Начните с материалаДиапазон вязкостиСкорости вращенияLV, RV или HBШпиндели и объём пробыТемператураПогрешность и данныеТаблица подбора серийОшибки при выборе

Выбор лабораторного вискозиметра: отталкиваемся от материала

Лабораторный вискозиметр выбирают исходя из свойств материала и требований методики, а не из названия. Перед тем как купить ротационный вискозиметр, найдите ответы на пять вопросов.

  1. К какому порядку относится вязкость: вода, масло, мёд или паста? Хватит интервала «от и до» в мПа·с.
  2. Материал ньютоновский или нет? Вязкость красок, суспензий, кремов и растворов полимеров зависит от скорости, поэтому прибору нужен набор скоростей.
  3. Какова температура измерения? Она может быть комнатной, строго заданной (например, 25 °C) или высокой, как у битумов, расплавов клеев и полимеров.
  4. Существует ли методика или спецификация заказчика? Она способна задавать шпиндель, скорость и условия, а следовательно, и тип прибора.
  5. Сколько измерений выполняют за день и кто работает на приборе? От ответа зависит, требуются ли цифровой дисплей, память результатов и вывод данных на компьютер.

Если пока неясно, нужен ли вам именно ротационный прибор, начните со статьи «Что такое вискозиметр и какие бывают»: ротационные модели рассчитаны на динамическую вязкость, а кинематическую вязкость нефтепродуктов определяют другими аппаратами, например из раздела «Аппараты для определения вязкости нефтепродуктов».

Диапазон вязкости: для каких материалов рассчитан прибор

Диапазоном прибора называют интервал вязкости, в котором заявленная погрешность выдерживается на всех сочетаниях шпинделей и скоростей. Если у серии он очень широк (допустим, от единиц мПа·с до сотен миллионов мПа·с), это не значит, что один шпиндель охватывает его целиком: для полного покрытия меняют и шпиндели, и скорости.

Практически важно, чтобы вязкость материала приходилась на среднюю и верхнюю часть шкалы хотя бы при одной связке «шпиндель + скорость». В начале шкалы относительная погрешность велика, а у предела возможна перегрузка. Сравнивать стоит не крайние значения диапазона серии, а то, можно ли подобрать режим именно под ваш материал. Если материал лежит на стыке двух серий, измерять его проще на той, где значение ближе к середине.

Для наших серий ориентиры таковы: стрелочный КАДАММ ВИС-М охватывает 10–100 000 мПа·с, цифровые КАДАММ ВИС-Ц — от 1 до 6 млн мПа·с, КАДАММ ВИС-П — от 6 до 320 млн мПа·с. Материалам с очень малой вязкостью, близкой к воде, подойдут коаксиальные системы цилиндров КАДАММ ВИС-КЦ с диапазоном от 1 мПа·с.

Частота вращения: ступенчатый ряд или плавная настройка

От скорости вращения шпинделя зависит скорость сдвига, а у неньютоновских материалов от неё меняется и вязкость. По этой причине число скоростей и их диапазон относятся к важным критериям выбора.

Ступенчатые скорости

Приборы со ступенчатым выбором работают по фиксированному ряду: у стрелочного КАДАММ ВИС-М это 6, 12, 30 и 60 об/мин, а у цифровых КАДАММ ВИС-Ц — 4, 8, 9 или 11 ступеней в пределах 0,1–120 об/мин. Для текущего контроля партии этого хватает: оператор берёт скорость из методики и сопоставляет результаты.

Плавная регулировка

Модели с плавной настройкой, КАДАММ ВИС-Н и КАДАММ ВИС-П (0,1–200 об/мин), дают возможность подстроить режим под показание и пройти весь ряд скоростей без ступеней. Это пригодится при отработке рецептур, изучении тиксотропии, а также в испытаниях, где методика задаёт скорость, отсутствующую в ступенчатом ряду. Связь скорости со шпинделем и моментом рассмотрена в статье «Как работает ротационный вискозиметр».

