Реологичният анализ на проби е основна част от разработването на много видове продукти. За разлика от вискозиметъра, реометърът може да измерва свойствата на пробата при изключително ниски скорости на срязване, както при утаяване, или при високи скорости на срязване, които се наблюдават при изпомпване, смесване и нанасяне, и като правим измервания в правилния диапазон на срязване, можем адекватно да симулираме процес на течене и така да разграничим добрите продукти от лошите. Реометърът може също така да определи ефекта от добавянето на различни количества добавка или промени в процеса и така да се използва за оптимизиране на състава и производството на даден продукт.
Реометърът не само измерва вискозитета на продукта при стайна температура, но може да се използва и за оценка на вискозитета по време на програмиран температурен профил. Това може да се използва и при полимери за оценка на обработваемостта и температурите на стъклопреход. Резултатите са точни при минимален разход на време за изпитване, тъй като предварително програмираният анализ може да се стартира и да се остави да работи без надзор или дори през нощта.
Преглед на методологията
В ротационните реометри могат да се използват много различни измервателни системи, въпреки че най-често срещаните са конусът и плочата, паралелните плочи, коаксиалните цилиндри и усукващите приспособления. При конуса и плочата или паралелните плочи пробата се зарежда върху плоска долна плоча с контролирана температура, а горният конус или плоска плоча се спуска върху пробата, като я притиска в определено пространство. След отрязване на излишната проба, горната измервателна система се срязва в една посока (вискометрия) или се осцилира ротационно (осцилация, както е показано на фигура 1 по-долу).
Вискометрията може да се използва за изследване на границата на провлачане, т.е. напрежението, необходимо за започване на потока на пробата, за симулиране на процеса на срязване, за измерване на стабилността при срязване или за анализ на изменението на вискозитета в зависимост от температурата. Тестовете за осцилация обикновено изследват вискоеластичната структура на пробата, без да я разрушават. Първоначално се извършва амплитудно измерване, за да се определи колко large трептения може да издържи пробата, преди структурата да се разруши, като това е известно като линейната вискоеластична област. След като се определи линейната вискозно-еластична област, може да се извърши честотно, времево или температурно измерване, за да се изследва как се променя вискозно-еластичната структура и вискозитетът при динамични условия.
С капилярния реометър на Rosand пробата се поставя в цилиндричен цилиндър, който е предварително настроен на необходимата температура за изпитване. След това с помощта на бутало, управлявано от сервозадвижване, материалът на пробата се изтласква през цилиндрична или правоъгълна щанца, поставена в края на варела, при много контролирани серии от скорости (обемна скорост на потока). Спадът на налягането в матрицата се следи непрекъснато и се измерва с преобразувател на налягане, поставен точно над матрицата. На фигура 1 е показан отрязък. Капилярните реометри на Rosand могат да се монтират в широк диапазон от преобразуватели на налягане и матрици, което ги прави универсални за измерване на широк спектър от видове проби. Типичните вискозитети на пробите могат да варират от мастило за мастиленоструйни машини до високонапълнени проби от каучук с висок модул. Температурният диапазон на стандартния инструмент обикновено е от околна среда до 400°C (с криогенно охлаждане и максимална температура 500°C като опция s).
Капилярните реометри могат да се използват за генериране на измервания на вискозитета на срязване, вискозитета на разтягане и еластичността. Също така има модули за тестове за термична деградация, тестове за поток - без поток, тестове за налягане и температура (PVT), теглене (предене на влакна), релаксация на напрежението, анализ на приплъзването на стените и други.
Генериране на крива на вискозитетния поток
Изпитването с постоянно срязване е предназначено за изследване на връзката между напрежението при срязване и скоростта на срязване на даден материал, като вискозитетът при срязване е съотношението на двата параметъра. Процедурата на изпитването включва предварително задаване на температурата на изпитването, след което пробата се зарежда с периодично трамбоване, за да се осигури равномерно запълване с цел намаляване на празнотите и задържането на въздух. Зареждането на образеца е последвано от допълнително уплътняване преди изпитването, за да се гарантира, че образецът е обезвъздушен във възможно най-голяма степен и напълно уплътнен. Избират се поредица от дискретни скорости на буталото (скорости на срязване) в интересуващия ни диапазон на скоростта на срязване и пробата се екструдира, докато се установи равновесие на налягането при всяка скорост. Налягането се следи по време на изпитването и напрежението на срязване се изчислява при всяка събрана точка от данни. За да се осигурят точни резултати за истинските свойства на потока на пробата, потребителят има възможност да приложи до две корекции, свързани с грешките на входното налягане и ненютоновия поток.