ASTM D2196-20 Standardtestmetoder för reologiska egenskaper hos icke-newtonska material med rotationsviskosimeter

”ASTM D2196-20 Standard Test Methods for Rheological Properties of Non-Newtonian Materials by Rotary Viscometer”, utvecklad av American Society for Testing and Materials (ASTM), beskriver testmetoder för att bestämma den synbara viskositeten, skjuvförtunningen och de tixotropa egenskaperna hos icke-newtonska material i ett skjuvhastighetsintervall på 0,1 s⁻¹ ^till 50 s⁻¹ ^, med användning av en roterande viskometer som arbetar i en vätska i en 600 ml lågformad Griffin-bägare.

Testmetod A består av att bestämma den synbara viskositeten hos beläggningar och relaterade material genom att mäta vridmomentet på en spindel som roterar med konstant hastighet i en 600 ml låg Griffin-bägare.

Testmetoderna B och C består av att bestämma materialens skjuvförtunnande och tixotropa (tidsberoende) reologiska egenskaper. Viskositeterna hos dessa material bestäms vid en serie föreskrivna hastigheter för en rotationsviskometer med en spindel som löper i en vätska i en 600 ml lågformad Griffin-bägare. Materialets omrörning omedelbart före viskositetsmätningar kontrolleras noggrant.

Testmetod A används för att bestämma den synbara viskositeten vid en given rotationshastighet, men viskositeter vid två eller flera hastigheter ger en bättre karakterisering av ett icke-newtonskt material än en enda viskositetsmätning.

Med testmetoderna B och C indikeras graden av skjuvförtunning genom minskningen av viskositet med ökande rotationshastighet. Graden av tixotropi indikeras genom att jämföra viskositeterna vid ökande och minskande rotationshastigheter (testmetod B), viskositetsåtervinning (testmetod B) eller viskositeter före och efter hög skjuvning (kombination av testmetoderna B och C). Den höga skjuvningen i testmetod C närmar sig skjuvningen under färgapplicering. Viskositetsbeteendet mätt efter hög skjuvning indikerar färgens egenskaper omedelbart efter applicering.

Den huvudsakliga utrustningen som används i dessa tester är rotationsviskosimetern. Basenheten måste ha minst följande funktioner:

En drivmotor för att applicera en enkelriktad rotationsförskjutning på spindeln som är nedsänkt i provet, inom ett fast värdeområde på 0,3 procent vid rotationshastigheter mellan 100 rpm och 0,01 rpm.
En kraftsensor för att mäta det vridmoment som krävs för att driva spindeln som är nedsänkt i provet vid var och en av de definierade hastighetsinställningarna, inom ett konstant värdeområde på 0,1 procent.
En anslutningsaxel eller annan anordning för att överföra rotationsförskjutning från motorn till axeln.
Ett roterande element, spindel eller verktyg liknande de figurer som visas i figuren i standarden för att fästa provet mellan spindeln och en fast yta. Skyddsfästet som fästs på viskometern och skyddar spindeln ger den fasta ytan som beskrivs ovan. Varje axel kan mäta ett viskositetsområde på nästan fyrtio år för de hastighetsinställningar som anges i denna metod. Axeln väljs så att det uppmätta vridmomentvärdet ligger mellan 10 procent och 100 procent.
En datainsamlingsenhet som tillhandahåller ett sätt att inhämta, lagra och visa uppmätta eller beräknade signaler, eller båda. De lägsta utsignaler som krävs för viskositetsmätning är axelns rotationshastighet och vridmomentet. Bästa praxis är att registrera utsignalerna för spindelrotationstid och provtemperatur vid mätning av viskositet.
Ett stativ för att stödja, korrigera och justera höjden på drivmotorn, axeln och vridorganet.
Ett vattenpass som visar den vertikala lutningen hos drivmotorn, axeln och den roterande delen.
Tillhörande instrument som anses användbara vid utförande av denna metod inkluderar: dataanalyskapacitet för att tillhandahålla viskositet, spänning eller andra användbara parametrar härledda från de uppmätta signalerna.

