Динамическая вязкость по брукфильду что это
Что такое вязкость лакокрасочных материалов и как её определить
Вязкость можно определить как сопротивляемость жидкости её растеканию. Это существенная характеристика лакокрасочного продукта, которая зависит от температуры окружающей среды.
Величина вязкости жидкости примерно пропорциональна времени вытекания определённого её объёма из определённой трубки под определённым давлением.
Пользуясь этим свойством, вязкость ЛКМ обычно оценивают в секундах, которые проходят до полного вытекания лакокрасочного материала из мерных чашек (воронок).
Параметр определяемый таким образом, называется «условная вязкость», в отличие от физической вязкости, выражаемой обычно в сантипаузах.
Значение вязкости, выраженное в различных стандартах
| ВЗ-4, DIN4, сек | FORD4, сек | Физическая вязкость, сантипауза |
|---|---|---|
| 11 | 10 | 20 |
| 12 | 12 | 25 |
| 14 | 14 | 30 |
| 16 | 18 | 40 |
| 20 | 22 | 50 |
| 23 | 25 | 60 |
| 26 | 30 | 80 |
| 30 | 35 | 100 |
| 34 | 40 | 120 |
| 38 | 44 | 140 |
| 42 | 50 | 160 |
| 45 | 54 | 180 |
| 49 | 58 | 200 |
| 52 | 62 | 220 |
Какие есть стандарты чашек для измерения вязкости?
Для чашек существует несколько стандартов: воронки ВЗ-246 (по российскому ГОСТ 9070-75), европейский аналог DIN (DIN 53211-87), а также воронки FORD (ASTM D 120087) для американских продуктов. Это чашки в виде усечённого конуса с широким горлышком и узким отверстием определённого диаметра, расположенным снизу.
 |
|---|
| Рис. 1. Чашка Форда |
 |
|---|
| Рис. 2. Вискозиметр ВЗ-246 |
Как определить вязкость лакокрасочного материала с использованием воронки ВЗ-246, DIN4
Для определения вязкости лакокрасочный материал наливают в чашку до краёв при зажатом нижнем отверстии. Затем отверстие открывают, и жидкость начинает вытекать.
Время, которое проходит от начала вытекания до первого прерывания струи (не до последней капли), измеряется в секундах. Таким образом, вязкость лакокрасочного материала определяется в секундах при данной чашке, например, 30 сек. DIN4.
Чем выше вязкость жидкости, тем больше время ее истечения, то есть, чем дольше краска, лак или грунт вытекает через воронку, тем больше у него вязкость.
Чем больше диаметр отверстия, тем больше физическая вязкость испытуемого продукта при одном и том же времени вытекания.
Время, требуемое для измерения вязкости с помощью воронки, минимально (2-3 минуты), но данный тест позволяет достаточно точно определить один из основных параметров материала.
Важно учитывать изменение вязкости с изменением температуры. Если в спецификациях приведены данные измерения при 20°С, то контролировать вязкость надо строго при указанной температуре.
Перед измерением вязкости надо хорошо перемешать тестируемый материал, особенно в случае длительного хранения.
Смотрите видео определения вязкости с помощью вискозиметра ВЗ-246
Динамическая вязкость по Брукфильду
Вязкость ЛКМ с выраженной псевдопластичностью определяется на аппаратуре, позволяющей фиксировать скорость течения (например, по методу Брукфильда).
Для определения динамической вязкости используют вискозиметры Брукфильда. Принцип работы вискозиметра Брукфильда ротационный. Измерение вязкости осуществляется посредством пересчета крутящего момента, необходимого для вращения шпинделя прибора с постоянной скоростью при погружении его в исследуемую среду.
 |
|---|
| Рис. 3. Вискозиметр Брукфильда |
Это минимум, что Вам надо знать по этому способу определения вязкости, потому что маловероятно, что Вы будете его использовать.
Все производители лакокрасочных материалов обязаны указывать поставочную вязкость своих продуктов на упаковке
С помощью вышеописанного теста легко проверить, не подвергался ли материал каким-либо изменениям во время поставки, которая часто осуществляется через посредников.