Материал и методика 1. Диапазон вязкости 2. Скорости: ступени/плавно 3. Температура пробы Класс пружины LV / RV / HB Комплект шпинделей Нагрев / термостат

Рис. 1. Последовательность выбора: свойства материала определяют параметры прибора

Какой класс пружины выбрать: LV, RV или HB

Жёсткость пружины и предельный момент определяются классом LV, RV или HB. Правило несложное: LV берут для жидкостей от почти водяной вязкости до умеренной, RV — для средних и густых, HB — для плотных паст, мастик и густых смол. Когда материал лежит на границе двух классов, ориентируйтесь на запас: у мягкой пружины выше точность при малых вязкостях, но предел достигается быстрее, а жёсткая работает при бо́льших вязкостях, хуже различая малые.

Классы, шпиндели и методики подробно изложены в статье «Вязкость по Брукфильду: классы LV, RV, HB, шпиндели, ГОСТ 25271 и ASTM D2196». Модели КАДАММ ВИС-П выпускаются во всех трёх классах, так что серию подбирают под материал, а не наоборот.

Когда лаборатория работает с материалами разных классов вязкости, рациональнее взять один прибор с плавной скоростью и несколькими наборами шпинделей, чем несколько приборов с узким диапазоном.

Шпиндели и объём пробы

Набор шпинделей определяет, какие материалы удастся реально измерять, и у серий он разный: КАДАММ ВИС-П комплектуется шпинделями L1–L4 и R2–R7, КАДАММ ВИС-Ц — L1–L4 и №0–№4, стрелочный КАДАММ ВИС-М — №1–№4, а приборы с нагревом КАДАММ ВИС-ПТ и КАДАММ ВИС-ТУ — 21, 27, 28 и 29. Убедитесь, что в комплекте есть шпиндели под нужные вам вязкости; недостающие можно приобрести дополнительно.

Следует принять во внимание и объём пробы. Для небольших образцов годятся шпиндели для узких стаканов и приборы с малым объёмом, а для измерений прямо в производственной таре нужны шпиндели для широких ёмкостей и штатив с запасом по высоте. Размеры ёмкости влияют на результат, так что обычно их оговаривает методика.

Температура пробы: комнатная, термостатирование, нагрев

Вязкость заметно меняется с температурой, поэтому большинство методик требуют её задавать и поддерживать. Возможны три варианта.

Комнатная температура

Если измерения идут в комнатных условиях, достаточно приборов без нагрева: КАДАММ ВИС-М, КАДАММ ВИС-Ц, КАДАММ ВИС-Н, КАДАММ ВИС-П. Но и тогда температуру пробы лучше контролировать: у многих материалов заметен дрейф уже при отклонении на несколько градусов.

Термостатирование на заданную температуру

Когда методика требует, например, 25 или 40 °C, пробу помещают в термостатируемую рубашку или ёмкость, к которой подключён жидкостный термостат. Выбор оборудования изложен в разделе «Жидкостные термостаты», а отличие термостата от криостата — в статье «Криостат и термостат: в чём разница». Измерения ниже комнатной температуры потребуют криостата. Коаксиальные системы КАДАММ ВИС-КЦ в цифровых исполнениях рассчитаны на температуры 0–100 °C.

Нагрев пробы

Горячими измеряют битумы, расплавы клеев, полимеры и воски. Для этого предусмотрены приборы с нагревом КАДАММ ВИС-ПТ и КАДАММ ВИС-ТУ: пробу нагревают до 300 °C, а температура поддерживается с точностью ±0,1 °C. Детали — в статье «Высокотемпературная вязкость: битумы, клеи-расплавы, полимеры».

Погрешность, повторяемость и выдача данных

Как правило, погрешность вискозиметра задают в процентах от верхнего предела шкалы. В относительном выражении она возрастает при малых показаниях, и это ещё один довод держать рабочие значения в средней части шкалы. Цифровые КАДАММ ВИС-Н и КАДАММ ВИС-П характеризуются погрешностью ±1 % и повторяемостью ±0,5 %; КАДАММ ВИС-Ц выпускается с погрешностью ±1 % или ±5 % (зависит от исполнения), модель с сенсорной панелью КАДАММ ВИС-ЦС — ±1 % или ±2 %, а стрелочный КАДАММ ВИС-М — ±5 %. Для текущего контроля партий вполне хватает прибора попроще, а в спорных испытаниях, где результат оспаривают заказчик или поставщик, нужен более точный.

