Kiến thức Cannon

Nguyên lý và công nghệ

Đo độ nhớt động học bằng nhớt kế mao quản thủy tinh

Độ nhớt động học (kinematic viscosity, đơn vị mm²/s hay cSt) được xác định bằng cách đo thời gian một thể tích chất lỏng xác định chảy qua mao quản dưới tác dụng của trọng lực, ở nhiệt độ được khống chế chặt chẽ. Kết quả tính theo công thức ν = C × t, trong đó C là hằng số nhớt kế (được hiệu chuẩn) và t là thời gian chảy tính bằng giây. Nhân độ nhớt động học với khối lượng riêng ở cùng nhiệt độ sẽ thu được độ nhớt động lực (mPa·s). Đây là nền tảng của ASTM D445 / ISO 3104 (phương pháp thử) và ASTM D446 / ISO 3105 (đặc tính kỹ thuật của nhớt kế).

Vì không có một loại nhớt kế nào phù hợp cho mọi mẫu, Cannon sản xuất nhiều kiểu hình học khác nhau:

• Nhớt kế dòng thuận (transparent) như CANNON-Fenske Routine: dùng cho chất lỏng trong suốt hoặc trong mờ, phổ biến nhất trong phòng thí nghiệm dầu nhờn.
• Nhớt kế mức treo (suspended level) như Ubbelohde, BS/IP/SL: hằng số nhớt kế gần như không đổi theo nhiệt độ, thuận tiện khi đo một mẫu ở nhiều nhiệt độ.
• Nhớt kế dòng ngược (reverse flow) như CANNON-Fenske Opaque, Zeitfuchs Cross-Arm: dùng được cho cả chất lỏng đục như dầu đã qua sử dụng, dầu nhiên liệu nặng; phải làm sạch, sấy và nạp lại giữa các lần đo lặp.
• Nhớt kế chân không như Asphalt Institute, Modified Koppers: dùng cho mẫu rất nhớt như nhựa đường theo ASTM D2171, cần chân không được khống chế chính xác để kéo chất lỏng qua mao quản.
• Nhớt kế pha loãng (dilution) như CANNON-Ubbelohde Dilution: đo dung dịch polymer ở nhiều nồng độ để ước tính kích thước, hình dạng phân tử.

Nhớt kế tự động và nhớt kế polymer

Dòng CAV 5 (ra mắt năm 2026) gồm ba cấu hình: CAV-R cho phòng thí nghiệm đo nhiều loại mẫu khó (có gia nhiệt khay mẫu, gia nhiệt có chọn lọc TargetHeat, dải nhiệt rộng nhất, hỗ trợ ba dung môi, rửa lọ mẫu và cảm biến quang); CAV-X có thể mở rộng theo công suất và dải nhiệt; CAV-D gồm hai máy độc lập chạy ở một nhiệt độ cố định cho phòng thí nghiệm năng suất cao. Cả ba dùng cấu hình một bể ổn nhiệt, tự động làm sạch ống đo và có thể vận hành độc lập không cần máy tính. Tự động hóa giúp giảm tiếp xúc dung môi, hạn chế vỡ ống thủy tinh và giảm sai khác giữa các thao tác viên.

Dòng miniPV là nhớt kế tự động một bể, có bộ nạp mẫu 10 vị trí (miniPV-X), đo độ nhớt dung dịch loãng của polymer trong dung môi hữu cơ hoặc nước, từ đó tính độ nhớt riêng, độ nhớt nội tại (IV) để đánh giá khối lượng phân tử, đồng thời đo được độ nhớt động học thông thường trong khoảng 15–100 °C.

Độ nhớt nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao theo SAE J300

Phân cấp độ nhớt dầu động cơ SAE J300 không chỉ dựa trên độ nhớt động học ở 100 °C mà còn đòi hỏi ba phép đo đặc biệt:

• Độ nhớt khởi động lạnh (CCS – Cold-Cranking Simulator) theo ASTM D5293: mô phỏng ma sát khi trục khuỷu quay lúc khởi động động cơ ở nhiệt độ âm. Máy CCS-G6 đo độ nhớt biểu kiến của dầu động cơ từ –40 °C đến –5 °C, tự động nạp mẫu và làm sạch không dùng dung môi, xử lý đến 14 mẫu mỗi lượt.
• Độ nhớt bơm ở nhiệt độ thấp (MRV – Mini-Rotary Viscometer) theo ASTM D4684: đánh giá khả năng dầu chảy tới bơm dầu khi trời lạnh, phát hiện hiện tượng tạo gel và ứng suất chảy. CMRV-5000 có năm ô đo tháo rời, làm lạnh nhiệt điện từ –5 °C đến –40 °C.
• Độ nhớt nhiệt độ cao – tốc độ cắt cao (HTHS) theo ASTM D5481 (nhớt kế mao quản nhiều ô) hoặc ASTM D4683 (TBS): phản ánh độ dày màng dầu trong ổ đỡ ở 150 °C. HTHS Series II hoạt động trong dải 30–150 °C.

