Avec le développement de la science et l'amélioration de la production industrielle, la mesure de la viscosité des substances est devenue essentielle. Un viscosimètre rotatif peut être utilisé pour mesurer la viscosité et le comportement d'écoulement des liquides polymères.
Étant donné que la plupart des polymères sont traités dans des conditions d’écoulement visqueux, il est essentiel de comprendre la loi de performance de l’état d’écoulement dense dans le processus de production de polymères pour déterminer la viscosité du polymère.
Dans le processus de traitement et de moulage, nous utilisons le plus souvent un viscosimètre rotatif. Alors, qu'est-ce qu'un viscosimètre rotatif ? De quel type est-il ? Quels sont les meilleurs paramètres d'un viscosimètre rotatif ?
Qu'est-ce qu'un viscosimètre rotatif ?
Le viscosimètre rotatif mesure la résistance visqueuse et la viscosité dynamique du liquide.
La méthode de mesure de la viscosité rotationnelle mise au point par la famille Brookfield aux États-Unis utilise sa relation unique entre le cisaillement et la résistance générée entre le rotor et le fluide pour obtenir une nouvelle valeur de viscosité, créant ainsi un précédent pour la mesure de la viscosité dynamique.
La famille Brookfield a conçu le premier viscosimètre cinématique au monde, également connu sous le nom de viscosimètre rotatif, et l'actuel viscosimètre Brookfield sous leur nom de famille. Brinell est également l'abréviation du nom de la famille Brookfield.
À partir du viscosimètre à cadran, le viscosimètre rotatif a subi 75 ans de transformation et de mise à niveau, et ses performances se sont améliorées. Plus tard, les viscosimètres numériques DV-I, DV-II et DV-III sont progressivement apparus. De grands progrès ont été réalisés dans la mesure de sorte que la mesure de la viscosité n'est pas seulement une simple mesure de la viscosité mais permet également de mesurer d'autres propriétés des fluides, telles que la thixotropie.
Types de viscosimètres rotatifs
Viscosimètre à tambour
Comme son nom l'indique, ce viscosimètre est un cylindre à fond plat à l'extérieur, avec un cylindre au centre du coaxial. Entre le cylindre et la fente, il y a une fente formée par deux surfaces parallèles entre elles, et le liquide polymère est situé dans la fente.
Le cylindre est entraîné par un régulateur à variation continue. Le cylindre est suspendu à un dispositif de mesure de force et relié à celui-ci par un ressort. Lorsque le cylindre tourne, le liquide polymère dans la fente s'écoule en raison de l'action de cisaillement. La viscosité du fluide corporel entraîne le cylindre à tourner jusqu'à ce que le couple du cylindre soit équilibré par la force du ressort et arrête la rotation. Un angle particulier θ fait tourner le cylindre.
Lorsqu'il est équilibré, l'action de cisaillement du liquide dans le viscosimètre à tambour atteint également un état stable, puis grâce au couple du cylindre et à la vitesse de rotation du cylindre, la force de cisaillement et le cisaillement à chaque position dans la couture annulaire peuvent être calculés par des formules de taux.
Viscosimètre à plaque vertébrale
Le viscosimètre à plaque vertébrale est constitué d'un cône supérieur et d'un disque inférieur. Les centres du cône et de la plaque circulaire sont sur le même axe, et le cône et la plaque circulaire sont tous deux rotatifs.
Légèrement différent du viscosimètre à tambour rotatif, le polymère fondu se trouve dans la fente formée par le cône et la plaque circulaire avec un angle θ. Lorsque la plaque circulaire tourne, en raison de la viscosité du liquide, elle entraîne le cône en rotation. Dans ces conditions, le cône s'arrête de tourner après avoir tourné à un certain angle.
Viscosimètre à bille tombante
Un viscosimètre à chute de bille est également une méthode de mesure de la viscosité des polymères, mais il est rarement utilisé pour mesurer la viscosité à l'état fondu.
Sa limitation est que les données primaires, telles que la force de cisaillement et le taux de cisaillement, ne sont pas facilement disponibles. Pendant le mouvement de la bille, la valeur de chaque partie Y dans le liquide n'est pas uniforme et le traitement des données est également délicat.
Il n'est donc pas facile d'analyser de manière exhaustive les fluides non newtoniens. Le viscosimètre à chute de bille ne convient qu'aux fluides newtoniens, et le taux de cisaillement maximal près de la bille peut être estimé à 3v/2R (v est la vitesse de chute de la bille. R est le rayon de la bille). Pendant la mesure, le taux de cisaillement dans le fluide corporel est généralement inférieur à 0.01 par seconde, et le polymère fondu peut généralement être considéré comme un liquide newtonien à un tel taux.
Principaux paramètres du viscosimètre rotatif NDJ-8S
- Plage de mesure : 10 ~ 1×10^5 mPa.s
- Spécifications du rotor : rotors 0, 1, 2, 3, 4 et n° 5 (le rotor n° 0 est une option, qui peut mesurer une faible viscosité jusqu'à 0.1 mPa.s)
- Vitesse de l'instrument : 6 tr/min, 12 tr/min, 30 tr/min, 60 tr/min
- Erreur de mesure : ±5 % (liquide newtonien)
- Alimentation : 220 V ± 10 V ; 50 Hz
- Poids net: 1.5 Kg
Sélection de la gamme, du coefficient et du rotor, ainsi que de la vitesse
(a) Tout d’abord, estimez approximativement la plage de viscosité du liquide à tester, puis sélectionnez le rotor et la vitesse appropriés en fonction du tableau de plage ;
Par exemple, les combinaisons suivantes peuvent être sélectionnées lors de la mesure d'un liquide d'environ 3000 mPa·s :
Rotor n° 2 – 6 tr/min
ou rotor n° 3 – 30 tr/min
(b) Lorsque le viscosimètre rotatif NDJ-8S ne peut estimer la viscosité approximative du liquide à tester, il convient de supposer une densité plus élevée et d'utiliser les rotors par ordre croissant de taille, en augmentant progressivement la vitesse de rotation. Le principe est le suivant : utiliser un petit rotor (numéro de rotor élevé) pour les liquides à haute viscosité et une vitesse de rotation lente ; pour les liquides à faible viscosité, utiliser un grand rotor (numéro de rotor faible) et une vitesse de rotation rapide.
(c) Coefficient : Lors de la mesure, la lecture indiquée par l'aiguille sur le cadran doit être multipliée par le coefficient spécifique du tableau des coefficients pour obtenir la viscosité mesurée (mPa·s).
C'est-à-dire : η=K·α où
η=viscosité
K=Coefficient
α = lecture pointée par le pointeur (déviation)
(d) Correction de l'erreur de fréquence : Lorsque la fréquence de l'alimentation est inexacte, le viscosimètre rotatif NDJ-8S peut la corriger selon la formule suivante :
Viscosité réelle = viscosité indiquée × fréquence nominale / fréquence réelle.
