طرق الاختبار القياسية ASTM D2196-20 للخصائص الرومولوجية للمواد غير النيوتونية باستخدام مقياس اللزوجة الدوار

طرق الاختبار القياسية ASTM D2196-20 للخصائص الرومولوجية للمواد غير النيوتونية باستخدام مقياس اللزوجة الدوار

يصف معيار "ASTM D2196-20 Standard Test Methods for Rheological Properties of Non-Newtonian Materials by Rotary Viscometer"، الذي طورته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، طرق الاختبار لتحديد اللزوجة الظاهرية، وتخفيف القص، وخصائص الانسيابية للمواد غير النيوتونية في نطاق معدل القص من 0,1 ثانية -1 إلى 50 ثانية -1 ، باستخدام مقياس لزوجة دوار يعمل في سائل موجود في كأس جريفين منخفض الشكل سعة 600 مل.

طرق الاختبار القياسية ASTM D2196-20 للخصائص الرومولوجية للمواد غير النيوتونية باستخدام مقياس اللزوجة الدوار

تتكون طريقة الاختبار أ من تحديد اللزوجة الظاهرة للطلاءات والمواد ذات الصلة عن طريق قياس عزم الدوران على المغزل الذي يدور بسرعة ثابتة في دورق جريفين منخفض الشكل سعة 600 مل.

تتكون طرق الاختبار B و C من تحديد ترقق القص والخصائص الرومولوجية (التابعة للوقت) للمواد. يتم تحديد لزوجة هذه المواد من خلال سلسلة من السرعات المحددة لمقياس اللزوجة الدوراني مع محور يعمل في سائل موجود في دورق جريفين منخفض الشكل سعة 600 مل. يتم التحكم بعناية في تحريك المادة مباشرة قبل قياس اللزوجة.

يتم استخدام طريقة الاختبار أ لتحديد اللزوجة الظاهرة عند سرعة دوران معينة، ولكن اللزوجة عند سرعتين أو أكثر توفر توصيفًا أفضل للمواد غير النيوتونية مقارنة بقياس اللزوجة مرة واحدة.

في طريقتي الاختبار B و C، يتم الإشارة إلى درجة ترقق القص من خلال انخفاض اللزوجة مع زيادة سرعة الدوران. يتم تحديد درجة اللزوجة عن طريق مقارنة اللزوجة عند سرعات دوران متزايدة ومتناقصة (طريقة الاختبار ب)، أو استعادة اللزوجة (طريقة الاختبار ب)، أو اللزوجة قبل وبعد القص العالي (مزيج من طريقتي الاختبار ب وج). يقترب القص العالي في طريقة الاختبار C من القص أثناء تطبيق الطلاء. يشير سلوك اللزوجة الذي يتم قياسه بعد القص العالي إلى خصائص الطلاء فورًا بعد التطبيق.

إن المعدات الرئيسية المستخدمة في هذه الاختبارات هي مقياس اللزوجة الدوراني. يجب أن يحتوي الجهاز الأساسي على الميزات التالية على الأقل:

  • محرك دفع لتطبيق إزاحة دورانية أحادية الاتجاه على المغزل المغمور في العينة، ضمن نطاق قيمة ثابتة تبلغ 0,3 بالمائة عند سرعات دوران بين 100 دورة في الدقيقة و0,01 دورة في الدقيقة.
  • مستشعر قوة لقياس عزم الدوران المطلوب لتحريك المغزل المغمور في العينة عند كل من إعدادات السرعة المحددة، ضمن نطاق قيمة ثابتة تبلغ 0,1 بالمائة.
  • عمود توصيل أو وسيلة أخرى لنقل الإزاحة الدورانية من المحرك إلى العمود.
  • عضو دوار أو مغزل أو أداة مشابهة للأشكال الموضحة في الشكل المعطى في المعيار لتأمين العينة بين المغزل وسطح ثابت. يوفر القوس الواقي الذي يعلق بجهاز قياس اللزوجة ويحمي المغزل السطح الثابت الموصوف أعلاه. يمكن لكل عمود قياس نطاق اللزوجة لمدة أربعين عامًا تقريبًا لإعدادات السرعة المحددة في هذه الطريقة. يتم اختيار العمود بحيث تكون قيمة عزم الدوران المقاسة بين 10 بالمائة و 100 بالمائة.
  • جهاز اكتساب البيانات الذي يوفر وسيلة لاكتساب وتخزين وعرض الإشارات المقاسة أو المحسوبة، أو كليهما. إن الحد الأدنى لإشارات الإخراج المطلوبة لقياس اللزوجة هي سرعة دوران العمود وعزم الدوران. أفضل ممارسة هي تسجيل إشارات الإخراج لوقت دوران المغزل ودرجة حرارة العينة عند قياس اللزوجة.
  • حامل لدعم وتصحيح وتعديل ارتفاع محرك القيادة والعمود وعضو الدوران.
  • مستوى يوضح الميل الرأسي لمحرك القيادة والعمود والعضو الدوار.
  • تشمل الأجهزة المساعدة التي تعتبر مفيدة في تنفيذ هذه الطريقة ما يلي: القدرة على تحليل البيانات لتوفير اللزوجة أو الإجهاد أو المعلمات المفيدة الأخرى المستمدة من الإشارات المقاسة.

يتم استخدام المعدات التالية أيضًا في الاختبارات:

  • جهاز قياس وتسجيل درجة الحرارة لقياس درجة حرارة عينة السائل بالقرب من العنصر الدوار في نطاق 20 درجة إلى 70 درجة وفي حدود 0,1 درجة.
  • كوب جريفين منخفض الشكل سعة 500 مل أو حاوية أسطوانية مكافئة بسعة حجم لا تقل عن 85 مل، وقطر لا يقل عن 100 مم، وعمق لا يقل عن 600 مم لحمل العينة أثناء الاختبار.
  • رجّاز أو آلة مماثلة قادرة على رجّ عينة الاختبار بقوة.

عند تحضير العينة يتم ملء وعاء سعة 0,5 لتر أو 1 لتر بالعينة مع ترك فجوة 25 مم من أعلى العينة ويتم رفع درجة الحرارة إلى 25 درجة زائد/ناقص 0,5 درجة أو درجة حرارة أخرى متفق عليها قبل الاختبار. يتم رج العينة بقوة على هزاز أو ما يعادله لمدة 10 دقائق، ثم إزالتها من الهزاز وتركها عند 25 درجة لمدة 60 دقيقة قبل الاختبار. يبدأ الاختبار خلال 65 دقيقة على الأكثر بعد إزالة الحاوية من الهزاز. لا يتم إخراج العينة من الحاوية التي تم رجها فيها. يمكن تقليل وقت الاهتزاز إذا لزم الأمر أو حسب الاتفاق بين المشتري والشركة المصنعة، ولكن في كل الأحوال لا ينبغي أن يقل عن 3 دقائق.

عند تطبيق طريقة الاختبار أ، يتم إجراء جميع القياسات عند 25 درجة مئوية زائد/ناقص 0,5 درجة مئوية أو أي درجة حرارة أخرى متفق عليها. يتم وضع الجهاز على حامل قابل للتعديل. يتم خفض مقياس اللزوجة إلى مستوى يسمح بغمر المغزل إلى العمق المناسب. تم تقويم الأداة. يتم ثني المغزل المحدد ووضعه على أحد جانبي مركز سطح المادة، ثم يتم إدخال المغزل داخل الجهاز. عند توصيل المغزل بجهاز قياس اللزوجة، من الضروري تجنب الضغط الجانبي المفرط الذي قد يؤثر على المحاذاة. ومن الضروري أيضًا تجنب تدوير العمود بحيث يلامس مؤشر اللزوجة السدادات الموجودة في كلا طرفي المقياس. يتم تحديد مجموعة السرعة/الميل في الساعة التي ستعطي قراءة مقياس بنسبة 10 بالمائة على الأقل، ولكن من الأفضل أن تكون في الجزء الأوسط أو العلوي من المقياس. قد تختلف السرعة والمسافة التي سيتم استخدامها عن هذا بالاتفاق بين المستخدم والشركة المصنعة. يتم خفض مقياس اللزوجة حتى تلامس علامة الانحدار الموجودة على العمود العينة. إذا لزم الأمر، قم بضبط مستوى مقياس اللزوجة. يتم تحريك الحاوية ببطء في مستوى أفقي حتى يصبح المغزل تقريبًا في وسط الحاوية. تم البدء في دوران المغزل. يتم ضبط سرعة الدوران بحيث تكون قراءات عزم الدوران بين 10 بالمائة و 100 بالمائة. يُسمح لجهاز قياس اللزوجة بالعمل حتى تستقر القراءة. يتم تسجيل قراءات عزم الدوران واللزوجة.

عند تطبيق طريقة الاختبار B، يتم إجراء جميع قياسات اللزوجة (أو عزم الدوران) عند 25 درجة مئوية زائد/ناقص 0,5 درجة مئوية أو أي درجة حرارة أخرى متفق عليها. يتم ضبط الأداة وتثبيت المغزل كما هو موضح أعلاه. حدد سرعات الدوران المختلفة التي سيتم استخدامها للاختبار (يوصى باستخدام ثلاث سرعات على الأقل). يتم ضبط مقياس اللزوجة على أبطأ سرعة دوران محددة للاختبار. يتم البدء في دوران المغزل ويتم تسجيل القراءة بعد عشر دورات (أو عدد متفق عليه آخر من الدورات). يمكن استخدام سرعة دوران أولية أعلى إذا تم الاتفاق على ذلك بين الشركة المصنعة والمستخدم. يتم زيادة سرعة الدوران على مراحل ويتم تسجيل القراءة بعد عشر دورات لكل سرعة. بعد إجراء الملاحظة بأعلى سرعة، يتم تقليل سرعة الدوران على مراحل إلى أبطأ سرعة ويتم تسجيل القراءة بعد عشر دورات (أو ما يعادلها من الوقت) عند كل سرعة. بعد أخذ القراءة الأخيرة بأبطأ سرعة، يتم إيقاف الدوران ويُسمح للعينة بالجلوس لفترة راحة متفق عليها، عادةً لمدة دقيقة واحدة. في نهاية فترة الراحة، يتم البدء في دوران المغزل بأبطأ سرعة ويتم تسجيل القراءة بعد عشر دورات (أو عدد آخر متفق عليه من الدورات).

تتمتع مؤسستنا بطاقم عمل قوي يتابع عن كثب التطورات في مجال العلوم والتكنولوجيا في العالم ويطور نفسه باستمرار. من بين العديد من دراسات الاختبار والقياس والتحليل والتقييم المقدمة للشركات في مختلف القطاعات، هناك أيضًا خدمات اختبار وفقًا للمعيار "طرق الاختبار القياسية ASTM D2196-20 للخصائص الرومولوجية للمواد غير النيوتونية بواسطة مقياس اللزوجة الدوار".

واتس اب