ASTM D2196-20 Стандартни методи за изпитване на реологични свойства на ненютонови материали чрез ротационен вискозиметър

„Стандартните методи за изпитване на реологични свойства на ненютонови материали с ротационен вискозиметър ASTM D2196-20“, разработени от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описват методи за изпитване за определяне на видимия вискозитет, изтъняването при срязване и тиксотропните свойства на ненютонови материали в диапазон на скоростта на срязване от 0,1 s⁻¹ ^до 50 s⁻¹ ^, като се използва ротационен вискозиметър, работещ в течност, съдържаща се в 600-милилитрова нискоформатна чаша Грифин.

Метод на изпитване А се състои в определяне на видимия вискозитет на покритията и подобните им материали чрез измерване на въртящия момент върху шпиндел, въртящ се с постоянна скорост, в 600-милилитрова ниска чаша Грифин.

Методите за изпитване B и C се състоят в определяне на изтъняването при срязване и тиксотропните (зависими от времето) реологични свойства на материалите. Вискозитетите на тези материали се определят при серия от предписани скорости на ротационен вискозиметър с вретено, въртящо се в течност, съдържаща се в 600-милилитрова нискоформатна чаша Грифин. Разбъркването на материала непосредствено преди измерванията на вискозитета се контролира внимателно.

Методът на изпитване А се използва за определяне на видимия вискозитет при дадена скорост на въртене, но вискозитетите при две или повече скорости осигуряват по-добра характеристика на ненютонов материал, отколкото еднократно измерване на вискозитета.

При методите на изпитване B и C степента на изтъняване при срязване се показва от намаляването на вискозитета с увеличаване на скоростта на въртене. Степента на тиксотропия се определя чрез сравняване на вискозитетите при нарастващи и намаляващи скорости на въртене (метод на изпитване B), възстановяването на вискозитета (метод на изпитване B) или вискозитетите преди и след високо срязване (комбинация от методи на изпитване B и C). Високото срязване в метода на изпитване C се доближава до срязването по време на нанасяне на боя. Вискозитетът, измерен след високо срязване, показва свойствата на боята веднага след нанасяне.

Основното оборудване, използвано в тези тестове, е ротационният вискозиметър. Базовото устройство трябва да има поне следните характеристики:

• Задвижващ двигател, който прилага еднопосочно въртеливо изместване към шпиндела, потопен в пробата, в рамките на фиксиран диапазон от 0,3 процента при скорости на въртене между 100 оборота в минута и 0,01 оборота в минута.
• Сензор за сила за измерване на въртящия момент, необходим за задвижване на шпиндела, потопен в пробата, при всяка от дефинираните настройки на скоростта, в рамките на постоянен диапазон от 0,1 процента.
• Свързващ вал или друго средство за предаване на въртеливото изместване от двигателя към вала.
• Въртящ се елемент, шпиндел или инструмент, подобен на фигурите, показани на фигурата, дадена в стандарта, за закрепване на образеца между шпиндела и неподвижна повърхност. Защитната скоба, която се прикрепя към вискозиметъра и защитава шпиндела, осигурява фиксираната повърхност, описана по-горе. Всеки вал може да измерва диапазон на вискозитет от почти четиридесет години за настройките на скоростта, посочени в този метод. Валът е избран така, че измерената стойност на въртящия момент да е между 10 процента и 100 процента.
• Устройство за събиране на данни, което осигурява средства за събиране, съхраняване и показване на измерени или изчислени сигнали, или и двете. Минималните изходни сигнали, необходими за измерване на вискозитета, са скоростта на въртене на вала и въртящият момент. Най-добрата практика е да се записват изходните сигнали за времето на въртене на шпиндела и температурата на пробата при измерване на вискозитета.
• Стойка за поддържане, коригиране и регулиране на височината на задвижващия мотор, вала и въртящия се елемент.
• Нивелир, който показва вертикалния наклон на задвижващия двигател, вала и въртящия се елемент.
• Спомагателните инструменти, считани за полезни при изпълнението на този метод, включват: възможност за анализ на данни за предоставяне на вискозитет, напрежение или други полезни параметри, получени от измерените сигнали.

