08.01.2024 by Dr. Shona Marsh
Reología para una formulación de materiales más rápida e inteligente
La reología se percibe a menudo como una disciplina teórica y muy matemática, pero en realidad tiene una importancia práctica real a la hora de definir el comportamiento reológico de una amplia gama de materiales, como polímeros, asfalto, cosméticos, alimentos, pinturas, tintas, sangre y muchos más.
La reología nos rodea y constantemente realizamos pruebas reológicas cada vez que aplicamos una fuerza a uno de estos materiales para deformarlo o hacerlo fluir a la velocidad deseada, ya sea exprimiendo pasta de dientes, extendiendo cemento o masticando alimentos. La relación entre la fuerza aplicada (tensión) y la deformación medida (deformación) o la velocidad de flujo (velocidad de deformación) es lo que rige ese comportamiento y está relacionado con las propiedades reológicas del material, como el módulo (tensión/deformación) o la viscosidad (tensión/velocidad de deformación), cuyo conocimiento puede ayudar a predecir cómo se comportará un volumen de material bajo una fuerza o deformación determinada.
Evaluamos cualitativamente el módulo, la elasticidad o la viscosidad de un material a través de nuestros sentidos cuando tocamos físicamente un material.
Sin embargo, también hacemos evaluaciones reológicas cualitativas con la vista; por ejemplo, a menudo podemos distinguir las diferencias en las propiedades reológicas de dos muestras distintas de Ketchup por la forma en que se asientan en el plato. Estas valoraciones son subjetivas y, en la mayoría de los casos, no pueden cuantificarse, salvo mediante la puntuación de un panel comparativo que puede clasificar los distintos productos en función de su espesor, fibrosidad, PegajosidadLa adherencia describe la interacción entre 2 capas de materiales idénticos (autohesión) o diferentes (cohesión) en términos de pegajosidad superficial.pegajosidad, etc.
Aunque este tipo de información es importante, sobre todo para las industrias alimentaria y de cuidado personal, resulta poco práctica en las primeras fases de desarrollo de un producto, en las que suele haber un número large de formulaciones candidatas. Por lo tanto, las métricas objetivas que se correlacionan de forma fiable con aspectos clave del rendimiento del producto son extremadamente valiosas.
Estos parámetros objetivos pueden obtenerse mediante reometría y, en particular, reometría rotacional, con la que es posible medir tanto la viscosidad como las propiedades viscoelásticas de materiales complejos en condiciones pertinentes para la aplicación o el proceso de interés. La clave para utilizar con éxito la reología es identificar los parámetros relevantes que se correlacionan directamente con el aspecto del rendimiento. Para garantizar la relevancia es necesario considerar detenidamente las siguientes cuestiones:
- ¿Qué prueba debo aplicar?
- ¿Qué parámetros reológicos debo medir?
- ¿Qué condiciones de ensayo debo aplicar?
- ¿Cómo interpreto los resultados obtenidos?
- ¿Qué significan los datos?
Estas preguntas no siempre son fáciles de responder, por lo que se tuvo muy en cuenta el desarrollo de la plataforma del reómetro Kinexus Prime, cuyo objetivo era facilitar el acceso de los principiantes a los ensayos reológicos y, al mismo tiempo, ofrecer una funcionalidad y flexibilidad avanzadas a los usuarios expertos. Esto se consiguió con el software rSpace, que utiliza un procedimiento operativo estándar (SOP) e inteligencia integrada para proporcionar asistencia en todos los aspectos del proceso de medición, desde la carga de la muestra hasta la medición, el análisis y la interpretación de los resultados. Además de todas las pruebas reológicas estándar, también existe una colección de mediciones específicas de rSolution para la evaluación comparativa del rendimiento y las propiedades del material en relación con la textura, el comportamiento de esparcimiento, el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico, las características de entrega del producto, la estabilidad de la formulación e incluso las pruebas de adherencia.
En resumen, la reología es una herramienta de formulación práctica e importante que puede proporcionar información importante sobre la microestructura y el rendimiento del producto. Saber qué ensayo aplicar y cómo realizar las mediciones pertinentes es la clave del éxito y algo en lo que los especialistas en reología de NETZSCHpueden ayudarle.
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