CANNON小型旋转粘度计使用进口棉线的国产替代品的研究

(广州能源检测研究院，广州 511447 )

1 前言

机油，即发动机润滑油，能对发动机起到润滑减磨、清洁、冷却降温、密封、减速等作用[1,2]。合格的机油才能降低发动机零件的磨损，延长其使用寿命[2]。低温泵送性是润滑油的重要性质，它受气阻和流动限制的影响[3-6]。低温泵送性能不好将导致润滑油不能及时正常供油、润滑油不能及时到达润滑部件，致使发动机运动部件严重磨损[7]，国家强制性标准GB 11121-2006《汽油机油》和GB 11122-2006《柴油机油》中有规定边界泵送温度和低温泵送黏度的限值。边界泵送温度就是能将机油连续地、充分地供给发动机油泵入口的最低温度[8,9]。低温泵送黏度，就是油品低温粘度。这两个指标都是为了防止冬天发动车辆的时候由于温度低油流动性差引起的发动机磨损，分别采用GB/T 9171-1988(2004)《发动机油边界泵送温度测定法》和NB/SH/T 0562-2013《低温下发动机油屈服应力和表观黏度测定法》[10,11]来进行测试。这两个试验方法中都需要使用同一种棉线来进行测试，本文采用NB/SH/T 0562-2013《低温下发动机油屈服应力和表观黏度测定法》研究原装进口棉线的替代品。

目前我们使用的棉线是由仪器厂家所提供的，一组560元，使用次数为7～8次后就需要更换，更换频繁，成本较高，国内的棉线相同长度，价格低于1元，价格相差悬殊。而且因为该棉线为进口品，跟供应商订货时周期较长，会对正常的试验时间造成影响。拟采用国内定制棉线来代替仪器厂家提供的棉线，在保证试验数据可靠地前提下既可大量的节约成本，又能保证棉线的供应，保障正常的实验需求。

2 材料和方法

2.1 棉线

2.1.1棉线的筛选

棉线主要成份是纤维素，纤维素是天然高分子化合物，棉纤维的表面含有脂蜡质，俗称棉蜡，棉蜡对棉纤维具有保护作用，是棉纤维具有良好纺纱性能的原因之一，也是防止棉线起毛原因之一。国内定制的棉线，棉线不可以有弹性，用手拉扯棉线，棉线不应有明显的伸缩性。选择棉蜡含量高的棉线或者打蜡处理的棉线，防止棉线起毛。选择品质好的大品牌厂家，保证供货品质稳定性。

2.1.2棉线的初步测试

(1)根据肉眼判断，选择与进口棉线粗细度相近的棉线，粗细度在15～45 tex之间，定制50种棉线；

(2)仪器厂家提供的棉线半径为0.1mm，无其它信息，估算棉线常规的粗细度单位范围在20～40 tex之间，所以选择这一系列粗细度的棉线36种，进行下一步试验。

(3)采用人工方式，拉伸不变形，无弹性，去除有弹性或变形的棉线9种，剩余27种进行下一步试验。

(4)刮擦20次不起毛，去除20次内起毛的24种棉线，剩余3种进行下一步的试验。

2.1.3棉线的使用原则

筛选出来后，同一品牌同一型号同一批次的棉线可以直接使用，不同品牌同一型号的棉线或者同一品牌同一型号不同一批次的棉线，在测试同一样品后，与进口棉线相比，数据相差在允许的范围内，可以使用；不同型号的棉线不可以使用。

2.2 仪器

仪器：CANNON小型旋转粘度计，规格型号：CMRV-4500F，生产厂家：美国凯能仪器公司， 出厂编号：5171-A1209。

试剂：标油：N105B，原装进口，仪器生产厂家提供的标油。

发动机油：品牌：嘉实多磁护，规格型号：SN/CF 5W-40，未使用过。

棉线：棉线1：粗细度：25tex，某品牌

棉线2：粗细度30tex，某品牌

棉线3：粗细度35tex，某品牌

原装进口棉线

3 结果

3.1 棉线筛选

用进口棉线和实验室定制棉线测试样品，在试验过程中筛选出适合的棉线替代进口棉线。具体方法如下：

a选择合适的测试样品；

b确定测试温度；

c选择合适的棉线并对棉线进行编号；

d测试9次；

e从9次的测试数据中筛选合适的棉线。

3.1.1测试温度的确定

GB11121-2006《汽油机油》只规定到SL的低温泵送黏度的测试温度，对于更高级别的SM/SN的测试温度并没有做出规定。实验按照与SN最相近的级别SL来选择测试的温度。SN 5W-40测试温度参照SL5W-40定为-35℃。

