ISO 2555:2018
(Main)Plastics — Resins in the liquid state or as emulsions or dispersions — Determination of apparent viscosity using a single cylinder type rotational viscometer method
Plastics — Resins in the liquid state or as emulsions or dispersions — Determination of apparent viscosity using a single cylinder type rotational viscometer method
This document specifies a method of determining apparent viscosity of resins in a liquid state using a single cylinder type rotational viscometer. The method can be used for viscosity measurements in the range from 0,02 Pa ⋅ s to 60 000 Pa ⋅ s. This document is applicable to both Newtonian and non-Newtonian liquids and the measured apparent viscosity depends on the velocity gradient to which the liquids are subjected during the measurement.
Plastiques — Résines à l'état liquide ou en émulsions ou dispersions — Détermination de la viscosité apparente par la méthode du viscosimètre rotatif de type à un cylindre
Le présent document spécifie une méthode de détermination de la viscosité apparente des résines à l'état liquide à l'aide d'un viscosimètre rotatif de type à un cylindre. La méthode peut être utilisée pour les mesurages de viscosité entre 0,02 Pa ⋅ s et 60 000 Pa ⋅ s. Le présent document est applicable à la fois aux liquides newtoniens et non newtoniens, et la viscosité apparente mesurée dépend du gradient de vitesse auquel les liquides sont soumis pendant le mesurage.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 2555
Third edition
2018-05
Plastics — Resins in the liquid state
or as emulsions or dispersions —
Determination of apparent viscosity
using a single cylinder type rotational
viscometer method
Plastiques — Résines à l'état liquide ou en émulsions ou dispersions
— Détermination de la viscosité apparente par la méthode du
viscosimètre rotatif de type à un cylindre
Reference number
ISO 2555:2018(E)
©
ISO 2018
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Published in Switzerland
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ISO 2555:2018(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
4.1 General . 1
4.2 Operating principle . 2
4.3 Brief description . 2
5 Apparatus . 3
5.1 Single cylinder type rotational viscometer . 3
5.2 Thermostatic liquid bath . 7
5.3 Additional apparatus . 7
6 Choice of spindle and rotational speed . 7
7 Procedure. 8
8 Expression of results .10
9 Test report .11
Annex A (informative) Choice of test conditions for general application to resins in the
liquid state, emulsions and dispersions .12
Annex B (normative) Spindle and guard stirrup .14
Bibliography .17
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ISO 2555:2018(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-
chemical properties.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 2555:1989), which has been technically
revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
a) the name of the equipment has been changed to “single cylinder type rotational viscometer” and
the method of determination of viscosity is described with more general terms to avoid reference
to specific brand names;
b) the commercially available main models and spindles have been summarized;
c) digital type viscometer has been added;
d) the accuracy of test method has been added;
e) the calibration method has been added.
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ISO 2555:2018(E)
Introduction
A rotational viscometer is composed of a spindle, a torque measuring device and a spring. There are
three types of rotational viscometers with regard to difference of the spindle:
a) single cylinder type (used in this document, i.e. ISO 2555);
[2]
b) coaxial cylinder type (used in ISO 3219 );
[2]
c) cone-plate type (used in ISO 3219 ).
Single cylinder type rotational viscometers measure viscosity under non-constant shear rate. Coaxial
cylinder type and cone-plate type instruments measure viscosity under constant shear rate.
When using a single cylinder type instrument, the measured viscosity is relative to measuring
conditions. Conditions are therefore intended to be specified for viscosity measurements.
For Newtonian fluids, the viscosity value remains the same even if different viscosity measuring
methods from this document and ISO 3219 are used.
With non-Newtonian fluids the measured viscosity changes depending on shear rate. The viscosity
determined using different measuring methods such as methods from this document and ISO 3219
therefore may differ from each other, depending on shear rates used during measurements.
The Brookfield method has contributed a lot to determination of liquid viscosity. With its simple
measuring low-cost equipment, the principles underlying the Brookfield technique still remain an
important element in determination of viscosity of liquids.
This document is largely based on the Brookfield method established in 1989. However, some of the
instruments mentioned in the previous edition of this document have long been discontinued. Moreover,
although analogue (or the so-called “dial”) type was the predominant viscometer type at that time, the
use has now shifted to digital viscometers in the recent years, increasing the need for this document to
be revised.
[1]
The terms and standards introduced in this new edition are based on ISO 1652 .
Currently, digital viscometer has become the mainstream. However, analogue (or dial) viscometer is
still used and cannot be removed from the method. This document allows the use of both analogue (or
dial) viscometer and digital viscometer.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 2555:2018(E)
Plastics — Resins in the liquid state or as emulsions or
dispersions — Determination of apparent viscosity using a
single cylinder type rotational viscometer method
1 Scope
This document specifies a method of determining apparent viscosity of resins in a liquid state using a
single cylinder type rotational viscometer.
