DIN 53019-1 Mätning av viskositeter och flödeskurvor med roterande viskometer - Del 1: Principer och mätgeometri

Standarden ”DIN 53019-1 Viskosimeter - Mätning av viskositeter och flödeskurvor med roterande viskosimeter - Del 1: Principer och mätgeometri”, publicerad av Tyska standardiseringsinstitutet (DIN), beskriver flödesfält för mätning av flödesbeteendet hos Newtonska och icke-Newtonska fluider i roterande viskosimeter, med specifika mätgeometrier. Flödesföreteendet definieras av skjuvviskositet, skjuvviskositetsfunktion, viskositetskurva eller flödeskurva. Egenskaperna i denna standard är giltiga under följande villkor:

Vätskan ska inte glida över gränsytorna (väggvidhäftning).
Accelerationskrafterna i vätskan måste förbli tillräckligt små så att flödesprocessen enbart bestäms av laminärt, stationärt skiktat flöde.
Lokala och tidsmässiga temperaturskillnader i vätskan bör vara försumbar små.
Flödesfält definieras av gränsytor (enkla gränsytor), som var och en består av ett cylindriskt skal, ett koniskt skal eller ett cirkulärt område. I praktiken används även sammansatta gränsytor.
Andra gränser än dessa enkla gränsytor bör inte påverka flödesfältet.
Ytoscillationsfel och axelförskjutningar bör vara försumbar små.

Avvikelser från detta, såvida de inte beaktas genom korrigeringar (DIN 53019-3), leder till en ökad mätosäkerhet (DIN 53019-2).

Vid användning av roterande viskometer måste hänsyn tas till vätskans egenskaper, flödesprocessens egenskaper, instrumentens utformning och systematiska avvikelser som uppstår från den experimentella proceduren. Standarden DIN 53019-3 kräver ett konstant flödesfält mellan ytor som roterar med konstant vinkelhastighet.

Följande situationer är undantagna från denna ansökan:

Öppnings- och stängningsoperationer och torsionsvibrationer (oscillationer)
Lägga till andra grundläggande flöden utöver rotationsflödet
Mätavvikelser vid rena tids-, hastighets- och vridmomentmätningar (DIN 53019-2)
Temperatur-, skjuv- eller skjuvspänningsramper.

I den utsträckning som de påverkande faktorer som leder till systematiska mätavvikelser kan bestämmas kvantitativt, ger standarden DIN 53019-3 information om relevanta korrigeringar. För mätavvikelser som inte kan korrigeras ges vägledning om hur man undviker dem och uppskattar avvikelsen för användning i osäkerhetsberäkningar.

Standarden DIN 53019-1 specificerar de grundläggande principerna och kraven för mätning av viskositet (dynamisk viskositet) och flödeskurvor (reologiskt beteende under varierande skjuvning) med hjälp av roterande viskometer. Den fokuserar särskilt på användningen av koaxiella cylindermätgeometrier (koncentriska cylinder), vilka är allmänt accepterade som absoluta mätsystem.

I en rotationsviskosimeter roterar en axel (inre cylinder) inuti en behållare (yttre cylinder) fylld med provet. Det vridmoment som krävs för att bibehålla en specifik rotationshastighet mäts, vilket möjliggör beräkning av skjuvspänning och skjuvhastighet (och därmed absoluta viskositetsvärden) när geometrin uppfyller definierade kriterier.

De främsta fördelarna med geometrier som överensstämmer med DIN 53019-1 är följande:

Ett definierat, smalt ringformigt spel mellan cylindern och huset säkerställer en nästan konstant glidhastighet över spalten.
Absoluta (beräkningsbara) viskositetsresultat (inte bara relativa/jämförande värden).
Den är lämplig för Newtonska och många icke-newtonska vätskor.

Huvudinnehållet i denna standard är följande:

Principer för rotationsmätning: vridmoment, vinkelhastighet, skjuvspänning, skjuvhastighet och viskositet.
Geometriska krav för mätsystem (särskilt koaxiella cylindrar):
Specifika förhållanden mellan cylinderns inre och yttre radier.
Begränsningar av spaltbredden för att säkerställa en jämn skjuvningsyta.
Kanteffekter och kantutjämning.
Villkor för giltiga mätningar (t.ex. laminärt flöde, ingen skjuvning på väggarna, temperaturkontroll).
Beräkningsformler för skjuvhastighet, skjuvspänning och viskositet.
Riktlinjer för lämpliga provtyper (vätskor med partiklar upp till cirka 100 µm i många koncentriska cylindriska arrangemang).

DIN 53019-standarden är nära anpassad till ISO 3219-standarden (som även omfattar rotationsviskosimetrar med definierade koaxiella cylindergeometrier för absoluta mätningar). Detta står i kontrast till ISO 2555-standarden (eller DIN EN ISO 2555), som gäller relativa mätningar med generellt odefinierade geometrier. Medan DIN 53019-standarden tillåter verkliga absoluta viskositetsvärden, är resultaten från ISO 2555-standarden mer instrument- och inställningsspecifika.

Denna standard är vanlig inom följande områden:

Kvalitetskontroll av färger, ytbehandlingar, tryckfärger, lim och polymerer.
Livsmedelsindustrin (såser, emulsioner)
Kosmetika och läkemedel
Petrokemikalier (oljor, smörjmedel)

Del 2 av denna standard (DIN 53019-2) behandlar mätprocedurer, kalibrering och utvärdering och kompletterar den första delen (DIN 53019-1) som fokuserade på principer och utrustningsgeometri.

Följaktligen tillhandahåller standarden DIN 53019-1 det grundläggande ramverket för noggrann, reproducerbar och absolut viskositetsbestämning med hjälp av roterande viskometer med väldefinierade koaxiella cylindergeometrier. Den är fortfarande en viktig referens i europeiska reologi- och materialtestningslaboratorier.

I många år har vår organisation, med sin kompetenta och erfarna personal, förstått sina kunders behov, tillhandahållit de avancerade testtjänster de behöver och hjälpt dem med att etablera, implementera och förbättra ledningssystem. Inom detta ramverk tillhandahåller vi även testtjänster i enlighet med standarden DIN 53019-1.