Introduktion
Geometrier, der skaber en ensartet forskydningshastighedsprofil, såsom kegle/plade og cylindriske systemer, foretrækkes til rotationsmålinger, fordi de fører til absolutte værdier af forskydningsviskositet. Forskydningshastigheden og forskydningsspændingen, der påføres prøven, er klart defineret ved hjælp af målehullet med henholdsvis forskydningen og drejningsmomentet.
En lang række materialer kan dog ikke måles med sådanne geometrier, f.eks. hvis der sker sedimentering, eller hvis prøven indeholder large-store partikler. I disse tilfælde er det stadig muligt at bestemme viskositeten ved hjælp af en "relativ" geometri, der kaldes sådan, fordi forskydningshastighedsprofilen ikke er helt ensartet.
Figur 1 viser en af disse geometrier. Den dobbelte orbitale kugle blev udviklet til målinger på byggematerialer, der ofte indeholder large partikler.
Målinger udført på to prøver med den dobbelte orbitale kugle og den samme enhed kan sammenlignes med hinanden. Man skal dog være opmærksom på, at de ikke er 100 % korrekte på grund af det uensartede forskydningsfelt, der anvendes.
I den følgende diskussion sammenlignes en måling udført med en absolut geometri med en måling udført med den dobbelte orbitale kugle.
Måleparametre
En rotationsmåling (viskositet) blev udført på en vægmaling med den dobbelte orbitale kugle (relativ geometri) og et kegle/pladesystem (absolut geometri).
De betingelser, der blev brugt til testene, er opsummeret i tabel 1.
For alle reometre anvendes geometrikonstanter som omregningsfaktorer, der tager instrumentparametre som drejningsmoment og forskydning og omregner dem til spænding og forskydningshastighed. For keglen og pladen er disse konstanter veldefinerede1. For en relativ geometri, som f.eks. den dobbelte orbitale kugle, anvendes en alternativ procedure2 for at skabe tæt overensstemmelse med den absolutte geometri.
1 Macosko CW: Rheology Concepts, Principles and Applications, Wiley-VCH (1992)
2 Duffy JJ, Hill AJ, Murphy SH: Simple method for determining StressStress defineres som et kraftniveau, der påføres en prøve med et veldefineret tværsnit. (Spænding = kraft/areal). Prøver med et cirkulært eller rektangulært tværsnit kan komprimeres eller strækkes. Elastiske materialer som gummi kan strækkes op til 5 til 10 gange deres oprindelige længde.stress and strain constants for non-standard measuring systems on a rotational rheometer, Appl. Rheol. 25 (2015) 42670
Tabel 1: Testbetingelser
| Prøve | Vægmaling | |
| Enhed | Kinexus ultra + | |
| Geometri | Absolut: CP1/40 (kegleplade, diameter: 40 mm, keglevinkel: 1°) | Dobbelt orbital kugle |
| Mellemrum | 26 μm | 1 mm (Afstand mellem kuglerne og bunden af koppen) |
| Forskydningshastighed | 0.1 til 100 s-1 | |
Resultater af målinger
Figur 2 viser de resulterende kurver for de to målinger under steady-state viskosimetri-målingen mellem 0,1 og 100 s-1.
Kurverne viser god overensstemmelse mellem forskydningsviskositetsværdierne opnået med den dobbelte orbitale kugle og dem, der stammer fra målingen med kegle-/pladesystemet over de tre årtier med forskydningshastighed.
Konklusion
En absolut geometri som f.eks. en kegle/pladegeometri er det første valg til at opnå værdier for forskydningsviskositet. Men hvis en prøve er meget ustabil, dvs. der sker sedimentering eller separation, eller hvis prøven indeholder large partikler, er en absolut geometri ikke egnet, da forskydningsviskositetsværdierne ikke er repræsentative. Den dobbelte orbitale kugle giver mere konsistente og repræsentative oplysninger om prøvens viskositet under reologisk testning. I dette eksempel blev det vist, at målinger med den dobbelte orbitale kuglegeometri giver repræsentative forskydningsviskositetsværdier for et materiale.