The method can be used for viscosity measurements in the range from 0,02 Pa ⋅ s to 60 000 Pa ⋅ s.
This document is applicable to both Newtonian and non-Newtonian liquids and the measured apparent
viscosity depends on the velocity gradient to which the liquids are subjected during the measurement.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
3.1
single cylinder type rotational viscometer
apparatus that determines viscosity by measuring the torque acting on a cylinder or a disc surface
rotating in laminar flow condition at constant angular velocity
3.2
spindle
rotational symmetric object in the form of a cylinder or disc connected to a vertically rotating shaft
3.3
apparent viscosity
viscosity of liquids/fluids determined from the measured torque using predetermined calibration table
Note 1 to entry: For non-Newtonian fluids the apparent viscosity depends on the shear rate. With these types of
viscometer, the velocity gradient is not the same for every point of the spindle. Thus, for a non-Newtonian fluid,
the result is not strictly the true “viscosity at a known velocity gradient” and therefore is conventionally called
the apparent viscosity.
4 Principle
4.1 General
A rotational symmetric spindle is driven at constant rotational speed in the liquid being measured.
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ISO 2555:2018(E)
The resistance exerted by the fluid on the spindle, which depends on the viscosity of the liquid, creates
a torque which is measured by a suitable device.
The apparent viscosity measured using a single cylinder type rotational viscometer is obtained
by multiplying the torque readout with a coefficient which depends on the rotational speed and
characteristics of the spindle. With digital viscometers, viscosity is displayed by setting a certain
rotational speed and entering the correct spindle number.
This method applies to Newtonian and non-Newtonian matter.
4.2 Operating principle
With analogue viscometer, a synchronous motor rotates a vertical shaft through a gear-box. This
vertical shaft drives, through a spiral spring, a second lower shaft, forming an extension of the first. A
removable spindle is attached to this second shaft and is immersed in the liquid under test. These two
shafts rotate at the same frequency but, when the spindle is immersed there is an angular deviation
between them which is a function of the resistance of the liquid to the rotation of the spindle, i.e. the
liquid viscosity. Because of the difficulty of taking readings while the needle and dial are both rotating,
a dial-needle locking system allows the reading to be taken after the motor has stopped.
With digital viscometers, an angle deviation between a vertical shaft and a second lower shaft is
automatically read using the device for angle deviation measurement. Figure 1 shows a schematic
drawing of the operating principle of a digital viscometer.
4.3 Brief description
Analogue viscometer body is equipped with an electric switch, synchronous motor, gear-box with its
rotational speed change button, spiral spring, dial and needle, and dial-needle locking system.
Digital viscometer body is equipped with an electric switch, synchronous motor, the input device of the
rotational speed, the input of the spindle, spiral spring, spindle, CPU, display and measurement of the
angular deviation system.
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ISO 2555:2018(E)
Key
1 viscosity (display)
2 motor
3 CPU
4 input device of the rotational speed and spindle number
5 device of angle deviation measurement, between the spindle and the motor
6 spring
7 first vertical shaft
8 second lower shaft
9 temperature measuring device
10 guard stirrup
11 spindle
12 liquid
13 beaker
← electrical signals or input
Figure 1 — Schematic drawing of the operating principle of a digital viscometer
5 Apparatus
5.1 Single cylinder type rotational viscometer
Depending on the viscosity of liquid and the desired precision, viscometer models L, R, H(A) or H(B)
are chosen for measurement of sample viscosity. These viscometer models are categorized, based on
the torque range. R is used as a standard format. L is used when the viscosity is low. H(A), H(B) is used
when the viscosity is high.
The interchangeable spindles are made of metal and are in the form of cylinders or discs, which can be
fixed on to main shaft of the viscometer. L1 to L4 are to be used with model L and R1 to R7 can be used
for models R, H(A) and H(B) type viscometers.
