Reología - Cómo Select la geometría de medición adecuada

Serie Kinexus

Los reómetros de la serie Kinexus son reómetros rotacionales líderes en su clase. Estos reómetros poseen un cojinete de aire personalizado que los hace increíblemente sensibles a las diferencias de material small. Su capacidad de sensibilidad a la torsión es incluso mejor que el equivalente a dejar caer una pestaña sobre el instrumento ¿Qué significa esto en la práctica? Permite medir fácilmente materiales en condiciones de "reposo". Por lo tanto, podemos determinar si los productos van a ser estables después de haber permanecido en la botella en el estante, es decir, su vida útil.

Elección de geometría

La selección de la geometría de medición es deliberadamente amplia. Con ello se pretende garantizar que se dispone de una herramienta de medición adecuada tanto para el tipo de ensayo que se desea realizar como para la naturaleza de la muestra. Las categorías de geometrías estándar son: sistemas de placas (placas paralelas, conos y placas) y sistemas de cilindros (copas y cubos).

Placas paralelas

Estos sencillos conjuntos de placas planas superior e inferior están disponibles en distintos materiales, diámetros y acabados superficiales, y son increíblemente versátiles.

• Tamaño : de 4 mm a 60 mm de diámetro de serie. Esta amplia gama de tamaños está disponible para adaptarse a diferentes viscosidades. Las geometrías más pequeñas (<25 mm) son adecuadas para muestras de alta viscosidad (>10 Pa-s) y las geometrías más grandes (>50 mm) son para materiales de baja viscosidad (<0,1 Pa-s).
• Acabado de la superficie: puede ser lisa, rugosa (chorro de arena) o dentada. Existen diferentes acabados de superficie para adaptarse a las muestras más difíciles Las emulsiones y los lodos, por ejemplo, pueden ser propensos al deslizamiento. Esto se manifiesta como una disminución/caída de la viscosidad durante una medición de la velocidad de cizallamiento. Si observa una caída repentina de la viscosidad y sospecha que se produce deslizamiento, cambie a utilizar un acabado de superficie rugosa (véase la figura 2) para esas muestras. Para animar al material a fluir, proporcione un agarre adicional utilizando una interfaz de superficie modificada.
• Separación de medición: puede modificarse con placas paralelas. Esta característica flexible permite adaptar las separaciones a la viscosidad de las muestras (es decir, separaciones más pequeñas para muestras de menor viscosidad) y alcanzar diferentes velocidades de cizallamiento. Las separaciones más pequeñas someten a las muestras a velocidades de cizallamiento más altas (para la misma velocidad angular), mientras que las separaciones más grandes sólo consiguen velocidades de cizallamiento más bajas. Como solución de compromiso para la separación modificable con estos sistemas de medición, se aplica una velocidad de cizallamiento media a la muestra y, por lo tanto, los resultados no son absolutos (como en el caso de los conos y las placas). Además, como regla general, si hay partículas presentes, select una separación de medición de al menos 10 veces mayor que las partículas más grandes. De este modo se evita que las partículas se atasquen durante la medición, lo que provocaría artefactos en los resultados.
• Materiales : las geometrías estándar que se ofrecen están fabricadas en acero inoxidable (SS316L), que es perfecto para la mayoría de los entornos de laboratorio, ya que son compatibles con una amplia gama de tipos de muestras y pueden limpiarse fácilmente con disolventes. Sin embargo, en algunas circunstancias, cuando se trabaja con muestras ácidas, puede ser más adecuada una geometría polimérica. Por ejemplo, pueden seleccionarse geometrías PEEK y acrílicas (véase la figura 3). Además, se dispone de geometrías de titanio, aluminio y acero hastelloy.

Conos y platos

Las combinaciones de cono y placa constan de una placa inferior plana con una geometría superior en forma de cono y están disponibles en diversos materiales y acabados superficiales, por ejemplo, rugosos para evitar el deslizamiento de la muestra. La punta del cono está truncada y las mediciones con estas geometrías se realizan con una separación establecida (controlada automáticamente por el software). Esto permite realizar mediciones absolutas de la viscosidad, de modo que dondequiera que se encuentre la muestra en la superficie de este cono, estará sometida a la misma velocidad de cizallamiento, una ventaja significativa con respecto a las geometrías de placas paralelas.

• Ángulos del cono: el ángulo de la geometría superior puede variar entre 0,5° y 4°. La selección le permite select su elección de cono para lograr diferentes velocidades de cizallamiento. Cuanto menor sea el ángulo del cono, mayor será la velocidad de cizallamiento alcanzable. Sin embargo, hay que tener en cuenta la presencia de partículas (y su tamaño). El cono y las placas tienen una separación de medición fija (nominal); para un cono de 1°, la separación es de 30 micras; 70 micras para conos de 2° y 150 micras para 4°. Las partículas deben ser al menos 10 veces más pequeñas que estas separaciones para evitar que se atasquen en el vértice de la geometría. Esto puede ser una limitación particular para el uso de conos con dispersiones de partículas teniendo en cuenta el hueco de truncamiento small, y las geometrías de placa son más adecuadas para muestras muy rellenas, ya que el hueco de medición puede modificarse para adaptarse a esto. Si no hay partículas (o son muy pequeñas: small ), ¡no hay de qué preocuparse!

• Acabado de la superficie: para las muestras resbaladizas, también se puede utilizar un vaso y una varilla rugosos (arenados) o estriados (con "dientes" piramidales cuadrados de ~1 mm). Si hay partículas presentes en la muestra y se produce sedimentación, una varilla en espiral puede ayudar a ralentizar/evitar que la dispersión se asiente durante la medición
  . Si la dispersión es muy inestable, será más eficaz utilizar una paleta (véase la figura 1).
• Herramientas de paletas : son útiles para medir muestras con estructuras muy delicadas, como espumas o sólidos blandos con un 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, como el yogur. La forma de la paleta (véase la figura 1) permite cortar la muestra sin alterar ni destruir demasiado la estructura antes de la medición (en comparación con una paleta sólida).
• Doble hendidura: para muestras de viscosidad extremadamente baja, estas geometrías son una buena opción. Como puede observarse (figura 4), la barra superior es hueca, lo que proporciona una superficie de medición adicional y, en consecuencia, una mayor sensibilidad. El uso de estas geometrías se recomienda para muestras más volátiles a temperaturas elevadas debido a los requisitos de volumen relativamente large (para muestras relativamente volátiles a temperatura elevada, la doble abertura debe utilizarse con una trampa de disolvente).

Preguntas que debe hacerse

No existe una regla fija para seleccionar una geometría, ya que este artículo destaca una serie de factores que pueden entrar en juego. Pero al considerar una nueva muestra y la selección de la geometría, pregúntese:

¿Cuál es la viscosidad general de mi muestra?

• Si tiene una viscosidad baja similar a la del agua, select una geometría de cono/placa o placa/placa de diámetro large (>50 mm).
• Si tiene un líquido que fluye libremente (por ejemplo, gel de ducha), una geometría del tamaño de medium funcionará bien (40 mm)
• Si tiene una muestra muy rígida y espesa (melaza), debe seleccionar una geometría small (<40 mm).
• Si la muestra es muy poco viscosa o volátil, considere la posibilidad de utilizar un vaso y una bobina o una doble abertura. Para muestras que se evaporan, debe utilizarse una trampa para disolventes.

¿Tengo partículas en mis muestras?

• Si la respuesta es afirmativa, ¿de qué tamaño? La abertura de medición debe ser al menos 10 veces mayor que el tamaño de partícula más grande que puede cambiarse por placas paralelas.
• También deben tenerse en cuenta los sistemas de copa y bob, especialmente para muestras de sedimentación en las que resulta ventajoso utilizar bobs ranurados circulantes.

¿Cuál es la composición de mi muestra?

• ¿Es mi muestra propensa al deslizamiento? Las emulsiones o dispersiones concentradas pueden resbalar en las geometrías lisas. Considere la posibilidad de utilizar un acabado superficial rugoso o dentado (para placas) y rugoso o estriado (para bobs).
• ¿Mi muestra tiene una estructura delicada? Se puede utilizar una herramienta de paletas en muestras como espumas o sólidos blandos para medir 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.
• ¿Mi muestra es agresiva? Las muestras ácidas pueden medirse con materiales poliméricos PEEK.

Comience con estas sencillas preguntas y revise sus resultados. El Kinexus es muy indulgente y proporciona información adicional para que los usuarios confíen en que han seleccionado la geometría correcta. Su ingeniosa característica de poder cambiar fácilmente a una geometría diferente y el reconocimiento automático harán que probar nuevas muestras sea divertido y sin esfuerzo