💧 Kinematische Viskosität
Kurz gefasst
Bestimmung der kinematischen Viskosität von Mineralölerzeugnissen mittels Glaskapillarviskosimeter bei 40°C und 100°C. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 3104:2021; Messbereich: 0,2–300 000 mm²/s (cSt). Das Verfahren umfasst 10 Schritte (insgesamt rund 1 Std. 32 Min.–2 Std. 2 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Klassifizierung von Motorenölen nach SAE J300 (Viskosität bei 40°C und 100°C), Klassifizierung von Industrieölen nach ISO 6743 (ISO VG-Klassen), Qualitätskontrolle von Dieselkraftstoff (PN-EN 590: 2,0–4,5 mm²/s bei 40°C).
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN ISO 3104:2021
- Kategorie: Petrochemie
- Verfahrensschritte: 10
- Gesamtdauer der Schritte: 1 Std. 32 Min.–2 Std. 2 Min.
- Messbereich: 0,2–300 000 mm²/s (cSt)
- Messtemperatur: -20°C bis +150°C (typisch 40°C und 100°C)
- Badstabilität: ±0,02°C
Übersicht
Die kinematische Viskosität ist ein Maß für den Fließwiderstand einer Flüssigkeit unter Schwerkraft. In mm²/s (Centistokes, cSt) ausgedrückt, ist sie einer der wichtigsten Qualitätsparameter von Mineralölerzeugnissen. Die Klassifizierung von Schmierölen SAE, Industrieölen ISO VG und Kraftstoffen basiert genau auf der kinematischen Viskosität.
Die Methode beinhaltet die Messung der Zeit, die ein definiertes Flüssigkeitsvolumen benötigt, um durch ein kalibriertes Glaskapillarviskosimeter unter Schwerkraft bei streng kontrollierter Temperatur zu fließen. Die kinematische Viskosität wird als Produkt aus gemessener Durchflusszeit und Viskosimeterkonstante berechnet. Die Messung wird standardmäßig bei 40°C (für Industrieöle) und 100°C (für Motorenöle, SAE-Klassifizierung) durchgeführt.
Zu hohe Dieselkraftstoffviskosität behindert den Durchfluss durch Filter und Einspritzdüsen und verringert die Motorleistung. Zu niedrige Viskosität verursacht unzureichende Schmierung der Kraftstoffsystemkomponenten. Bei Schmierölen bestimmt die Viskosität die Ölfilmdicke, die Pumpfähigkeit bei niedrigen Temperaturen und die Energieeffizienz von Maschinen. Die Überwachung der Ölviskosität im Betrieb ermöglicht die Erkennung von Kraftstoffverunreinigung, Oxidation oder thermischer Degradation.
Der von der Norm abgedeckte Viskositätsbereich reicht von 0,2 bis 300.000 mm²/s bei Temperaturen von -20°C bis +150°C. Die Methode umfasst zwei Verfahren: A — mit manuellen Glasviskosimetern, B — mit automatischen Viskosimetersystemen.
Prinzip der Methode
Ein kalibriertes Glaskapillarviskosimeter wird in ein Thermostatbad mit Stabilität ±0,02°C gegeben. Nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts wird die Probe über die obere Messmarke des Viskosimeters angesaugt/gefüllt. Die Zeit, die der Flüssigkeitsmeniskus benötigt, um zwischen zwei Messmarken zu fließen, wird gemessen. Die kinematische Viskosität wird nach der Formel berechnet: ν = C × t, wobei C die Viskosimeterkonstante (mm²/s²) und t die Durchflusszeit (s) ist. Die Durchflusszeit sollte mindestens 200 Sekunden betragen, um Genauigkeit zu gewährleisten. Es werden mindestens zwei Bestimmungen durchgeführt; die Ergebnisse sollten nicht mehr als den in der Norm angegebenen Bestimmbarkeitswert abweichen.