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ISO 2555:2018(E)
A guard stirr
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 2555
Troisième édition
2018-05
Plastiques — Résines à l'état liquide
ou en émulsions ou dispersions
— Détermination de la viscosité
apparente par la méthode du
viscomètre rotatif de type à un
cylindre
Plastics — Resins in the liquid state or as emulsions or dispersions
— Determination of apparent viscosity using a single cylinder type
rotational viscometer method
Numéro de référence
ISO 2555:2018(F)
©
ISO 2018
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ISO 2555:2018(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
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ISO 2555:2018(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Principe de fonctionnement . 2
4.3 Brève description . 2
5 Appareillage . 3
5.1 Viscosimètre rotatif de type à un cylindre . 3
5.2 Bain liquide thermostatique . 7
5.3 Appareillage additionnel . 7
6 Choix de la broche et de la vitesse de rotation . 7
7 Mode opératoire. 8
8 Expression des résultats.10
9 Rapport d’essai .11
Annexe A (informative) Choix des conditions d’essai pour l’application générale aux
résines à l’état liquide, en émulsions et dispersions .12
Annexe B (normative) Broche et étrier de garde .14
Bibliographie .17
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ISO 2555:2018(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 5,
Propriétés physicochimiques.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 2555:1989), qui a fait l’objet d’une
révision technique. Les principales modifications sont les suivantes:
a) le nom de l’équipement a changé: «viscosimètre genre Brookfield» a été remplacé par «viscosimètre
rotatif de type à un cylindre» et la méthode de détermination de la viscosité est décrite en utilisant
des termes plus généraux afin d’éviter de faire référence à des noms de marques spécifiques;
b) les principaux modèles et broches disponibles dans le commerce ont été répertoriés;
c) les viscosimètres numériques ont été ajoutés;
d) la précision de la méthode d’essai a été ajoutée;
e) la méthode d’étalonnage a été ajoutée.
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ISO 2555:2018(F)
Introduction
Un viscosimètre rotatif est composé d’une broche, d’un dispositif de mesure de couple et d’un ressort. Il
existe trois types de viscosimètres rotatifs, qui diffèrent par leur broche:
a) de type à un cylindre (utilisé dans le présent document, c’est-à-dire l’ISO 2555);
[2]
b) de type à cylindres coaxiaux (utilisé dans l’ISO 3219 );
[2]
c) de type à système cône/plan (utilisé dans l’ISO 3219 ).
Les viscosimètres rotatifs de type à un cylindre mesurent la viscosité à une vitesse de cisaillement non
constante. Les instruments de type à cylindres coaxiaux et à système cône/plan mesurent la viscosité à
une vitesse de cisaillement constante.
En cas d’utilisation d’un instrument de type à un cylindre, la viscosité mesurée dépend des conditions
de mesure. Les conditions dans lesquelles les mesurages de viscosité ont été réalisés doivent donc être
spécifiées.
Pour les fluides newtoniens, la valeur de viscosité reste inchangée même en utilisant différentes
méthodes de mesure de la viscosité décrites dans le présent document et dans l’ISO 3219.
Pour les fluides non newtoniens, la viscosité mesurée varie en fonction de la vitesse de cisaillement.
La viscosité déterminée à l’aide des différentes méthodes de mesure, comme les méthodes issues du
présent document et de l’ISO 3219, peut donc différer en fonction des vitesses de cisaillement utilisées
pour les mesurages.
La méthode de Brookfield a beaucoup contribué à la détermination de la viscosité des liquides. Du fait
de l’équipement de mesure peu coûteux et simple qu’elle nécessite, cette technique représente encore
un élément important pour la détermination de la viscosité des liquides.
Le présent document repose largement sur la méthode de Brookfield établie en 1989. Toutefois,
certains des instruments mentionnés dans l’édition précédente du présent document n’existent plus
depuis longtemps. De plus, bien que le type analogique (ou dit «à cadran») ait été le type prédominant à
cette époque, ces dernières années l’utilisation des viscosimètres numériques s’est généralisée, d’où la
nécessité de réviser le présent document.
[1]
Les termes et les normes introduits dans cette nouvelle édition sont basés sur l’ISO 1652 .
Les viscosimètres numériques sont actuellement les plus répandus. Toutefois, les viscosimètres
analogiques (ou à cadran) sont toujours utilisés et ne peuvent pas être retirés de la méthode. Le présent
document autorise l’utilisation aussi bien des viscosimètres analogiques (ou à cadran) que numériques.
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NORME INTERNATIONALE ISO 2555:2018(F)
Plastiques — Résines à l'état liquide ou en émulsions ou
dispersions — Détermination de la viscosité apparente par
la méthode du viscomètre rotatif de type à un cylindre
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode de détermination de la viscosité apparente des résines à
l’état liquide à l’aide d’un viscosimètre rotatif de type à un cylindre.
La méthode peut être utilisée pour les mesurages de viscosité entre 0,02 Pa ⋅ s et 60 000 Pa ⋅ s.
