Úvod
Mnoho složitých kapalin, jako jsou síťotvorné polymery, povrchově aktivní mezofáze a koncentrované emulze, neteče, dokud působící napětí nepřekročí určitou kritickou hodnotu, známou jako Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu. O materiálech, které vykazují toto chování, se říká, že vykazují chování při tečení. Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.Mez kluzu je tedy definována jako napětí, které musí být na vzorek aplikováno, než začne téct. Pod mezí kluzu se vzorek pružně deformuje (jako při natažení pružiny), nad mezí kluzu vzorek teče jako kapalina.
Většinu kapalin s mezí kluzu lze považovat za strukturní kostru, která se rozprostírá v celém objemu systému. Pevnost kostry se řídí strukturou disperzní fáze a jejími interakcemi. Za normálních okolností má kontinuální fáze nízkou viskozitu, avšak vysoké objemové podíly dispergované fáze mohou viskozitu tisícinásobně zvýšit a vyvolat chování podobné pevnému skupenství v klidu. Když se komplexní kapalina, která vykazuje chování při tečení, střihá při nízkých smykových rychlostech v rozmezí 0,01 -0,1 s-1 a pod svou kritickou deformaci, systém podléhá pracovnímu zpevnění. To je charakteristické pro chování podobné pevným látkám a je důsledkem protažení pružných prvků ve smykovém poli. Když se takové pružné prvky přiblíží ke své kritické deformaci, struktura se začne rozpadat, což způsobí smykové ztenčení (deformační změkčení) a následné proudění. Napětí, při kterém dojde k tomuto katastrofálnímu rozpadu kostry konstrukce, je Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu.
Pro stanovení meze kluzu existuje řada experimentálních zkoušek. Často se používá rampa smykového napětí, protože je to snadný a rychlý způsob stanovení meze kluzu, avšak přesnější metodou je provedení série zkoušek tečení a hledání změn gradientu křivky poddajnosti v závislosti na čase [1].
V závislosti na povaze zkoušeného materiálu může být odezva na CreepCreep popisuje plastickou deformaci závislou na čase a teplotě při působení konstantní síly. Při působení konstantní síly na pryžovou směs není počáteční deformace vzniklá působením síly pevně daná. Deformace se s časem zvětšuje.creep značně odlišná, jak je znázorněno na obrázku 1.
Vzhledem k tomu, že skutečná změna deformace bude záviset na působícím napětí, je obvyklé hovořit spíše o poddajnosti než o deformaci. Poddajnost ve smyku při tečení (J) lze určit ze zadaného smykového napětí (σ) a výsledné deformace (γ) pomocí:
Pomocí tohoto pojmu lze přímo porovnávat křivky creepu generované při použití různých napětí. Všechny křivky J(t) se navzájem překrývají nezávisle na použitém napětí, pokud se napětí nachází v lineární viskoelastické oblasti. Jakmile toto kritérium přestane být splněno, má se za to, že se materiál poddal. To je znázorněno na obrázku 2, z něhož lze pro zkoušený vzorek odvodit, že Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu je mezi 3 a 4 Pa, protože při 4 Pa již křivka nesleduje stejný profil. V této aplikační poznámce je uvedena metodika a údaje z několikanásobné zkoušky tečení hydratačního krému.
Experimentální
- Jako hodnocený vzorek byl použit komerční hydratační krém.
- Rotační reometrická měření byla prováděna pomocí reometru Kinexus s Peltierovou deskovou kazetou a kuželovým a deskovým měřicím systémem2 a s využitím standardních předkonfigurovaných sekvencí v softwaru rSpace.
- Byla použita standardní sekvence zatěžování, aby se zajistilo, že vzorek bude podroben konzistentnímu a kontrolovatelnému protokolu zatěžování.
- Série zkoušek tečení byla provedena při sedmi různých aplikovaných napětích mezi 30 Pa a 66 Pa.
- Každá zkouška tečení byla po stanovené době (120 s) zastavena a následně byla mezi zkouškami tečení provedena stejně dlouhá zkouška zotavení.
- Všechna reologická měření byla provedena při teplotě 25 °C, pokud není výslovně uvedeno jinak.
Výsledky a diskuse
Obrázek 3 porovnává Shoda s creepem (J)Poddajnost při tečení (J) je smyková deformace dělená smykovým napětím jako míra okamžité spojité ohybové deformace materiálu při statickém namáhání v čase, udávaná v Pa-1: J(t)=γ(t)∕σpoddajnost při tečení (J) v závislosti na čase při všech sedmi namáháních. Pod 42 Pa se křivky poddajnosti překrývají a nezdá se, že by poddajnost s časem rostla, což naznačuje, že pod tímto napětím nedochází k toku, tj. materiál se chová jako viskoelastické těleso.
Při tlaku 48 Pa je patrná změna gradientu, která naznačuje chování závislé na čase, a tedy viskózní proudění. To je snad ještě zřetelněji vidět na obrázku 4, který ukazuje konečnou poddajnost při každém napětí po 120sekundové zkoušce tečení. Z posledně uvedeného grafu lze vyvodit, že emulzní produkt má Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu mezi 42 a 48 Pa.
Pro přesnější odhad meze kluzu by bylo nutné zkoušku opakovat s small postupným zvyšováním napětí mezi těmito dvěma hodnotami a vyhodnotit ji podobným způsobem.
Závěr
U testovaného hydratačního mléka je maximální napětí, při kterém je poddajnost v lineární viskoelastické oblasti, 42 Pa, zatímco při 48 Pa je překročena Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu. Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.Mez kluzu má tedy hodnotu mezi 42 Pa a 48 Pa. Pro přesnější stanovení hodnoty meze kluzu pro tento materiál jsou nutné další iterace zkoušky v tomto úzkém pásmu napětí. Vícenásobná zkouška tečení k odvození meze kluzu je přesnou metodou, ale může vyžadovat více iterací a správnou interpretaci uživatele.
Vezměte prosím na vědomí, že ...
že lze použít i geometrii paralelní desky - přičemž tato geometrie se upřednostňuje pro disperze a emulze s velikostí částic large. Tyto typy materiálů mohou také vyžadovat použití vroubkované nebo zdrsněné geometrie, aby se zabránilo artefaktům souvisejícím s prokluzováním na povrchu geometrie.