После добавления в лакокрасочный материал разбавителя его вязкость значительно снижается. Кроме снижения вязкости материала это также приводит к сокращению его сухого остатка и, следовательно, толщины лакокрасочной плёнки.
Однако, сухой остаток довольно сложно проверить без специальных лабораторных условий, но можно проконтролировать вязкость ЛКМ и сопоставить её с данными на оригинальный продукт из технической спецификации.
Изготовители указывают количество добавляемого разбавителя (по весу или по объёму), необходимого для придания лакокрасочному материалу рабочей вязкости для нанесения оборудованием определённого типа.
Это количество устанавливается производителем ЛКМ и является действительным при стандартных условиях, которые включают в себя температуру окружающей среды и лакокрасочного материала 20 С и влажность воздуха 50%. На практике данные условия выполняются очень редко.
Если температура лакокрасочного материала ниже, его вязкость увеличивается, и, следовательно, требуется большее количество разбавителя для придания продукту необходимой технологичности.
Рекомендуется регулярно измерять рабочую вязкость продукта, обычно это удобно делать чашкой DIN4. Только в этом случае можно определить необходимую степень разбавления лакокрасочного материала вне зависимости от температурных условий.
Обычная практика такова, что маляр не проверяет вязкость, а если вискозиметр и есть, то он валяется где-нибудь в углу. То есть, в лучшем случае готовится рабочая смесь согласно спецификации и поехали.
Если лакокрасочный материал тяжело наносится, то добавляется больше разбавителя и наоборот. А если маляр долго работает и считает себя профессионалом, то он даже этим бравирует, что может всё делать на глаз, а потом удивляется почему краска течёт или шагрень.
Поэтому, регулярно проверяйте рабочую вязкость лакокрасочного продукта, как сказано в конце статьи.
Динамическая вязкость по брукфильду что это
ГОСТ 25271-93
(ИСО 2555-89)
ПЛАСТМАССЫ. СМОЛЫ ЖИДКИЕ, ЭМУЛЬСИИ ИЛИ ДИСПЕРСИИ
Определение кажущейся вязкости по Брукфильду
Plastics. Resins in the liquid state or as emulsions or dispersions.
Determination of apparent viscosity by the Brookfield method
Дата введения 1995-01-01
1 РАЗРАБОТАН Госстандартом России
ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 21 октября 1993 г.
За принятие проголосовали:
Наименование национального органа по стандартизации
3 Настоящий стандарт подготовлен методом прямого применения международного стандарта ИСО 2555-89 «Пластмассы. Смолы жидкие, эмульсии и дисперсии. Определение кажущейся вязкости по Брукфильду» с дополнительными требованиями, отражающими потребности народного хозяйства
1. НАЗНАЧЕНИЕ
Настоящий стандарт устанавливает метод определения кажущейся вязкости по Брукфильду смол в жидком или подобном состоянии с использованием одного из типов ротационного вискозиметра, описанного в настоящем стандарте.
Применение данного метода для каждого вида продукции подробно описано в приложении А.
Вискозиметры типов А, В и С позволяют проводить измерения вязкости от 0,02 Па·с (20 сП) до 60000 Па·с (60·10 сП).
Дополнительные требования, отражающие потребности народного хозяйства, выделены курсивом.
2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Шпиндель цилиндрической или соответствующей формы (диск) приводится во вращение синхронным двигателем с постоянной скоростью в испытуемом продукте.
Сопротивление жидкости вращению шпинделя, зависящее от вязкости продукта, обусловливает крутящий момент, который фиксируется соответствующим измерителем. Это измерение базируется на связи силы натяжения спиральной пружины с величиной крутящего момента, фиксируемой движением стрелки на шкале.
Кажущуюся вязкость по Брукфильду вычисляют умножением показаний шкалы на коэффициент, который зависит от скорости вращения и характеристики шпинделя.
Продукты, к которым применим настоящий стандарт, обычно являются неньютоновскими жидкостями и поэтому их вязкость зависит от скорости сдвига, при которой проводится измерение.
