Johdanto
Kaksoisdispersiomela (kuva 1) on sopiva geometria näytteille, joita on dispergoitava jatkuvasti mittauksen aikana, esimerkiksi jos esiintyy voimakasta sedimentaatiota lyhyellä aikajaksolla. Koska käytetty leikkausnopeus ei ole täysin tasainen, tämäntyyppistä geometriaa olisi pidettävä "suhteellisempana" geometriana, joka antaa hyvän viskositeetti-indikaation. Sitä vastoin mittaus, jossa on absoluuttinen geometria, kuten kartiolevyjärjestelmä, johtaa leikkausviskositeetin absoluuttisiin arvoihin. Tässä absoluuttisessa geometriassa leikkausnopeus ja näytteeseen kohdistuva leikkausjännitys määritellään selkeästi käyttämällä mittausväliä siirtymän ja vääntömomentin avulla. Kahdella näytteellä, joilla on sama suhteellinen geometria, tehtyjä mittauksia voidaan verrata keskenään. On kuitenkin pidettävä mielessä, että ne eivät anna suoraan absoluuttisia tuloksia epäyhtenäisen leikkauskentän vuoksi. Seuraavassa keskustelussa suoritetaan mittauksia näiden erojen osoittamiseksi. Tätä varten absoluuttisella geometrialla tehtyä testiä verrataan kaksoishajotusmelalla tehtyyn testiin.
Mittausolosuhteet
Seinämaalille suoritettiin kiertomittaus (viskositeettimittaus) kaksoissekoitusmelalla (suhteellinen geometria) ja kartiolevyjärjestelmällä (absoluuttinen geometria). Taulukossa 1 esitetään testeissä käytetyt olosuhteet.
Taulukko 1: Mittausolosuhteet
| Näyte | Seinämaali | |
| Laite | Kinexus ultra+ | |
| Geometria | Absoluuttinen: CP4/40 (Kartiolevy, halkaisija: 40 mm, kartiokulma: 4°) | Suhteellinen: 25 mm, kaksoishajotusmela |
| Aukko | 146 μm | 5 mm |
| Leikkausnopeus | 0.1-100 s-1 | |
| Lämpötila | 25°C | |
Kaikissa reometreissä geometriavakioita käytetään muuntokertoimina, joilla laitteen parametrit, kuten vääntömomentti ja siirtymä, muunnetaan jännitykseksi ja leikkausnopeudeksi. Kartiolle ja levylle nämä vakiot on määritelty hyvin1. Tässä tutkimuksessa käytetyn kaksidispersioläpän kaltaisen uudenlaisen geometrian osalta käytetään uudempaa menettelyä2, jolla saavutetaan läheinen vastaavuus absoluuttisen geometrian kanssa.
1 Macosko CW: Rheology Concepts, Principles and Applications, Wiley-VCH (1992)
2 Duffy JJ, Hill AJ, Murphy SH: Simple method for determining stress and strain constants for non-standard measuring systems on a rotational rheometer, Appl. Rheol. 25 (2015) 42670.
Mittaustulokset
Kuvassa 2 esitetään molempien mittausten tuloksena saadut käyrät tasaisen viskometrimittauksen aikana välillä 0,1-100 s-1. Kaksoisdispersiomelalla saadut leikkausviskositeettiarvot eroavat 10-15 prosenttia kartiolevyjärjestelmällä tehdyistä mittauksista saaduista absoluuttisista arvoista. Tämä virhe on lähes vakio koko mittauksen ajan, ja sen odotetaan johtuvan epäyhtenäisestä leikkausprofiilista, joka ei ole absoluuttisen geometrian mukainen. Geometriavakiota on mahdollista säätää manuaalisesti tämän poikkeaman minimoimiseksi; tässä sovellusohjeessa käytetään kuitenkin käsitellyn menetelmän2 oletusarvoja, jotta voidaan havainnollistaa uudenlaisten ja suhteellisten geometrioiden käytöstä odotettavissa olevat erot.
Päätelmä
Absoluuttinen geometria, kuten kartiolevygeometriajärjestelmä, on ensimmäinen valinta leikkausviskositeettiarvojen saamiseksi. Jos näyte on kuitenkin hyvin epävakaa, toisin sanoen esiintyy sedimentaatiota tai erottumista, absoluuttisen geometrian käyttö voi olla rajoitettua, kun taas kaksoispisaramela antaa johdonmukaisempaa ja edustavampaa tietoa näytteen viskositeettikäyttäytymisestä reologisen testauksen aikana. Tässä työssä osoitettiin, että kaksoisdispersiomelalla tehdyt mittaukset johtavat hyvään approksimaatioon aineen leikkausviskositeettiarvoista.