Anwendungen
- Klassifizierung von Motorenölen nach SAE J300 (Viskosität bei 40°C und 100°C)
- Klassifizierung von Industrieölen nach ISO 6743 (ISO VG-Klassen)
- Qualitätskontrolle von Dieselkraftstoff (PN-EN 590: 2,0–4,5 mm²/s bei 40°C)
- Überwachung des Zustands von Schmierölen im Betrieb (Tribologie)
- Bewertung von Basisölen und Additiven
- Qualitätskontrolle von Flugkraftstoff (Kerosin)
- Berechnung des Viskositätsindex (VI) nach ISO 2909
- Prüfung von Transformator- und Hydraulikölen
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messbereich | 0,2–300 000 mm²/s (cSt) |
| Messtemperatur | -20°C bis +150°C (typisch 40°C und 100°C) |
| Badstabilität | ±0,02°C |
| Minimale Durchflusszeit | 200 s |
| Wiederholbarkeit | ±0,35% des Mittelwerts (für newtonsche Flüssigkeiten) |
| Vergleichbarkeit | ±0,70% des Mittelwerts |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 3104:2021
- Titel (PL)
- Przetwory naftowe — Ciecze przezroczyste i nieprzezroczyste — Oznaczanie lepkości kinematycznej i obliczanie lepkości dynamicznej
- Title (EN)
- Petroleum products — Transparent and opaque liquids — Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity
Schritt-für-Schritt-Verfahren
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Viskosimeterauswahl
Viskosimeter mit Bereich passend zur erwarteten Probenviskosität wählen. Durchflusszeit muss min. 200 s betragen. Viskosimeter-Kalibrierschein prüfen.
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Badvorbereitung
Thermostatbad auf erforderliche Temperatur einstellen (40,00°C oder 100,00°C). Stabilität: ±0,02°C. Auf Temperaturstabilisierung warten.
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Viskosimeterreinigung
Viskosimeter nacheinander mit Kerosin, Toluol und Aceton spülen. Durch Durchleiten sauberer, trockener Luft trocknen. Kapillarreinheit visuell prüfen.
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Viskosimeterbefüllung
Viskosimeter mit Probe gemäß Herstelleranleitung befüllen (ca. 7 mL für Cannon-Fenske). Luftblasen vermeiden.
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Thermostatisierung
Gefülltes Viskosimeter ins Bad geben. Mindestens 30 Minuten warten, um thermisches Gleichgewicht zu erreichen.
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Durchflusszeitmessung
Flüssigkeitsmeniskus über obere Marke positionieren. Timer starten, wenn Meniskus obere Marke passiert, und bei unterer Marke stoppen.
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Messwiederholung
Zweite Bestimmung am gleichen Viskosimeter (für Ubbelohde-Typ) oder an zweitem sauberem Viskosimeter durchführen. Ergebnisse vergleichen — Differenz sollte Bestimmbarkeit nicht überschreiten.
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Berechnung der kinematischen Viskosität
ν = C × t, wobei C die Viskosimeterkonstante ist, t die mittlere Durchflusszeit. Ergebnis mit entsprechender Anzahl signifikanter Ziffern angeben.
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Berechnung der dynamischen Viskosität (optional)
η = ν × ρ, wobei ρ die Probendichte bei Messtemperatur ist. Ergebnis in mPa·s.