Для всех трех типов вискозиметра скорость сдвига в разных точках шпинделя не одинакова. Таким образом, для неньютоновской жидкости полученный результат не является «вязкостью при известной скорости сдвига», вследствие чего ее условно называют кажущейся вязкостью.
2а. ОТБОР ПРОБ
Способ отбора, количество и подготовку пробы к измерению указывают в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.
3. АППАРАТУРА
3.1. Вискозиметр Брукфильда типа А, В или С, выбранный в зависимости от природы испытуемого продукта и желаемой точности измерения.
Принцип действия, описание и характеристики этих типов вискозиметров даны в приложении Б.
Каждый вискозиметр состоит из:
семи взаимозаменяемых шпинделей, пронумерованных от 1 до 7 (номер 1 наибольший по размерам), с отметкой, которая указывает уровень погружения шпинделя в жидкость; для всех трех типов вискозиметра применяют один и тот же комплект шпинделей; нельзя использовать шпиндели с признаками коррозии или погнутости;
съемного стремяобразнаго предохранителя шпинделя (только вискозиметр типа А).
Скорости вращения шпинделя, соответствующие различным типам вискозиметра Брукфильда, приведены в табл.1.
ДИНАМИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ (ВИСКОЗИМЕТРЫ БРУКФИЛЬДА)
Описание оборудования
Вискозиметры Брукфильда включены в большое количество международных стандартов и спецификаций. Все вискозиметры Брукфильда используют стандартный принцип ротационной вискозиметрии:
измерение вязкости осуществляется посредством пересчета крутящего момента, необходимого для вращения шпинделя прибора с постоянной скоростью при погружении его в исследуемую среду. Каждая модель вискозиметра Брукфильда может использоваться для широкого спектра измерения вязкости,благодаря возможности выбора скорости и сменным измерительным системам.
Точность измерения: +-1% полной шкалы, воспроизводимость +-0.2%
Основные модели вискозиметров Брукфильда:
PVS– программируемый цифровой вискозиметр для измерения вязкости при высоком давлении (до 70 атм.) и температуре (до 200 оС). Специализированное программное обеспечение “Rheovision”. Геометрия измерительной системы: дисковая, цилиндрическая, Т-образная, коаксиальные цилиндры, спиральная, конус/плита, DIN, другие.
Адаптеры для вискозиметров Брукфильда
Измерение вязкости при повышенной температуре (до 300 оС)
Вязкость многих материалов (смол, парафинов, асфальтенов, смазок и др.) следует измерять при повышенных температурах, причем колебания температуры могут оказать серьезное влияние на результаты измерения. Для решения этой проблемы предлагаются различные варианты системы THERMOSEL.
UL-адаптер для материалов с низкой вязкостью
Данное устройство позволяет работать с материалами с очень низкой вязкостью, до 1 сПз. Адаптер можно использовать совместно со всеми аналоговыми и цифровыми моделями вискозиметров, за исключением моделей с системой «конус-плита».
SS-адаптер для образцов малого объема
SS-адаптер позволяет производить измерение вязкости на образцах малого объема, от 2 до 16 мл.
Измерительную ячейку адаптера легко снять для замены или очистки. Ячейка заключена в кожух для поддержания постоянной температуры продукта.
Рабочий диапазон температур: от –15 оС до +100 оС.
Стойка спирального движения
Данное устройство позволяет измерять вязкость практически нетекучих веществ, таких как пасты, шпатлевки, кремы, желатины, смолы. В таких веществах вращающиеся элементы, будь то диск, цилиндр или лопасть, быстро прорезают «туннели», после чего измерение становится бессмысленным.
Подобная картина характерна и для большинства гелей. При использовании вискозиметра Брукфильда совместно со стойкой спирального движения, прибор медленно движется вверх или вниз.
Таким образом, Т-образный шпиндель движется по спирали. В результате шпиндель постоянно по-падает в «свежий» материал и туннели не возникают. Данная стойка может использоваться в комплекте с любой моделью вискозиметров Брукфильда.
