Johdanto
Kinexus-rotaatioreometrin monipuolinen mittausgeometriavalikoima mahdollistaa monenlaisten materiaalien reologisen karakterisoinnin eri sovelluksissa. Jotkin sovellukset edellyttävät small volyymia, esimerkiksi lääketeollisuudessa, jossa materiaalit ovat usein kalliita ja niitä testataan rajoitetuilla määrillä. Tämä rajallinen näytemäärä voi liittyä sovelluksiin, jotka vaativat suuria leikkausnopeuksia, esimerkiksi ruiskutuksessa.
Mooney Ewart -järjestelmä
Mooney Ewart -järjestelmä (kuva 1) on erityinen kuppipyörägeometria, jota käytetään sovelluksissa, joissa yhdistyvät small näytemäärät ja suuret leikkausnopeudet. Näyte asetetaan kahden geometrialtaan määritellyn sylinterin väliseen rengasmaiseen rakoon. Ulompi sylinteri (kuppi) on paikallaan, kun taas koaksiaalinen sisempi sylinteri (nuppi) pyörii määritellyllä nopeudella. Aukko on pienempi kuin muissa kuppi- ja nuppijärjestelmissä. Tästä on kaksi etua:
- Suuremmat leikkausnopeudet voidaan saavuttaa
- Näytemäärät ovat pienempiä
Mittausolosuhteet
Seuraavassa verrataan mittauksia, jotka on tehty kartio- ja levygeometrialla ja Mooney Ewart -järjestelmällä. Testattava materiaali on silikoniöljy, jonka viskositeetti tunnetaan.
Taulukko 1: Mittausparametrit
| Geometria | CP1/40 (kartio/levy, kartio: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.5-1 ml |
| Lämpötila | 25°C | |
| Leikkausnopeus | 1-10 000 s-1 | |
Mittaustulokset
Kuvassa 2 esitetään näiden kahden mittauksen tuloksena saadut leikkausviskositeettikäyrät verrattuna silikoniöljyn odotettuun käyrään. Leikkausnopeusalueella 1 000 s-1 asti molemmat mittaukset antavat samat leikkausviskositeettiarvot (mitatun ja määritellyn arvon välinen ero on alle 2 %).
Tämän jälkeen kartio/levy-geometrialla saatu leikkausviskositeettikäyrä osoittaa leikkausohennuskäyttäytymistä. Tämä johtuu näytteen lämpötilan noususta, joka johtuu leikkauslämmityksestä. Sitä vastoin Mooney Ewart -järjestelmällä saatu käyrä kuvastaa edelleen näytteen odotettua newtonilaista käyttäytymistä. Laminaarinen virtaus muuttuu keskipakovoimien vuoksi epävakaaksi 6 300 s-1 alkaen, mikä johtaa sekundääriseen virtaukseen (Taylorin pyörre). Tämä johtaa leikkausviskositeetin näennäiseen kasvuun.
Tämä kahdella geometrialla tallennettujen leikkausviskositeettikäyrien vertailu osoittaa, että Ewart Mooney -järjestelmällä saavutetaan laajempi leikkausnopeusalue kuin kartio-/levygeometrialla.
Päätelmä
Reologiset mittaukset kartio/levy-järjestelmässä rajoittuvat yleensä tietylle leikkausnopeusalueelle, koska rako tyhjenee suurilla leikkausnopeuksilla. Suurempiin leikkausnopeuksiin liittyvät sovellukset edellyttävät toista menetelmää, esimerkiksi Rosandin kapillaarireometriä. Siinä leikkausnopeudet voivat olla jopa 1 000 000 s-1. Ne vaativat kuitenkin suuremman materiaalimäärän. Ratkaisu leikkausnopeusalueen laajentamiseen pienillä näytemäärillä on työskennellä Ewart Mooney -järjestelmän kanssa Kinexus-rotaatioreometrissä.