Trucos y consejos
Reología para principiantes - Cómo determinar la viscosidad de una crema de manos
Las propiedades reológicas de una crema o loción están estrechamente relacionadas con las distintas expectativas de los usuarios:
- Su capacidad para permanecer en el tubo mientras no se apriete
- Su capacidad para permanecer donde se dispensa hasta que se frota
- Su buena fluidez durante el frotamiento.
A continuación, mostraremos cómo las mediciones con el reómetro rotacional Kinexus proporcionan información sobre este comportamiento deseado de una crema de manos.
Información general
Un reómetro rotacional suele constar de dos placas paralelas, entre las que se carga la muestra. El plato superior gira, arrastrando la muestra. La placa inferior permanece fija. El Kinexus se utiliza normalmente para realizar dos tipos de mediciones:
Viscometría:
La placa superior gira con una velocidad de cizallamiento definida, controlada por la separación y la velocidad de rotación. Como resultado, se registra la viscosidad, η, de la muestra, es decir, su resistencia al flujo.
Oscilación:
La placa superior oscila con una amplitud y frecuencia definidas. Como resultado, obtenemos las propiedades viscoelásticas de la muestra, descritas por el módulo de cizallamiento elástico, G', el Módulo viscosoEl módulo complejo (componente viscoso), módulo de pérdida o G'', es la parte "imaginaria" del módulo complejo global de la muestra. Este componente viscoso indica la respuesta líquida, o fuera de fase, de la muestra que se está midiendo. módulo de pérdida, G", y el ángulo de fase, δ (por nombrar algunos).
Viscometría - Cómo cuantificar el comportamiento de la crema en el tubo, al exprimirla del tubo y al extenderla en la mano
La figura 1 muestra la curva de viscosidad de una crema de manos comercial en función de las velocidades de cizallamiento aplicadas. El material muestra un comportamiento de Adelgazamiento por cizallamientoEl tipo más común de comportamiento no newtoniano es el adelgazamiento por cizallamiento o flujo pseudoplástico, en el que la viscosidad del fluido disminuye al aumentar el cizallamiento.adelgazamiento por cizallamiento: la viscosidad disminuye al aumentar la velocidad de cizallamiento.
Las velocidades de cizallamiento más bajas reflejan el comportamiento de la crema en condiciones próximas al reposo. La mayor viscosidad a bajas velocidades de cizallamiento garantiza dos propiedades del producto: La crema no saldrá del tubo si no se ejerce presión desde el exterior (= estrujamiento del tubo). Además, tras aplicarla sobre la piel, permanecerá en la mano sin salirse.
En cuanto el usuario aprieta el tubo, se aplican mayores velocidades de cizallamiento a la crema. De acuerdo con la curva resultante, esto conduce a una disminución de la viscosidad del producto, de modo que fluye fácilmente fuera del tubo. Los índices de cizallamiento más elevados imitan también el comportamiento de la crema al extenderla sobre la piel. Este proceso resulta más fácil gracias a la menor viscosidad, que se traduce en una sensación más suave sobre la piel. En este contexto, un término importante es 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, es decir, la tensión mínima que debe aplicarse a un material para inducir su fluidez.
La figura 2 muestra la medición del 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 de la crema de manos. En el intervalo inferior de tensiones de cizallamiento, se observa un aumento aparente de la viscosidad debido a que la estructura de la muestra se estira antes de ceder. La crema de manos empieza a fluir después del pico de viscosidad (véase la flecha roja). En este ejemplo, se produce otra transición a mayor tensión, a partir de la cual la viscosidad disminuye fuertemente y fluye libremente. El software calcula automáticamente el valor del 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: la crema empezaría a fluir a partir de un esfuerzo cortante de 11,7 Pa.
Oscilación - Un material, diferentes comportamientos ... Según la escala temporal del proceso
Barrido de amplitud
En una medición de la oscilación, la muestra debe encontrarse en la denominada Región viscoelástica lineal (LVER)En el LVER, las tensiones aplicadas son insuficientes para provocar la rotura estructural (cesión) de la estructura, por lo que se miden importantes propiedades microestructurales.región viscoelástica lineal (LVER), en la que la deformación o la tensión aplicadas no provocan la rotura de la estructura asociada a la muestra. Por lo tanto, en un primer paso se realiza sobre el material un ensayo de oscilación con una frecuencia definida y una amplitud de deformación variable. Como resultado, se obtiene la amplitud máxima que permite un ensayo no destructivo: el límite de tensión o deformación del Región viscoelástica lineal (LVER)En el LVER, las tensiones aplicadas son insuficientes para provocar la rotura estructural (cesión) de la estructura, por lo que se miden importantes propiedades microestructurales.LVER.
La figura 3 representa las curvas del Módulo elásticoEl módulo complejo (componente elástico), módulo de almacenamiento o G', es la parte "real" del módulo complejo global de la muestra. Este componente elástico indica la respuesta sólida, o en fase, de la muestra que se está midiendo. módulo elástico, G', y del Módulo viscosoEl módulo complejo (componente viscoso), módulo de pérdida o G'', es la parte "imaginaria" del módulo complejo global de la muestra. Este componente viscoso indica la respuesta líquida, o fuera de fase, de la muestra que se está midiendo. módulo viscoso, G", durante el barrido de amplitud. El Módulo elásticoEl módulo complejo (componente elástico), módulo de almacenamiento o G', es la parte "real" del módulo complejo global de la muestra. Este componente elástico indica la respuesta sólida, o en fase, de la muestra que se está midiendo. módulo elástico permanece constante hasta el 0,2%. Esto significa que para deformaciones inferiores al 0,2%, la sustancia se encuentra en el Región viscoelástica lineal (LVER)En el LVER, las tensiones aplicadas son insuficientes para provocar la rotura estructural (cesión) de la estructura, por lo que se miden importantes propiedades microestructurales.LVER.
Barrido de frecuencia
En la siguiente medición, la amplitud se fija en el 0,1%, mientras que la frecuencia se varía para investigar la respuesta del material en diferentes escalas de tiempo. Los resultados se muestran en la figura 4.
En toda la gama de frecuencias medida, los valores de G' son mayores que los de G": las propiedades elásticas de la crema son más dominantes que sus propiedades viscosas. La nata no fluye, sino que se comporta como un sólido. Esto también puede observarse en el ángulo de fase, que es una escala de fluidez de la muestra, desde cero, que es completamente sólida, hasta 90°, que indica un comportamiento líquido perfecto. La figura 4 muestra que esta muestra sigue siendo más sólida (es decir, ángulo de fase <45°) en toda la gama de frecuencias probadas, es decir, que no fluye
Conclusión
Un consumidor espera de su crema de manos un comportamiento casi contradictorio: Debe comportarse como un sólido para evitar que se salga del tubo antes de que el usuario lo apriete, y no fluir de la mano del usuario después de ser dispensada. Sin embargo, también debe comportarse como un líquido al extenderse sobre la piel, fluyendo libremente. Las mediciones reológicas imitan estos diferentes escenarios de deformación y no deformación. La viscosidad de la crema disminuye al aumentar la velocidad de cizallamiento: al apretar el tubo o frotar la crema sobre la piel, la sensación es de "menor viscosidad" que en reposo, tal y como espera el usuario.