Спиральный адаптер для измерения вязкости паст
Спиральный адаптер состоит из шпинделя с резьбой и внешнего цилиндра. Подобная конструкция приводит к непрерывной прокачке образца через адаптер. Быстро устанавливается стабильное течение образца и производится измерение вязкости. Измерение при стабильном течении имеет ряд преимуществ, так как менее подвержено влиянию различных мешающих факторов.
Технические характеристики вискозиметров Брукфильда 
БАНИ ДЛЯ ВИСКОЗИМЕТРОВ БРУКФИЛЬДА
Жидкостные бани серии ТС (4 модели) специально разработаны для использования совместно с вискозиметрами Брукфильда.
Термостатирование образца производится одним из двух способов:
— измерительная ячейка устанавливается непосредственно в баню,
— измерительная ячейка помещается в кожух, подключенный к линиям прокачки.
Рабочий диапазон температур: от –20 оС до +130 оС.
Точность поддержания температуры: +-0.05 оС.
СИЛИКОНОВЫЕ СТАНДАРТЫ ВЯЗКОСТИ
Эти жидкости наиболее часто используются для проверки правильности калибровки вискозиметров и реометров Brookfield.
Возможности и приемущества
Точность: ±1% от значения вязкости
Превосходная температурная стабильность
Рекомендуется для использования с вискозиметрами Brookfield и большинством
других ротационных вискозиметров
Наиболее экономичныСтандарты для особых значений вязкости итемпературы доступны по предварительному запросу
Силиконовые жидкости общего назначения
| № позиции Brookfield | Номинальная вязкость сПз, (мПа*с) | Температура °С |
| 5 cps | 5 | 25,0 |
| 10 cps | 10 | 25,0 |
| 50 cps | 50 | 25,0 |
| 100 cps | 100 | 25,0 |
| 500 cps | 500 | 25,0 |
| 1000 cps | 1000 | 25,0 |
| 5000 cps | 5000 | 25,0 |
| 12500 cps | 12500 | 25,0 |
| 30000 cps | 30000 | 25,0 |
| 60000 cps | 60000 | 25,0 |
| 100000 cps | 100000 | 25,0 |
По специальному заказу
Для наших заказчиков, которым необходим нестандартный диапазон значений вязкости, мы можем изготовить наши силиконовые жидкости согласно индивидуальным требованиям
Смеси, калиброванные при 25 °С (77 °F)
Минимальная вязкость: 5 сПз (мПа*с)
Максимальная вязкость: 60000 сПз (мПа*с)
Вязкость смеси будет находиться в пределах ±2% от заданного значения
Стандартные образцы вязкости Brookfield имеют вязкость, совпадающую с заявленной с точностью до ±1%. Они сертифицированы с использованием методов, отслеживаемых Национальным институтом стандартов и технологии США (NIST). Выбора одного или двух стандартов обычно бывает достаточно для проверки правильности калибровки прибора. Все стандарты поставляются в контейнерах 0,5 литра (1 пинта) с калибровочным сертификатом.
Вязкость
Кинематическая и динамическая вязкости масел
Вязкость (viscosity). Вязкость — это внутреннее трение или сопротивление течению жидкости. Вязкость масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости масла зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым, износ деталей. Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя и других агрегатов. Вязкость — основная характеристика масла, по величине которой частично делается выбор масла для применения в конкретном случае.
Вязкость масла зависит от химического состава и структуры соединений, составляющих масло, и является характеристикой масла как вещества. Кроме этого, вязкость масла также зависит и от внешних факторов — температуры, давления (нагрузки) и скорости сдвига, поэтому рядом с числовым значением вязкости всегда должны указываться условия определения вязкости.
Условия работы двигателя определяют два основных фактора, влияющих на определение вязкости — температура и скорость сдвига.
Вязкость масел определяется при температурах и скоростях сдвига, близких к реальным при эксплуатации. Если масло должно работать при низкой температуре(даже в течении короткого времени), то при этой же температуре должны быть определены и eго вязкостные свойства. Например, на все автомобильные масла, предназначенные для применения зимой, должны приводиться низкотемпературные характеристики.
Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов вискозиметров (viscometers):
Кинематическая вязкость характеризует текучесть масел при нормальной и высокой температурах. Методы определения этой вязкости относительно просты и точны. Стандартным прибором в настоящее время считается стеклянный капиллярный вискозиметр, в котором измеряется время истечения масла при фиксированной температуре. Стандартными температурами являются 40 и 100 °С.
Относительная вязкость определяется на вискозиметрах Сейболта, Редвуда и Энглера. Это сосуды с калиброванным отверстием на дне, через которое вытекает точно установленное количество масла. При измерении времени вытекания заданная температура масла в вискозиметре должна поддерживаться с необходимой точностью. Универсальная вязкость Сейболта, определяемая по стандарту ASTM D 88, выражается в универсальных секундах Сейболта SUS(Saybolt Universal Seconds). Этот упрощенный метод определения кинематической вязкости более широко применяется в США. В Европе чаще пользуются секундами Редвуда (Редвуда единицы — Redwood units) и градусами Энглера (Е°, Engler units). Градус Энглера — это число, показывающее во сколько раз вязкость масла превышает вязкость воды при 20°С, поэтому вискозиметром Энглера необходимо измерить время вытекания воды при 20°С.
Динамическая вязкость обычно определяется ротационными вискозиметрами. Вискозиметры разной конструкции имитируют реальные условия работы масла. Обычно выделяются крайние значения температуры и скорости сдвига. Основные методы определения вязкости моторных масел предусмотрены спецификацией SAE J300 APR97. Эта спецификация устанавливает значения степеней вязкости SAE для моторных масел и определяет порядок измерения необходимых параметров вязкости. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы — низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость, определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя.
Характеристики низкотемпературной вязкости :
Характеристики высокотемпературной вязкости:
Рассмотрим некоторые особенности методов определения вязкости. Вискозиметр Брукфильда — это прибор для определения низкотемпературной вязкости при низкой скорости сдвига. Он снабжен комплектом роторов разной величины и формы. Скорость можно менять ступенчато в широких пределах. Во время изменения скорость поддерживается постоянной. Крутящий момент является мерой кажущейся вязкости. Расстояние между статором и ротором сравнительно большое, поэтому считается, что скорость сдвига низка и стенки сосуда вискозиметра не влияют на величину вязкости, которая в этом случае рассчитывается по силе внутреннего трения масла и называется вязкостью по Брукфильду (Brookfield viscosity) (в Па-с), или кажущейся вязкостью (apparent viscosity). Этим методом определяется кажущаяся вязкость автомобильных трансмиссионных масел при низкой температуре (по стандартам ASTM D 2983, SAEJ 306, DIN 51398).
Температурная зависимость вязкости при низкой температуре и ним напряжении сдвига (low temperature, low shearrate, viscosity/temperature dependent определяется по методике ASTM D 5133 при помощи сканирующего вискозиметр Брукфильда (Scanning Brookfield method). Этот показатель необходим для оценки способности масла поступать в систему смазки и к узлам трения в холодном двигателе после егодлительного пребывания при низкой температуре. Перед измерением масло должно пpoйти определенный цикл охлаждения, как и при определении равновесной температуре застывания (stable pour point). Такое испытание занимает много времени и применяется в основном при разработке новых рецептур масел.
Оценка фильтруемости масел по методу GM P9099 введена в категории SH, SJ и ILSAC GF-1, GF-2 для масел SAE 5W-30 и SAE 10W-30. Этот метод разработан фирмой «General Motors» и применяется ею с 1980 г. Он имитирует закупоривание масляного фильтра осадком, образующимся в присутствии воды и конденсата прорывающихся картерных газов при краткосрочной работе после длительной стоянки. Оценку проводят по относительному снижению скорости потока через фильтр при последовательном испытании масла и смеси масла с водой. Смесь приготавливают медленным перемешиванием в течем 30 с в закрытой мешалке 49,7 г масла, 0,3 г деионизированной воды и сухого льда. После перемешивания смесь в открытом сосуде выдерживают в печи при температуре 70°С в течение 30 мин. Затем ее охлаждают до 20 — 24 °С и выдерживают при этой температуре 48 — 50 ч. Снижение скорости потока не должно быть более чем на 50%.