Если результаты нужно вести в электронном виде, потребуется вывод данных: интерфейс RS232 есть в КАДАММ ВИС-Ц и КАДАММ ВИС-Н, а программируемые КАДАММ ВИС-П позволяют ещё и задавать режимы измерения. О регулярной проверке приборов по стандартным образцам вязкости см. статью «Поверка и калибровка вискозиметра».

Сводная таблица для выбора серии ротационных вискозиметров КАДАММ

СерияДиапазон вязкостиСкорость, об/минПогрешностьКогда выбирать
КАДАММ ВИС-М10–100 000 мПа·с6, 12, 30, 60±5 %Рутинный контроль, простое управление, стрелочный отсчёт
КАДАММ ВИС-Ц1–6 млн мПа·с0,1–120, 4–11 ступеней±1 %, ±2 %, ±5 %Цифровой дисплей, вывод RS232, широкий выбор исполнений
КАДАММ ВИС-Н12 мПа·с – 80 млн мПа·с0,1–200, плавно±1 %Ряд скоростей без ступеней для неньютоновских материалов
КАДАММ ВИС-П6 мПа·с – 320 млн мПа·с0,1–200, плавно±1 %Классы LV, RV, HB, программируемые режимы, методики Брукфильда
КАДАММ ВИС-ПТ5 мПа·с – 80 млн мПа·с0,1–200±1 %Нагрев пробы до 300 °C: битумы, клеи-расплавы, полимеры
КАДАММ ВИС-ТУ50–200 000 мПа·с5–100±1 %Нагрев пробы до 300 °C при умеренных вязкостях
КАДАММ ВИС-КЦ1 мПа·с – 1 млн мПа·с7,5–750±3 %, ±5 %Малые вязкости, коаксиальные цилиндры, термостатирование
КАДАММ ВИС-КУ40–141 KU200±1 %Краски и ЛКМ в единицах Кребса

Серии представлены в разделе «Ротационные вискозиметры», приборы типа Брукфильд — в разделе «Вискозиметры Брукфильда (LV, RV, HB)». Ориентир по применению можно найти в статье «Вязкость красок и ЛКМ: воронка ВЗ-246, Стормер (KU) или ротационный вискозиметр». А если нужно сначала купить ротационный вискозиметр на замену действующему, сопоставьте диапазон, шпиндели и методику по материалу «Аналоги вискозиметров Brookfield DV2T и Fungilab».

Ошибки при выборе вискозиметра

Выбор только по границам диапазона

Широкий диапазон ещё не гарантирует, что прибор хорошо измерит именно ваш материал: нужна рабочая пара шпиндель + скорость, при которой отсчёт приходится на середину шкалы.

Игнорирование температуры

Модель без нагрева и термостатирования годится далеко не для каждой методики, так что либо предусмотрите в расходах термостат, либо сразу берите прибор с нагревом.

Одна скорость для неньютоновского материала

У структурированного материала одной скорости недостаточно: число получите, но поведение материала на практике останется неясным. Выбирайте прибор, у которого есть ряд скоростей.

Нехватка шпинделей в комплекте

При покупке убедитесь, что комплект рассчитан не только на нынешние материалы, но и на ближайшие задачи. Шпиндель можно купить позже, но проще сразу заложить запас.

Покупка без согласования методики

Когда результаты нужны по конкретной методике или для заказчика, сначала выясните требования к шпинделю, скорости и температуре. Мы подберём прибор под методику, а вот аттестация и поверка по вашим процедурам остаются за вашей лабораторией.

Если по таблице выбор неочевиден, пришлите название материала, предполагаемую вязкость, температуру и методику, и инженеры КАДАММ предложат серию и комплект. Заявку удобно сформировать в окне спецификации на странице любого прибора.