Le présent document est applicable à la fois aux liquides newtoniens et non newtoniens, et la viscosité
apparente mesurée dépend du gradient de vitesse auquel les liquides sont soumis pendant le mesurage.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
3.1
viscosimètre rotatif de type à un cylindre
appareillage qui détermine la viscosité en mesurant le couple qui s’exerce sur la surface d’un cylindre
ou d’un disque qui tourne dans des conditions d’écoulement laminaire à une vitesse angulaire constante
3.2
broche
objet symétrique en rotation se présentant sous la forme d’un cylindre ou d’un disque relié à un axe qui
tourne verticalement
3.3
viscosité apparente
viscosité des liquides/fluides déterminée à partir du couple mesuré, à l’aide d’une table d’étalonnage
prédéterminée
Note 1 à l'article: Pour les fluides non newtoniens, la viscosité apparente dépend de la vitesse de cisaillement. Avec
ces types de viscosimètres, le gradient de vitesse n’est pas le même en tous points de la broche. Par conséquent,
pour un fluide non newtonien, le résultat ne correspond pas strictement à la vraie «viscosité à gradient de vitesse
connu», d’où son appellation de viscosité apparente.
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ISO 2555:2018(F)
4 Principe
4.1 Généralités
Une broche symétrique rotative est entraînée à vitesse de rotation constante dans le liquide qui est
mesuré.
La résistance exercée par le fluide sur la broche, qui dépend de la viscosité du liquide, provoque un
couple qui est mesuré par un dispositif adapté.
La viscosité apparente mesurée à l’aide d’un viscosimètre rotatif de type à un cylindre est obtenue
en multipliant la valeur de ce couple par un coefficient dépendant de la vitesse de rotation et des
caractéristiques de la broche. Sur les viscosimètres numériques, la viscosité est affichée en réglant une
certaine vitesse de rotation et en entrant le numéro correct de la broche.
Cette méthode s’applique aux fluides newtoniens et non newtoniens.
4.2 Principe de fonctionnement
Sur un viscosimètre analogique, un moteur synchrone fait tourner un axe vertical par l’intermédiaire
d’une boîte de vitesses. Cet axe vertical entraîne, par l’intermédiaire d’un ressort en spirale, un second
axe inférieur, dans le prolongement du premier. À ce second axe est fixée une broche amovible immergée
dans le liquide soumis à l’essai. Les deux axes tournent à la même fréquence mais, lorsque la broche est
immergée, il se produit une déviation angulaire entre eux, qui est fonction de la résistance qu’oppose
le liquide à la rotation de la broche, c’est-à-dire de la viscosité du liquide. Vu la difficulté de lecture
pendant que l’aiguille et le cadran tournent, un dispositif de blocage cadran/aiguille permet d’effectuer
la lecture après l’arrêt du moteur.
Sur les viscosimètres numériques, la déviation angulaire entre le premier axe vertical et le second axe
inférieur est automatiquement lue sur le dispositif de mesurage de la déviation angulaire. La Figure 1
montre une représentation schématique du principe de fonctionnement d’un viscosimètre numérique.
4.3 Brève description
Le corps d’un viscosimètre analogique est équipé d’un interrupteur électrique, d’un moteur synchrone,
d’une boîte de vitesses avec commande de changement de vitesse, d’un ressort en spirale, d’un cadran
et d’une aiguille ainsi que d’un dispositif de blocage cadran/aiguille.
Le corps d’un viscosimètre numérique est équipé d’un interrupteur électrique, d’un moteur synchrone,
d’un dispositif d’entrée de la vitesse de rotation et du numéro de la broche, d’un ressort en spirale, d’une
broche, d’une unité centrale, d’un afficheur et d’un système de mesurage de la déviation angulaire.
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ISO 2555:2018(F)
Légende
1 viscosité (affichage)
2 moteur
3 unité centrale
4 dispositif d’entrée de la vitesse de rotation et du numéro de la broche
5 dispositif de mesurage de la déviation angulaire entre la broche et le moteur
6 ressort
7 premier axe vertical
8 second axe inférieur
9 dispositif de mesure de la température
10 étrier de protection
11 broche
12 liquide
13 bécher
← signaux électriques ou entrée
Figure 1 — Représentation schématique du principe de fonctionnement d’un viscosimètre
numérique
5 Appareillage
5.1 Viscosimètre rotatif de type à un cylindre
En fonction de la viscosité du liquide et de la précision désirée, les modèles de viscosimètres L, R, H(A)
ou H(B) sont choisis pour le mesurage de la viscosité de l’échantillon. Ces modèles sont classés en
fonction de leur plage de couple. R correspond au format normalisé. L est utilisé lorsque la viscosité est
faible. H(A) et H(B) sont utilisés lorsque la viscosité est élevée.
Les broches interchangeables sont en métal et se présentent sous forme de cylindres ou de disques qui
peuvent être montés sur l’axe principal du viscosimètre. Les numéros L1 à L4 doivent être utilisés avec le
modèle L et les numéros R1 à R7 peuvent être utilisés avec les modèles de viscosimètres R, H(A) et H(B).
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ISO 2555:2018(F)
Un étrier de garde tel que spécifié dans l’Annexe
...
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