Följande utrustning används också i testerna:

En temperaturmätnings- och registreringsanordning för att mäta provtemperaturen hos vätskan nära det roterande elementet inom intervallet 20 grader till 70 grader och inom 0,1 grader.
En 500 ml låg Griffin-bägare eller motsvarande cylindrisk behållare med en minsta volymkapacitet på 85 ml, en minsta diameter på 100 mm och ett minsta djup på 600 mm för att hålla provet under testningen.
Skakapparat eller motsvarande maskin som kan skaka provexemplaret kraftigt.

Vid provberedning fylls en 0,5-liters eller 1-liters behållare med provet, med ett mellanrum på 25 mm från provets ovansida, och temperaturen värms till 25 grader plus/minus 0,5 grader eller annan överenskommen temperatur före testning. Provet skakas kraftigt på en skakanordning eller motsvarande i 10 minuter, tas bort från skakanordningen och lämnas vid 25 grader i 60 minuter före testning. Testet påbörjas senast inom 65 minuter efter att behållaren tagits ut ur skakapparaten. Provet tas inte ut ur behållaren i vilken det skakades. Skakningstiden kan minskas vid behov eller enligt överenskommelse mellan köparen och tillverkaren, men bör under inga omständigheter vara kortare än 3 minuter.

Vid tillämpning av testmetod A görs alla mätningar vid 25 grader plus/minus 0,5 grader eller annan överenskommen temperatur. Instrumentet är placerat på ett justerbart stativ. Viskosimetern sänks ner till en nivå som sänker ner spindeln till lämpligt djup. Verktyget är rätat ut. Den valda spindeln böjs, placeras på ena sidan om materialytans mitt och sätts in i enheten. När spindeln ansluts till viskometern är det nödvändigt att undvika för högt sidotryck som kan påverka uppriktningen. Det är också nödvändigt att undvika att vrida axeln så att viskometerns visare nuddar stoppen i båda ändar av skalan. Den kombination av mph/hastighet som ger en avläsning på minst 10 procent av skalan väljs, men helst i mitten eller övre delen av skalan. Hastigheten och körsträckan som ska användas kan skilja sig från detta genom överenskommelse mellan användaren och tillverkaren. Viskosimetern sänks tills doppmärket på axeln nuddar provet. Justera viskosimeterns nivå vid behov. Behållaren förflyttas långsamt i ett horisontellt plan tills spindeln är ungefär i mitten av behållaren. Spindelns rotation startas. Rotationshastigheten justeras så att vridmomentavläsningarna ligger mellan 10 procent och 100 procent. Viskosimetern får gå tills avläsningen stabiliseras. Vridmoment- och viskositetsavläsningar registreras.

Vid tillämpning av testmetod B görs alla viskositets- (eller vridmoments-) mätningar vid 25 grader plus/minus 0,5 grader eller annan överenskommen temperatur. Verktyget justeras och spindeln installeras enligt beskrivningen ovan. Bestäm de olika rotationshastigheterna som ska användas för testet (minst tre hastigheter rekommenderas). Viskosimetern är inställd på den lägsta rotationshastighet som valts för testet. Spindelns rotation startas och avläsningen registreras efter tio varv (eller annat överenskommet antal varv). En högre initial rotationshastighet kan användas om tillverkaren och användaren överenskommit så. Rotationshastigheten ökas stegvis och avläsningen registreras efter tio varv vid varje hastighet. Efter att en observation har gjorts vid högsta hastighet minskas rotationshastigheten stegvis till den lägsta hastigheten och avläsningen registreras efter tio varv (eller motsvarande tid) vid varje hastighet. Efter att den sista avläsningen har gjorts med den lägsta hastigheten stoppas rotationen och provet får vila under en överenskommen viloperiod, vanligtvis 1 minut. Vid slutet av viloperioden startas spindelrotationen med den lägsta hastigheten och avläsningen registreras efter tio varv (eller ett annat överenskommet antal varv).

Vår organisation har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen inom vetenskap och teknik runt om i världen och ständigt förbättrar sig. Bland de många test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier som tillhandahålls för företag inom olika sektorer finns även testtjänster i enlighet med standarden ”ASTM D2196-20 Standardtestmetoder för reologiska egenskaper hos icke-newtonska material med rotationsviskosimeter”.