GB11122-2006《柴油机油》规定CF 5W-40的低温泵送黏度的测试温度为-35℃。

综上所述，对于复合型号的汽油机油/柴油机油SN/CF 5W-40，测试的温度定为-35℃。

3.1.2对棉线代号的说明

1号线：新的进口棉线；

2号线：使用过2～3次的进口棉线；

3号线：国产棉线1；

4号线：国产棉线2；

5号线：国产棉线3；

6号线：国产棉线1；

7号线：国产棉线1；

8号线：国产棉线2；

9号线：国产棉线3。

3.1.3棉线测试数据重复性限及再现性限

根据NB/SH/T 0562-2013《低温下发动机油屈服应力和表观黏度测定法》未使用过的发动机油，表观黏度重复性、再现性见表1。

表1 未使用过的发动机油表观黏度重复性和再现性

X为两次试验结果的平均值，两次试验结果之差不应大于表中数据。

3.1.4棉线第1次使用的测试结果

表2、表3、表4为第1次使用，不同棉线的测试数据、平均值及不同棉线的测试数据平均值相对进口棉线平均值的重复性。

表2 第1次使用，不同棉线的测试数据

表3 第1次使用，不同棉线的测试数据的平均值

表4 第1次使用，不同棉线的测试数据平均值相对进口棉线平均值的重复性

从表2、3、4的数据可以看出棉线1、棉线2、棉线3的测试数据与原装进口棉线的测试数据全部在重复性限范围内，符合标准要求。证明所选的棉线是合适的。由于使用过的棉线沾上了人手的油脂，测得的数据会跟新的棉线相比会小一些。所以新的原装进口棉线测试数据大于使用过的原装进口棉线测试数据。棉线2、3的数据与原装进口棉线极为接近。棉线1的数据偏大。

3.1.5使用8次后的实验结果

进行下一步实验。测试8次后的实验数据及平均值见表5、表6，重复性见表7。

表5 使用8次之后，不同棉线的测试数据

表6 使用8次后，不同棉线的测试数据的平均值

表7 使用8次后，不同棉线的测试数据平均值相对进口棉线平均值的重复性

从表5、6、7的数据可以看出，经过8次使用，棉线1、棉线2、棉线3的测试数据与原装进口棉线的测试数据全部在重复性限范围内，符合标准要求。棉线2、3的数据与原装进口棉线最为接近。

3.1.69次测试结果汇总(表8、表9)

表8 9次测试不同棉线的测试数据

表9 9次测试，不同棉线的测试数据相对进口棉线测试数据的重复性

从表8、表9的数据可以看出，棉线1的测试结果与其它棉线差距较大，可以舍弃。棉线2、棉线3的测试结果与进口棉线在重复性范围内，且数据相差很小，在第9次测试的时候，测试结果与进口棉线相比仍然在合理的范围内。纵向比较来说，从第一次到第九次的测试数据变换较小的是棉线2、棉线3，数据稳定性优于进口棉线。所以棉线2、棉线3的的质量优于进口棉线，可以替代进口棉线。

3.2 结论

从表2～表9的数据可以看出，国产棉线1在刚开始使用时，测得的数据最大。在使用9次之后又最小，不合适。舍弃。棉线2、棉线3是合适的棉线。用标油校准仪器，即可用新的棉线正常做数据。

从表2、表5、表8的数据可以看出，进口棉线在使用8次之后，测试得到的数据比新的进口棉线大，且新旧棉线测试得到的数据趋于一致(52400 mPa.s)。说明进口棉线在使用8次之后测得的数据有增大趋势。

4 讨论

由于国内定制的棉线是分卷售卖的，普通一卷325码的棉线可以制成约47组试验用棉线。相当于一组棉线的价格约0.7元人民币，价格低廉，品质与原装进口棉线相同。用完可以采购品牌、型号、批次相同的棉线。如无法采购到。可以再次使用本文的方法，方便的筛选出合适的棉线。本方法便于操作、实用性强。

采用CANNON小型旋转粘度计，筛选出合格的试验用棉线。实验成果使实验室大量节约了金钱和时间成本。是小成本、大用途的典范。也是新时代工匠精神的体现。