ザーンカップによる粘度測定の仕組みと活用方法

塗料業界において、液体の「流れやすさ」を管理することは品質維持のために不可欠です。そのための簡便かつ信頼性の高いツールとして広く利用されているのがザーンカップ（Zahn cup）です。このデバイスは、特定の形状をしたカップから液体が流れ出る時間を計測することで、液体の粘性を評価します。

ザーンカップの基本構造と特徴

ザーンカップは、底面に小さな穴が開いたステンレス製のカップに、持ち運びや操作に便利な長いハンドルが付いたシンプルな構造をしています。その設計は、ASTM D4212、ASTM D1084、およびASTM D816といった国際的な工業規格に基づいて製造されており、測定の再現性が確保されています。

用途に合わせて、カップには1番から5番までの5種類の仕様（#1〜#5）が存在します。一般的に、粘度が低い液体には番号の小さいカップを、粘度が高い液体には番号の大きいカップを選択して使用します。

粘度測定の具体的な手順

測定プロセスは非常にシンプルで、特別な電源や複雑な装置を必要としません。まず、カップを測定したい液体に浸し、内部を完全に満たします。その後、カップを垂直に引き上げ、底部の穴から液体が流れ出します。

ここでの計測ポイントは、液体が途切れずに流れ出してから、流れが途切れるまでの時間です。この時間を流出時間（efflux time）と呼びます。塗料の規格書などでは、「流出時間, ザーンカップ番号」という形式で粘度が表記されるのが一般的です。

粘度換算と計算方法

計測された流出時間は、特定の計算式を用いることで動粘度（液体の流れにくさを表す物理量）に変換でき、単位はセンチストークス（cSt）で表されます。以下に、ブルックフィールド（Brookfield）シリーズのザーンカップにおける換算式を示します（t = 流出時間、ν = 動粘度）。

• Zahn Cup #1: ν = 1.1(t − 29)
• Zahn Cup #2: ν = 3.5(t − 14)
• Zahn Cup #3: ν = 11.7(t − 7.5)
• Zahn Cup #4: ν = 14.8(t − 5)
• Zahn Cup #5: ν = 23t

なお、Gardco社製のシグネチャーモデルやEZザーンカップでは異なる換算式が適用されます。また、Ascott社製のカップでは「ザーン秒（Zahn-Seconds）」として結果を報告し、ASTM規格（D4212, D816, D1084）に基づいてセンチストークスへ変換します。さらに、この動粘度に比重を乗じることで、粘度単位であるセンチポアズ（cP）を算出することが可能です。

主要スペックまとめ

ザーンカップの仕様と用途概要

項目	詳細内容
材質	ステンレス鋼
カップ種類	#1, #2, #3, #4, #5 の5段階
選択基準	低粘度 → 小番号 / 高粘度 → 大番号
準拠規格	ASTM D4212, ASTM D1084, ASTM D816
測定指標	流出時間（秒）

Key Facts

• ザーンカップは、底部の小穴から液体が流出する時間を測る簡易粘度計である。
• カップ番号（#1〜#5）によって測定可能な粘度範囲が異なり、数字が大きいほど高粘度用となる。
• 測定結果である「流出時間」は、計算式を用いて動粘度（センチストークス）に変換できる。
• 比重を掛け合わせることで、センチポアズ単位の粘度を求めることができる。

Frequently Asked Questions

ザーンカップの番号はどうやって選べばいいですか？

測定したい液体の想定粘度に合わせて選びます。サラサラした低粘度の液体には#1や#2を、ドロドロした高粘度の液体には#4や#5を使用することで、適切に時間を計測できます。

流出時間とは具体的に何を指しますか？

カップを液体から引き上げた後、底部の穴から液体が流れ出し始めてから、その流れが途切れるまでの秒数のことです。

メーカーによって計算式が違うというのは本当ですか？

はい。例えばブルックフィールド社製とGardco社製では、流出時間を動粘度に変換するための計算式が異なります。使用している製品の仕様書を確認することが重要です。

センチストークスとセンチポアズの違いは何ですか？

センチストークスは「動粘度」を表し、センチポアズは「粘度」を表します。動粘度に液体の比重を掛けることで、センチポアズに変換することができます。

どのような業界で主に使われていますか？

主に塗料業界で、製品の品質管理や塗布しやすさを確認するために広く利用されています。