Стабильность к сдвигу это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации. При быстром скольжении поверхностей трения достигается высокая скорость течения масла в узких зазорах и проявляется высокая деформация сдвига, которая вызывает деструкцию молекул полимеров (загустителей) входящих в состав масла. Устойчивость к деформации сдвига является важным показателем для масел, применяемых в современных высокоскоростных, высоконагруженных, мощных и малогабаритных двигателях. Способность масла сохранять стабильную вязкость определяется временем, в течение которого вязкость изменяется до определенной величины. Иногда пользуются показателем индекса стабильности к сдвигу SSI (shearstability index). Он определяется соотношением потери вязкости эффекта загущения полимерным загустителем, выраженное в %. SSI определяется разными методами: в Европе используют дизельную насос-форсунку конструкции Бош (Bosch injector) (CEC L-14-A-88). В Америке этот показатель определяется двумя методами — как в Eвpone (ASTM D 6278) или в стендовом бензиновом двигателе CRC L-; после 10-часовой работы (ASTM D 5119).
При сравнительно небольшой деформации сдвига, полимерные молекулы только раскручиваются, а после снятия напряжения, со временем, могут восстановить свою конфигурацию и вязкость. Такое снижение вязкости называетсявременным (temporary viscosity loss — TVL) и иногда наблюдается при определении HTHS вязкости на ротационном вискозиметре — имитаторе конического подшипника.
Зависимость вязкости от давления
При повышении давления, уменьшается оббьем и усиливается взаимное притяжение молекул и увеличивается сопротивление течению, вязкость масла увеличивается. При повышении температуры имеет место противоположный процесс и вязкость масла уменьшается.
При низкой температуре и высоком давлении вязкость масла в зацеплении шестерен, может увеличиться настолько, что масло станет твердой пластичной массой. Это явление оказывает определенное положительное действие, так как масло в пластичном состоянии не вытекает из зазора сопряженных поверхностей и уменьшает влияние ударных нагрузок на детали.
Вязкостно-температурные характеристики
С повышением температуры вязкость масла понижается. Характер изменения вязкости выражается параболой. Такая зависимость неудобна для экстраполяции для расчетов вязкости. Поэтому кривую зависимости вязкости от температуры строят полулогарифмических координатах, в которых эта зависимость приобретает практически прямой характер.
Индекс вязкости VI (viscosity index) — это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры и тем меньше наклон кривой.
Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей температуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некоторых гидравлических масел (жидкостей). Индекс вязкости определяется (по стандартам ASTM D 2270, DIN ISO 2909) при помощи двух эталонных масел. Вязкость одного из них сильно зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным нулю, VI=0), а вязкость другого — мало зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным 100 единиц, VI =100).. При температуре 100°С вязкость обоих эталонных масел и исследуемого масла должна быть одинаковой. Шкала индекса вязкости получается делением разницы вязкостей эталонных масел при температуре 40°С на 100 равных частей. Индекс вязкости исследуемого масла находят по шкале после определения его вязкости при температуре 40°С, а если индекс вязкости превышает 100, его находят расчетным путем.
Индекс вязкости сильно зависит от молекулярной структуры соединений, составляющих базовые минеральные масла. Наивысший индекс вязкости бывает у парафиновых базовых масел (около 100), у нафтеновых масел — значительно меньший (30 — 60), у ароматических масел — даже ниже нуля. При очистке масел их индекс вязкости, как правило, повышается, что в основном связано с удалением из масла ароматических соединений. Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости. Высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел: у полиальфаолефинов — до 130, у полиэтиленгликолей — до 150, у сложных полиэфиров — около 150. Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок — полимерных загустителей.