В тестовете се използва и следното оборудване:

• Устройство за измерване и записване на температура, предназначено за измерване на температурата на пробата от течността в близост до въртящия се елемент в диапазона от 20 градуса до 70 градуса и с точност до 0,1 градуса.
• Ниска чаша Грифин с вместимост 500 mL или еквивалентен цилиндричен съд с минимален обем 85 mL, минимален диаметър 100 mm и минимална дълбочина 600 mm за съхранение на пробата по време на изпитването.
• Разклащаща машина или еквивалентна машина, способна енергично да разклаща изпитваната проба.

При приготвянето на пробата, контейнер от 0,5 л или 1 л се пълни с нея, оставяйки разстояние от 25 мм от горната част на пробата, и се затопля до 25 градуса плюс/минус 0,5 градуса или друга договорена температура преди изпитване. Пробата се разклаща енергично на клатачка или еквивалент в продължение на 10 минути, изважда се от клатачката и се оставя на 25 градуса за 60 минути преди тестване. Тестът започва най-късно до 65 минути след изваждането на контейнера от клатачката. Пробата не се изважда от контейнера, в който е била разклатена. Времето за разклащане може да бъде намалено, ако е необходимо или както е договорено между купувача и производителя, но във всеки случай не трябва да бъде по-малко от 3 минути.

При прилагане на метод на изпитване А, всички измервания се извършват при 25 градуса плюс/минус 0,5 градуса или друга договорена температура. Инструментът е поставен на регулируема стойка. Вискозиметърът се спуска до ниво, което ще потопи шпиндела на подходящата дълбочина. Инструментът е изправен. Избраното вретено се огъва, поставя се от едната страна на центъра на повърхността на материала и се вкарва в устройството. При свързване на шпиндела към вискозиметъра е необходимо да се избягва прекомерно странично налягане, което би могло да повлияе на подравняването. Необходимо е също така да се избягва завъртането на вала, така че стрелката на вискозиметъра да докосва ограничителите в двата края на скалата. Избира се комбинацията mph/скорост, която ще даде минимално отчитане от 10 процента от скалата, но за предпочитане в средната или горната част на скалата. Скоростта и пробегът, които ще се използват, могат да се различават от това по споразумение между потребителя и производителя. Вискозиметърът се спуска, докато маркировката на вала докосне пробата. Ако е необходимо, регулирайте нивото на вискозиметъра. Контейнерът се премества бавно в хоризонтална равнина, докато шпинделът застане приблизително в центъра на контейнера. Въртенето на шпиндела е стартирано. Скоростта на въртене се регулира така, че показанията на въртящия момент да са между 10 процента и 100 процента. Вискозиметърът се оставя да работи, докато показанията се стабилизират. Записват се показанията на въртящия момент и вискозитета.

При прилагане на метод за изпитване B, всички измервания на вискозитета (или въртящия момент) се извършват при 25 градуса плюс/минус 0,5 градуса или друга договорена температура. Инструментът се регулира и шпинделът се монтира, както е описано по-горе. Определете различните скорости на въртене, които ще се използват за теста (препоръчва се минимум три скорости). Вискозиметърът се настройва на най-бавната скорост на въртене, избрана за изпитването. Въртенето на шпиндела се стартира и отчитането се записва след десет оборота (или друг договорен брой обороти). Може да се използва по-висока начална скорост на въртене, ако е договорено между производителя и потребителя. Скоростта на въртене се увеличава на стъпки и показанието се записва след десет оборота при всяка скорост. След като се направи наблюдение при най-висока скорост, скоростта на въртене се намалява на стъпки до най-бавната скорост и показанието се записва след десет оборота (или еквивалентно време) при всяка скорост. След като последното отчитане е направено с най-ниска скорост, въртенето се спира и пробата се оставя да престои за договорен период на почивка, обикновено 1 минута. В края на периода на почивка, въртенето на шпиндела се стартира с най-ниската скорост и отчитането се записва след десет оборота (или друг договорен брой обороти).

Нашата организация разполага със силен екип, който следи отблизо развитието в областта на науката и технологиите в света и непрекъснато се усъвършенства. Сред многобройните изследвания, измервания, анализи и оценки, предоставяни на предприятия в различни сектори, има и услуги за тестване в съответствие със стандарта „ASTM D2196-20 Стандартни методи за изпитване на реологични свойства на ненютонови материали чрез ротационен вискозиметър“.