Introduktion
Den brede vifte af målegeometrier, der er tilgængelige med Kinexus rotationsreometer, muliggør reologisk karakterisering af en lang række materialer på tværs af forskellige anvendelser. Nogle anvendelser kræver small volumen, f.eks. i medicinalindustrien, hvor materialer ofte er dyre og testes i begrænsede mængder. Denne begrænsede prøvevolumen kan være forbundet med applikationer, der kræver høje forskydningshastigheder, f.eks. til sprøjtning.
Mooney Ewart-system
Mooney Ewart-systemet (figur 1) er en særlig cupand bob-geometri, der bruges til applikationer, som kombinerer small prøvemængder med høje forskydningshastigheder. Prøven placeres i det ringformede mellemrum mellem to cylindre med defineret geometri. Mens den ydre cylinder (cup) er stationær, roterer den koaksiale indre cylinder (bob) med en defineret hastighed. Mellemrummet er mindre end i andre cup-and-bob-systemer. Det har to fordele:
- Der kan opnås højere forskydningshastigheder
- Der kræves lavere prøvevolumener
Målebetingelser
I det følgende sammenlignes målinger udført med en kegle- og pladegeometri og med Mooney Ewart-systemet. Det testede materiale er en silikoneolie med kendt viskositet.
Tabel 1: Måleparametre
| Geometri | CP1/40 (kegle/plade, kegle: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.5 til 1 ml |
| Temperatur | 25°C | |
| Forskydningshastighed | 1 til 10.000 s-1 | |
Resultater af målinger
Figur 2 viser de resulterende forskydningsviskositetskurver fra de to målinger sammenlignet med den forventede kurve for silikoneolien. I forskydningshastighedsområdet op til 1.000 s-1 giver begge målinger de samme forskydningsviskositetsværdier (forskellen mellem målt og specificeret værdi er mindre end 2 %).
Derefter viser forskydningsviskositetskurven, der er opnået med kegle/plade-geometrien, forskydningsfortyndende adfærd. Dette skyldes temperaturstigningen i prøven forårsaget af forskydningsopvarmning. I modsætning hertil afspejler kurven opnået med Mooney Ewart-systemet yderligere den forventede newtonske opførsel af prøven. Fra 6.300 s-1 bliver den laminare strømning ustabil på grund af centrifugalkræfter, hvilket resulterer i sekundær strømning (Taylor vortex). Dette fører til en tilsyneladende stigning i forskydningsviskositeten.
Denne sammenligning af forskydningsviskositetskurverne, der er optaget med de to geometrier, viser det udvidede forskydningshastighedsområde, der opnås med Ewart Mooney-systemet sammenlignet med det, der kan opnås med kegle/plade-geometrien.
Konklusion
Reologiske målinger i et kegle/plade-system er generelt begrænset til et bestemt forskydningshastighedsområde på grund af spaltetømning ved høje forskydningshastigheder. Anvendelser i forbindelse med højere forskydningshastigheder kræver en anden metode, for eksempel Rosand-kapillarreometeret. Her er forskydningshastigheder på op til 1.000.000 s-1 mulige. De kræver dog en større mængde materiale. En løsning til at udvide området for forskydningshastigheder for lave prøvevolumener er at arbejde med Ewart Mooney-systemet i Kinexus rotationsreometeret.