Chất chuẩn độ nhớt và chất chuẩn điểm chớp cháy

Chất chuẩn độ nhớt là mắt xích quan trọng nhất của truy xuất nguồn gốc đo lường. Chất chuẩn Cannon được chứng nhận theo ISO 17034, hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm công nhận ISO/IEC 17025 và truy xuất được đến NIST. Danh mục gồm: chất chuẩn đa dụng theo ASTM D445/D446; chất chuẩn nhiệt độ thấp cho CCS và MRV; chất chuẩn HTHS (D4683, D4741, D5481); dầu kiểm tra (check oil) có giá trị chứng nhận cho độ nhớt ở 40 °C và 100 °C, CCS, MRV và khối lượng riêng ở 15 °C; chất chuẩn cho cốc chảy Zahn, Shell, Ford (ASTM D4212, D1200); chất chuẩn cho nhớt kế quay; và vật liệu chuẩn điểm chớp cháy theo ASTM D56, D92, D93 kèm số liệu thống kê liên phòng. Chất chuẩn có hạn dùng 18–24 tháng kể từ ngày xử lý đơn hàng.

Bể ổn nhiệt, máy đo điểm chớp cháy và khối lượng riêng

Mọi bể ổn nhiệt Cannon đáp ứng yêu cầu của ASTM D445: CT-500 cho dải 20–100 °C, CT-2000 cho dải 10–150 °C (thêm ASTM D2171), bộ làm lạnh nhiệt điện CBC-100 hạ nhiệt độ bể tới 15 °C dưới nhiệt độ môi trường để ổn định khi đo dưới 40 °C. Thông qua hợp tác với các hãng khác, Cannon cung cấp máy đo điểm chớp cháy tự động Pensky-Martens cốc kín (ASTM D93), Cleveland cốc hở (ASTM D92), Tag, Abel; máy đo khối lượng riêng để bàn D155 và cầm tay Densi-H; nhớt kế quay điện từ EMS-1000S của KEM cho mẫu rất nhỏ.

Cách chọn thiết bị phù hợp

Nhu cầu	Gợi ý cấu hình
Phòng thí nghiệm nhỏ, số mẫu ít, dầu trong	Nhớt kế CANNON-Fenske Routine hoặc Ubbelohde + bể CT-500 + chất chuẩn đa dụng
Dầu đã qua sử dụng, dầu FO, mẫu đục	Nhớt kế dòng ngược (CANNON-Fenske Opaque, Zeitfuchs Cross-Arm) hoặc nhớt kế tự động có cảm biến quang
Nhà máy pha chế dầu nhờn, kiểm soát chất lượng theo SAE J300	CAV tự động + CCS-G6 + CMRV + HTHS + dầu kiểm tra
Nhựa đường, mẫu rất nhớt	Nhớt kế chân không Asphalt Institute + bể CT-2000
Polymer (PET, nylon, cellulose…)	miniPV / miniPV-X đo độ nhớt dung dịch loãng

Khi chọn nhớt kế thủy tinh, cần chọn cỡ ống sao cho thời gian chảy không nhỏ hơn mức tối thiểu ASTM D446 quy định (thường 200 giây) ở nhiệt độ đo, đồng thời chú ý thể tích mẫu tối thiểu và chiều sâu bể ghi trên chứng nhận. Với nhớt kế tự động, cân nhắc số mẫu mỗi ca, số nhiệt độ cần đo (40 °C, 100 °C hay nhiều mức), loại dung môi rửa và yêu cầu tích hợp LIMS. Nếu phòng thí nghiệm phải chứng minh năng lực theo ISO/IEC 17025, nên lập kế hoạch chất chuẩn và hiệu chuẩn ngay từ đầu.

Vận hành và bảo trì

• Nhiệt độ là yếu tố quyết định: ASTM D445 yêu cầu bể ổn định trong khoảng ±0,02 °C (từ 15 đến 100 °C). Sai số nhiệt độ nhỏ cũng gây sai lệch đáng kể với dầu có chỉ số độ nhớt thấp; nhiệt kế hoặc cảm biến của bể cần được hiệu chuẩn định kỳ.
• Làm sạch nhớt kế: rửa bằng dung môi phù hợp, sấy khô hoàn toàn; tránh dùng dung dịch kiềm mạnh làm ăn mòn mao quản. Cặn bám hoặc giọt nước sót lại làm thay đổi thời gian chảy.
• Kiểm tra định kỳ bằng chất chuẩn: đo chất chuẩn chứng nhận gần dải đo thực tế; nếu kết quả vượt dung sai, kiểm tra lại nhiệt độ, độ thẳng đứng của nhớt kế và tình trạng ống trước khi hiệu chuẩn lại hằng số.
• Thiết bị nhiệt độ thấp: CCS và MRV cần hiệu chuẩn bằng bộ chất chuẩn riêng; giữ hệ làm lạnh sạch bụi, kiểm tra độ ẩm để tránh đóng băng trong ô đo.
• Quản lý chất chuẩn: theo dõi hạn dùng, đóng kín sau khi mở; một số chất chuẩn điểm chớp cháy thấp cần lưu kho như hóa chất dễ cháy.
• Thẩm định thiết bị: Cannon cung cấp danh mục kiểm tra IQ/OQ/PQ, gói dịch vụ và đào tạo, hữu ích cho phòng thí nghiệm dược và phòng thí nghiệm được đánh giá công nhận.