08.01.2024 by Dr. Shona Marsh
Χρήση της ρεολογίας για ταχύτερη, εξυπνότερη διαμόρφωση υλικών
Η ρεολογία θεωρείται συχνά ως ένας θεωρητικός, άκρως μαθηματικός κλάδος, αλλά στην πραγματικότητα έχει πραγματική πρακτική σημασία για τον καθορισμό της ρεολογικής συμπεριφοράς ενός ευρέος φάσματος υλικών, συμπεριλαμβανομένων των πολυμερών, της ασφάλτου, των καλλυντικών, των τροφίμων, των χρωμάτων, των μελανιών, του αίματος και πολλών άλλων.
Ηρεολογία είναι παντού γύρω μας και πραγματοποιούμε συνεχώς ρεολογικές δοκιμές κάθε φορά που ασκούμε μια δύναμη σε ένα από αυτά τα υλικά, προκειμένου να το παραμορφώσουμε ή να το κάνουμε να ρέει με τον επιθυμητό ρυθμό, είτε πρόκειται για συμπίεση οδοντόκρεμας, είτε για επάλειψη τσιμέντου, είτε για μάσηση τροφής. Ο λόγος της εφαρμοζόμενης δύναμης (τάση) προς τη μετρούμενη παραμόρφωση (παραμόρφωση) ή το ρυθμό ροής (ρυθμός παραμόρφωσης) είναι αυτός που διέπει μια τέτοια συμπεριφορά και σχετίζεται με τις ρεολογικές ιδιότητες του υλικού, όπως το μέτρο ελαστικότητας (τάση/παραμόρφωση) ή το ιξώδες (ρυθμός τάσης/παραμόρφωσης), η γνώση των οποίων μπορεί να βοηθήσει στην πρόβλεψη του τρόπου με τον οποίο ένας όγκος υλικού θα συμπεριφερθεί υπό μια δεδομένη δύναμη ή παραμόρφωση.
Αξιολογούμε ποιοτικά το μέτρο ελαστικότητας ή το ιξώδες ενός υλικού μέσω των αισθήσεών μας, όταν αγγίζουμε ένα υλικό.
Ωστόσο, κάνουμε επίσης ποιοτικές ρεολογικές εκτιμήσεις με την όραση, για παράδειγμα, μπορούμε συχνά να διακρίνουμε τις διαφορές στις ρεολογικές ιδιότητες δύο διαφορετικών δειγμάτων κέτσαπ από τον τρόπο που κάθονται στο πιάτο. Τέτοιου είδους εκτιμήσεις είναι υποκειμενικές και στις περισσότερες περιπτώσεις δεν μπορούν να ποσοτικοποιηθούν παρά μόνο με τη βαθμολογία ενός συγκριτικού πίνακα, ο οποίος μπορεί να βαθμολογεί διαφορετικά προϊόντα με βάση το πάχος, τη στράγγιση, την κολλώδη κατάσταση κ.ο.κ.
Ενώ η ανατροφοδότηση αυτή είναι σημαντική, ιδίως για τις βιομηχανίες τροφίμων και προσωπικής φροντίδας, είναι κάπως ανέφικτη στα αρχικά στάδια της ανάπτυξης προϊόντων, όπου συχνά υπάρχει ένας αριθμός large υποψηφίων σκευασμάτων. Ως εκ τούτου, οι αντικειμενικές μετρήσεις που συσχετίζονται αξιόπιστα με βασικές πτυχές της απόδοσης του προϊόντος είναι εξαιρετικά πολύτιμες.
Τέτοιες αντικειμενικές μετρήσεις μπορούν να ληφθούν με τη ρεομετρία, και ιδίως με την περιστροφική ρεομετρία, όπου είναι δυνατή η μέτρηση τόσο του ιξώδους όσο και των ιξωδοελαστικών ιδιοτήτων πολύπλοκων υλικών υπό συνθήκες που σχετίζονται με την εφαρμογή ή τη διεργασία που ενδιαφέρει. Το κλειδί για την επιτυχή χρήση της ρεολογίας είναι ο προσδιορισμός των σχετικών παραμέτρων που συσχετίζονται άμεσα με την πτυχή της απόδοσης. Η διασφάλιση της συνάφειας απαιτεί προσεκτική εξέταση των ακόλουθων ζητημάτων:
- Ποια δοκιμή πρέπει να εφαρμόσω
- Ποιες ρεολογικές παραμέτρους πρέπει να μετρήσω
- Ποιες συνθήκες δοκιμής πρέπει να εφαρμοστούν
- Πώς ερμηνεύω τα παραγόμενα αποτελέσματα
- Τι σημαίνουν τα δεδομένα
Τέτοιες ερωτήσεις δεν είναι πάντα εύκολο να απαντηθούν, γι' αυτό και δόθηκε σημαντική προσοχή κατά την ανάπτυξη της πλατφόρμας ρεομέτρου Kinexus Prime, όπου στόχος ήταν να καταστήσει τις ρεολογικές δοκιμές εύκολα προσβάσιμες στον αρχάριο, παρέχοντας παράλληλα προηγμένες λειτουργίες και ευελιξία στον έμπειρο χρήστη. Αυτό υλοποιήθηκε με το λογισμικό rSpace, το οποίο χρησιμοποιεί μια προσέγγιση τυποποιημένων λειτουργικών διαδικασιών (SOP) και ενσωματωμένη ευφυΐα για να παρέχει υποστήριξη σε κάθε πτυχή της διαδικασίας μέτρησης: μέσω της φόρτωσης του δείγματος, της μέτρησης, της ανάλυσης και της ερμηνείας των αποτελεσμάτων. Εκτός από όλες τις τυποποιημένες ρεολογικές δοκιμές, υπάρχει επίσης μια συλλογή ειδικών μετρήσεων rSolution για τη συγκριτική αξιολόγηση της απόδοσης και των ιδιοτήτων του υλικού σε σχέση με την υφή, τη συμπεριφορά εξάπλωσης, την τάση διαρροής, τα χαρακτηριστικά παράδοσης του προϊόντος, τη σταθερότητα του σκευάσματος και ακόμη και τη δοκιμή πρόσφυσης.
Συνοπτικά, η ρεολογία είναι ένα πρακτικό και σημαντικό εργαλείο σύνθεσης που μπορεί να δώσει σημαντικές πληροφορίες για τη μικροδομή και την απόδοση του προϊόντος. Η γνώση του ποια δοκιμή πρέπει να εφαρμοστεί και πώς να γίνουν οι σχετικές μετρήσεις είναι το κλειδί της επιτυχίας και κάτι στο οποίο μπορούν να βοηθήσουν οι ειδικοί ρεολογίας του NETZSCH.
Μάθετε περισσότερα για τη σειρά προϊόντων large των τριχοειδών και περιστροφικών ρεομέτρων μας:
