Métodos, estándares y selección de instrumentos para pruebas de viscosidad

La viscosidad describe la facilidad con la que fluye un líquido. Un recubrimiento de alta viscosidad es espeso y se mueve lentamente; uno de baja viscosidad es líquido y fluido. Para pinturas y recubrimientos, esta única propiedad influye en casi todas las etapas de uso, desde cómo se bombea y dosifica un producto en producción, hasta cómo se atomiza en una pistola pulverizadora, cómo se nivela y resiste el descuelgue en una superficie vertical. Medirla con precisión, con el método adecuado, es la forma en que los expertos en calidad, I+D y operaciones mantienen un recubrimiento funcionando como fue diseñado.

Newtonianos, no newtonianos y por qué importa la velocidad de cizallamiento

Algunos líquidos, como el agua y los disolventes, tienen una viscosidad que no cambia con la velocidad a la que se mueven. Estos son newtonianos. La mayoría de las pinturas y recubrimientos no lo son. Su viscosidad cambia con la velocidad de cizallamiento, la velocidad a la que se deforma el fluido, y muchos son tixotrópicos, lo que significa que se adelgazan con la agitación y se recuperan en reposo. Esto es intencional: una pintura debe ser espesa en la lata para que el pigmento permanezca suspendido, fina bajo el cizallamiento de un pincel o pulverizador para que se aplique uniformemente, y espesa de nuevo en la pared para que no se escurra. Debido a esto, la velocidad de cizallamiento que aplica una prueba importa tanto como el número que produce, y se construyen diferentes métodos para medir en diferentes condiciones de cizallamiento. velocidad a la que se aplica una prueba importa tanto como el número que produce, y los diferentes métodos están diseñados para medir en diferentes condiciones de cizallamiento.

Método 1: Copas de flujo

El método más simple es una copa de flujo. Se llena una copa con una muestra que tiene un orificio de precisión en la base, y se registra el tiempo en segundos que tarda en drenar, luego se convierte a viscosidad cinemática. Las copas de flujo son rápidas, económicas e ideales en el taller para productos de baja viscosidad y casi newtonianos. Industrial Physics suministra copas de viscosidad ISO 2431 y copas de inmersión de TQC Sheen ISO 2431 viscosity cups and immersion (dip) cups para comprobaciones in situ. Los dos estándares que rigen son ISO 2431 y DIN 53211. Las copas de flujo son menos adecuadas para materiales espesos o fuertemente no newtonianos.

Método 2: Viscosímetro Krebs

El método Krebs está establecido desde hace mucho tiempo para pinturas arquitectónicas y decorativas. El El viscosímetro digital Krebs de TQC Sheen (DV2300) acciona una paleta en la muestra a 200 rpm constantes y mide el torque, que es proporcional a la viscosidad, informando el resultado en unidades Krebs (KU), centipoises (cP) o gramos. Lee aproximadamente de 37 a 141 KU (aproximadamente de 10 a 5.000 cP) con una precisión del 2 por ciento de la escala completa, y es adecuado para el control de calidad rutinario de pinturas de rango medio donde los resultados se comparan con una especificación KU familiar.

Método 3: Viscosímetro rotacional de cono-plato

Cuando se necesita viscosidad dinámica a alta velocidad de cizallamiento, cerca de cómo se comporta un recubrimiento durante la aplicación, el método de cono-plato es la referencia. El Viscosímetro de placa y cono TQC Sheen (CP1) coloca la muestra entre un cono poco profundo y una placa plana y controla la velocidad de cizallamiento de forma estricta a 10.000 s-1 (requisitos BS e ISO) o 12.000 s-1 (ASTM). Estas velocidades son representativas de la aplicación con rodillo o brocha, por lo que la lectura refleja el comportamiento en el mundo real. Mide hasta ISO 2884, cuya primera parte cubre la geometría de cono-plato a alta velocidad de cizallamiento, junto con ASTM D4287 y BS 3900-A7. Es el método de elección para el trabajo de I+D y formulación en recubrimientos no newtonianos. work on non-Newtonian coatings.

Método 4: Husillo múltiple (método Brookfield)

Para la gama más amplia de fluidos, un viscosímetro de husillo giratorio mide el torque necesario para girar un husillo sumergido en la muestra. El Viscosímetro multihusillo TQC Sheen se ajusta al método Brookfield y se utiliza en pinturas, recubrimientos, tintas, adhesivos y muchos otros líquidos, ofreciendo un amplio rango de medición a través de husillos intercambiables. El Digital Rotothinner (DV2700) is a rotational instrument that also monitors viscosity continuously as solvents and thinners are added, with manual, max-hold, and timed modes across 0.1 to 350 poise (10 to 35,000 cP).

Elegir el método adecuado

Como regla general: utilice una copa de flujo para una comprobación rápida y de bajo coste de productos finos y casi newtonianos en la línea; utilice el viscosímetro Krebs para pinturas decorativas y arquitectónicas de rango medio medidas en KU; utilice el viscosímetro de cono-plato para la medición dinámica de alta velocidad de cizallamiento de recubrimientos no newtonianos en I+D y formulación; y utilice un instrumento de husillo o Rotothinner para trabajos de amplio rango o para el seguimiento de la viscosidad durante el adelgazamiento. La elección correcta viene determinada por el producto, la condición de cizallamiento que le interesa y el estándar que exige su cliente o especificación.

Calibración y fuentes comunes de error

La viscosidad es sensible a la temperatura, por lo que el control más importante es medir a una temperatura definida y estable; unos pocos grados pueden alterar el resultado de forma notable. Otros errores comunes son las burbujas de aire en la muestra, los orificios de la copa de flujo desgastados o dañados, el llenado o la sincronización inconsistentes, y la comparación de resultados de métodos que aplican diferentes velocidades de cizallamiento. Se utilizan aceites de calibración de viscosidad certificados, fabricados según ASTM D2162 y trazables a estándares nacionales, para verificar los instrumentos y mantener las lecturas precisas y repetibles.

Por qué es importante

El control de la viscosidad es control de calidad. Mantiene la consistencia del espesor de la película, la cobertura, el brillo y el acabado, previene defectos de descuelgue y escurrimiento, y proporciona a la producción un aprobado o suspenso rápido y objetivo en cada lote. Medirlo correctamente, según los estándares reconocidos, es parte de cómo Industrial Physics ayuda a los expertos en calidad, I+D y operaciones a proteger la integridad de sus recubrimientos y las marcas de sus clientes. Para más información, consulte nuestra descripción general de las pruebas de viscosidad y la guía de tipos de viscosímetros.