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Endreinigung
Viskosimeter entleeren. Nacheinander mit Kerosin, Aceton spülen. Trocknen und in vertikaler Position lagern.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Glaskapillarviskosimeter | Cannon-Fenske Routine (transparent), Cannon-Fenske Opaque (opak), Ubbelohde | 150–600 PLN/Stk. |
| Thermostatisiertes Viskosimeterbad | Tamson TV 4000, Julabo VISCO BATH, Cannon CT-1000 | 15 000–45 000 PLN |
| Kalibrierter Timer/Stoppuhr | Digitaler Timer mit ±0,1 s Genauigkeit oder automatischer optischer Detektor | 200–500 PLN (manuell), 8 000–20 000 PLN (automatisch) |
| Präzisionsthermometer | ASTM Thermometer mit 0,01°C Auflösung oder Pt100 Sensor | 500–2 000 PLN |
| Automatisches Viskosimetersystem | Cannon miniAV, Schott-Geräte AVS 370, Anton Paar SVM 3001 | 40 000–120 000 PLN |
| Saugkolben zum Befüllen des Viskosimeters | Gummiball mit Adapter oder Handpumpe | 50–200 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Viskositätsreferenzöl | — | Zertifizierte Referenzöle (CRM) mit bekannten Viskositäten bei 40°C und 100°C, z.B. Cannon S20, S60, S200, N35, N100 |
| Kerosin (Reinigungslösungsmittel) | 8008-20-6 | Für erste Wäsche von Viskosimetern nach Verwendung mit Ölproben |
| Aceton | 67-64-1 | Reinheit ≥99,5%, für Endspülung von Viskosimetern |
| Chromsäure (optional) | 7738-94-5 | Chromsäuregemisch zum Entfernen hartnäckiger Ablagerungen aus Kapillaren (Achtung: stark ätzend, krebserregend — beschränkte Verwendung) |
| Toluol | 108-88-3 | Reinheit ≥99,5%, alternatives Lösungsmittel zur Reinigung von Viskosimetern |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Thermostatbad — Verbrennungsgefahr bei Arbeit bei 100°C und höher
- Lösungsmittel (Toluol, Aceton, Kerosin) — Arbeit im Abzug, brennbar
- Chromsäure — stark ätzend und krebserregend (Cr⁶⁺), nur als letztes Mittel verwenden, mit vollständiger PSA
- Laborglas — Viskosimeter zerbrechlich, Schnittgefahr
- Schutzbrille und lösungsmittelbeständige Handschuhe obligatorisch
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 3104:2021 — „Petroleum products — Transparent and opaque liquids — Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity“.
Wie funktioniert diese Methode?
Ein kalibriertes Glaskapillarviskosimeter wird in ein Thermostatbad mit Stabilität ±0,02°C gegeben. Nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts wird die Probe über die obere Messmarke des Viskosimeters angesaugt/gefüllt.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Messbereich: 0,2–300 000 mm²/s (cSt); Messtemperatur: -20°C bis +150°C (typisch 40°C und 100°C); Badstabilität: ±0,02°C; Minimale Durchflusszeit: 200 s.
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 1 Std. 32 Min.–2 Std. 2 Min. Das Verfahren umfasst 10 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Glaskapillarviskosimeter, Thermostatisiertes Viskosimeterbad, Kalibrierter Timer/Stoppuhr, Präzisionsthermometer, Automatisches Viskosimetersystem, Saugkolben zum Befüllen des Viskosimeters. Richtpreis für das Kerngerät (Glaskapillarviskosimeter): 150–600 PLN/Stk.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Klassifizierung von Motorenölen nach SAE J300 (Viskosität bei 40°C und 100°C); Klassifizierung von Industrieölen nach ISO 6743 (ISO VG-Klassen); Qualitätskontrolle von Dieselkraftstoff (PN-EN 590: 2,0–4,5 mm²/s bei 40°C); Überwachung des Zustands von Schmierölen im Betrieb (Tribologie); Bewertung von Basisölen und Additiven; Qualitätskontrolle von Flugkraftstoff (Kerosin); Berechnung des Viskositätsindex (VI) nach ISO 2909; Prüfung von Transformator- und Hydraulikölen.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Thermostatbad — Verbrennungsgefahr bei Arbeit bei 100°C und höher; Lösungsmittel (Toluol, Aceton, Kerosin) — Arbeit im Abzug, brennbar; Chromsäure — stark ätzend und krebserregend (Cr⁶⁺), nur als letztes Mittel verwenden, mit vollständiger PSA; Laborglas — Viskosimeter zerbrechlich, Schnittgefahr; Schutzbrille und lösungsmittelbeständige Handschuhe obligatorisch.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN ISO 3104.