagnent ce changement intéressant de viscosité de l'huile de lin lithographique ont été étudiées plus à fond, et