نصائح وحيل
علم الريولوجيا للمبتدئين - تحديد لزوجة كريم اليدين
ترتبط الخصائص الانسيابية للكريم أو المستحضر ارتباطًا وثيقًا بتوقعات المستخدم المختلفة:
- قدرته على البقاء في الأنبوب طالما لم يتم عصره
- قدرته على البقاء في مكان توزيعه حتى يتم فركه
- قابليته الجيدة للتدفق أثناء الفرك.
سنوضح فيما يلي كيف توفر القياسات باستخدام مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus معلومات عن هذا السلوك المطلوب لكريم اليدين.
معلومات عامة
يتكون مقياس الانسيابية الدوراني عادةً من لوحين متوازيين يتم تحميل العينة بينهما. تدور الصفيحة العلوية وتسحب على طول العينة. وتظل اللوحة السفلية ثابتة. يستخدم Kinexus عادةً لإجراء نوعين من القياسات:
قياس اللزوجة:
تدور الصفيحة العلوية بمعدل قص محدد يتم التحكم فيه بواسطة الفجوة وسرعة الدوران. ونتيجة لذلك، نسجل اللزوجة، η، للعينة، أي مقاومتها للتدفق.
التذبذب:
تتأرجح اللوحة العلوية بسعة وتردد محددين. ونتيجة لذلك، نحصل على الخصائص اللزوجة المرنة للعينة، الموصوفة بمعامل القص المرن، G´، ومعامل الفقد، G" وزاوية الطور، δ (على سبيل المثال لا الحصر).
قياس اللزوجة - كيفية قياس سلوك الكريم في الأنبوب، وأثناء عصره خارج الأنبوب وأثناء دهنه على اليد
يعرض الشكل 1 منحنى لزوجة كريم اليدين التجاري كدالة لمعدلات القص المطبقة. تُظهر المادة سلوك ترقق القص: تنخفض اللزوجة مع زيادة معدلات القص.
تعكس معدلات القص المنخفضة سلوك الكريم في ظروف قريبة من السكون. يضمن ارتفاع اللزوجة عند معدلات القص المنخفضة خاصيتين للمنتج: لن يخرج الكريم من الأنبوب دون ضغط من الخارج (= عصر الأنبوب). علاوة على ذلك، بعد توزيعه على الجلد، سيبقى في اليد دون أن يتدفق بعيدًا.
بمجرد أن يضغط المستخدم على الأنبوب، يتم تطبيق معدلات قص أعلى على الكريم. وفقًا للمنحنى الناتج، يؤدي ذلك إلى انخفاض لزوجة المنتج، بحيث يتدفق بسهولة خارج الأنبوب. كما أن معدلات القص الأعلى تحاكي أيضًا سلوك الكريم أثناء دهنه على الجلد. تصبح هذه العملية أسهل بفضل انخفاض اللزوجة، مما يؤدي إلى ملمس أكثر نعومة على البشرة. في هذا السياق، هناك مصطلح مهم في هذا السياق وهو إجهاد الخضوع، أي الحد الأدنى من الإجهاد الذي يجب تطبيقه على المادة لتحفيز تدفقها.
يعرض الشكل 2 قياس إجهاد الخضوع على كريم اليد. في نطاق إجهادات القص المنخفضة، نرى زيادة واضحة في اللزوجة ناتجة عن تمدد بنية العينة قبل الخضوع. يبدأ كريم اليد في التدفق بعد ذروة اللزوجة (انظر السهم الأحمر). في هذا المثال، هناك انتقال آخر عند إجهاد أعلى، ومن هذه النقطة تنخفض اللزوجة بشدة وتتدفق بحرية. يقوم البرنامج بحساب قيمة إجهاد الخضوع تلقائيًا: يبدأ الكريم في التدفق من إجهاد قص يبلغ 11.7 باسكال.
التذبذب - مادة واحدة، سلوكيات مختلفة ... اعتماداً على المقياس الزمني للعملية
مسح السعة
في قياس التذبذب، يجب أن تكون العينة في ما يسمى بمنطقة اللزوجة الخطية المرنة (LVER)، حيث لا يؤدي الإجهاد أو الضغط المطبق إلى كسر البنية المرتبطة بالعينة. لذلك، يتم إجراء اختبار تذبذب بتردد محدد وسعة متفاوتة للتشوه على المادة في الخطوة الأولى. ونتيجةً لذلك، يتم الحصول على السعة القصوى التي تسمح بإجراء اختبار غير متلف - أي حد الإجهاد أو الإجهاد في LVER.
يصور الشكل 3 منحنيات معامل المرونة، G' ومعامل اللزوجة، G" أثناء مسح السعة. يظل معامل المرونة ثابتًا حتى 0.2%. وهذا يعني أنه بالنسبة للتشوهات التي تقل عن 0.2%، تكون المادة في LVER.
مسح الترددات
في القياس التالي، يتم ضبط السعة عند 0.1%، بينما يتنوع التردد لدراسة استجابة المادة على نطاقات زمنية مختلفة. النتائج موضحة في الشكل 4.
على نطاق التردد الكامل المقاس، تكون قيم G´ أكبر من قيم G": تكون الخواص المرنة للكريمة أكثر هيمنة من خواصها اللزجة. لا يتدفق الكريم، ولكنه يتصرف مثل المادة الصلبة. يمكن ملاحظة ذلك أيضًا في زاوية الطور، وهي مقياس سيولة العينة، من صفر الذي يشير إلى أنها تشبه المادة الصلبة تمامًا إلى 90 درجة التي تشير إلى سلوك يشبه السائل تمامًا. ويوضح الشكل 4 أن هذه العينة تظل أشبه بالمادة الصلبة (أي زاوية الطور <45 درجة) على مدى كامل نطاق الترددات المختبرة، أي أنها لا تتدفق
الخاتمة
يتوقع المستهلك من كريم اليدين سلوكًا متناقضًا تقريبًا: يجب أن يتصرف كالمادة الصلبة لمنعها من النفاد من الأنبوب قبل أن يعصره المستخدم، وألا يتدفق من يد المستخدم بعد صرفه. ومع ذلك، يجب أن يتصرف أيضًا مثل السائل أثناء انتشاره على الجلد من خلال التدفق بحرية. تحاكي قياسات الريولوجيا هذه السيناريوهات المختلفة للتشوه وعدم التشوه. تتناقص لزوجة الكريم مع زيادة معدلات القص: أثناء عصر الأنبوب أو فرك الكريم على الجلد، يبدو الكريم "أقل لزوجة" مما هو عليه في حالة السكون - تمامًا كما يتوقع المستخدم.