Úvod
Různorodá škála geometrií měření, která je k dispozici s rotačním reometrem Kinexus, umožňuje reologickou charakterizaci široké škály materiálů v různých aplikacích. Některé aplikace vyžadují objemy small, například ve farmaceutickém průmyslu, kde jsou materiály často drahé a testují se na omezeném množství. Tento omezený objem vzorku může být spojen s aplikacemi, které vyžadují vysoké smykové rychlosti, například při stříkání.
Systém Mooney Ewart
Systém Mooney Ewart (obrázek 1) je speciální geometrie baňkového válce používaná pro aplikace, které kombinují množství vzorku small s vysokými smykovými rychlostmi. Vzorek se umístí do prstencové mezery mezi dva válce definované geometrie. Zatímco vnější válec (pohárek) je nehybný, souosý vnitřní válec (bob) se otáčí definovanou rychlostí. Mezera je menší než u jiných systémů s baňkou a bobem. To má dvě výhody:
- Lze dosáhnout vyšších smykových rychlostí
- Jsou zapotřebí menší objemy vzorků
Podmínky měření
V následujícím textu jsou porovnána měření provedená s geometrií kužele a desky a se systémem Mooney Ewart. Testovaným materiálem je silikonový olej se známou viskozitou.
Tabulka 1: Parametry měření
| Geometrie | CP1/40 (kužel/deska, kužel: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.(5 až 1 ml) |
| Teplota | 25°C | |
| Smyková rychlost | 1 až 10 000 s-1 | |
Výsledky měření
Na obrázku 2 jsou znázorněny výsledné křivky smykové viskozity obou měření v porovnání s očekávanou křivkou silikonového oleje. V rozsahu smykových rychlostí do 1 000 s-1 poskytují obě měření stejné hodnoty smykové viskozity (rozdíl mezi naměřenou a stanovenou hodnotou je menší než 2 %).
Poté křivka smykové viskozity získaná s geometrií kužel/deska ukazuje na smykové ztenčení. To je způsobeno nárůstem teploty vzorku způsobeným smykovým ohřevem. Naproti tomu křivka získaná pomocí Mooneyho Ewartova systému dále odráží očekávané newtonovské chování vzorku. Počínaje hodnotou 6 300 s-1 se laminární proudění stává nestabilním v důsledku odstředivých sil, což vede k sekundárnímu proudění (Taylorův vír). To vede ke zjevnému zvýšení smykové viskozity.
Toto srovnání křivek smykové viskozity zaznamenaných s oběma geometriemi ukazuje rozšířený rozsah smykových rychlostí dosažených pomocí systému Ewart Mooney ve srovnání s rozsahem dosažitelným s geometrií kužel/deska.
Závěr
Reologická měření v systému kužel/deska jsou obecně omezena na určitý rozsah smykových rychlostí z důvodu vyprazdňování mezer při vysokých smykových rychlostech. Aplikace týkající se vyšších smykových rychlostí vyžadují jinou metodu, například Rosandův kapilární reometr. Zde jsou možné smykové rychlosti až 1 000 000 s-1. Vyžadují však větší množství materiálu. Řešením pro rozšíření rozsahu smykových rychlostí pro malé objemy vzorků je práce se systémem Ewart Mooney v rotačním reometru Kinexus.