Kädet, jotka levittävät sileää, kermaista voidetta, korostavat sen koostumusta ja imeytymistä tehokasta ihonhoitoa varten. Täydellinen käsivoiteen analysointiin.

Vinkkejä ja niksejä

Reologia aloittelijoille - käsivoiteen viskositeetin määrittäminen

Voiteen tai voiteen reologiset ominaisuudet liittyvät läheisesti käyttäjien erilaisiin odotuksiin:

Sen kyky pysyä putkessa niin kauan kuin sitä ei puristeta
Sen kyky pysyä annostelupaikassa, kunnes sitä hierotaan
Sen hyvä juoksevuus hankauksen aikana.

Seuraavassa näytetään, miten Kinexus-rotaatioreometrillä tehdyillä mittauksilla saadaan tietoa käsivoiteen halutusta käyttäytymisestä.

Yleistä

Pyörimisreometri koostuu tyypillisesti kahdesta yhdensuuntaisesta levystä, joiden väliin näyte asetetaan. Ylempi levy pyörii ja vetää näytettä pitkin. Alempi levy pysyy paikallaan. Kinexusta käytetään tyypillisesti kahdenlaisiin mittauksiin:

Viskosimetria:
Ylempi levy pyörii määritellyllä leikkausnopeudella, jota ohjataan raolla ja pyörimisnopeudella. Tämän tuloksena rekisteröidään näytteen viskositeetti η, eli sen virtausvastus.

Värähtely:
Ylempi levy värähtelee määritellyllä amplitudilla ja taajuudella. Tuloksena saadaan näytteen viskoelastiset ominaisuudet, joita kuvaavat kimmoinen leikkausmoduuli G´, ViskositeettimoduuliKompleksinen moduuli (viskoosikomponentti), häviömoduuli tai G'' on näytteiden kokonaiskompleksisen moduulin "imaginääriosa". Tämä viskoosikomponentti osoittaa mitattavan näytteen nestemäisen tai faasin ulkopuolisen vasteen. häviömoduuli G" ja vaihekulma δ (muutamia mainitakseni).

Viskometria - Miten kvantifioida voiteen käyttäytyminen putkessa, puristettaessa putkesta ja levitettäessä käsille?

Käsivoiteen viskositeettikäyrän mukaan leikkausviskositeetti laskee leikkausnopeuden kasvaessa, mikä osoittaa virtauskäyttäytymistä. — Kuva 1. Käsivoiteen viskositeettikäyrä leikkausnopeuden funktiona (geometria: kartiolevy 1/50; mittausväli: 0,03 mm; lämpötila: 35 °C, leikkausnopeus: 0.01-100 s-1)

Kuvassa 1 esitetään kaupallisen käsivoiteen viskositeettikäyrä sovelletun leikkausnopeuden funktiona. Materiaali käyttäytyy leikkausohenteisesti: viskositeetti pienenee leikkausnopeuden kasvaessa.

Pienemmät leikkausnopeudet kuvastavat voiteen käyttäytymistä lähes lepotilassa. Korkeampi viskositeetti alhaisilla leikkausnopeuksilla varmistaa tuotteen kaksi ominaisuutta: Kerma ei irtoa tuubista ilman ulkopuolelta tulevaa rasitusta (= tuubin puristaminen). Lisäksi se pysyy iholle annostelun jälkeen kädessä valumatta pois.

Heti kun käyttäjä puristaa tuubia, voiteeseen kohdistuu suurempi leikkausnopeus. Tuloksena olevan käyrän mukaan tämä johtaa tuotteen viskositeetin pienenemiseen, jolloin se valuu helposti ulos tuubista. Suuremmat leikkausnopeudet jäljittelevät myös voiteen käyttäytymistä levitettäessä sitä iholle. Tämä prosessi helpottuu alhaisemman viskositeetin ansiosta, mikä johtaa pehmeämpään tuntumaan iholla. Tässä yhteydessä tärkeä termi on myötöraja eli pienin jännitys, joka materiaaliin on kohdistettava sen virtauksen aikaansaamiseksi.

Kuvassa 2 esitetään käsivoiteen myötöjännitysmittaus. Alemmilla leikkausjännitysalueilla viskositeetti kasvaa selvästi, mikä johtuu näytteen rakenteen venymisestä ennen myötäämistä. Käsivoide alkaa virrata viskositeettihuipun jälkeen (ks. punainen nuoli). Tässä esimerkissä on toinen siirtymä korkeammassa jännityksessä, josta lähtien viskositeetti laskee voimakkaasti ja on vapaasti virtaava. Ohjelmisto laskee myötöjännitysarvon automaattisesti: voide alkaisi virrata 11,7 Pa:n leikkausjännityksestä alkaen.

Myötöjännitysmittauksen kuvaaja, joka kuvaa käsivoiteen leikkausjännityksen ja leikkausviskositeetin välistä suhdetta ja osoittaa virtauskäyttäytymisen siirtymät. — Kuva 2. Myötöjännityksen mittaus (geometria: kartiolevy 1/50; mittausväli: 0,03 mm; lämpötila: 35 °C; leikkausjännitys: 0-200 Pa)

Värähtely - yksi materiaali, erilainen käyttäytyminen ... Riippuen prosessin aikaskaalasta

Kimmo- ja viskoosimoduulit sekä vaihekulma kuvattuna leikkausrasitusta vastaan käsivoiteen reologisen testauksen aikana. — Kuva 3. KimmomoduuliKompleksinen moduuli (kimmokomponentti), varastointimoduuli tai G', on näytteiden "todellinen" osa kokonaiskompleksisesta moduulista. Tämä kimmokomponentti ilmaisee mitattavan näytteen kiinteän kaltaisen tai faasivasteen. Kimmomoduuli G', ViskositeettimoduuliKompleksinen moduuli (viskoosikomponentti), häviömoduuli tai G'' on näytteiden kokonaiskompleksisen moduulin "imaginääriosa". Tämä viskoosikomponentti osoittaa mitattavan näytteen nestemäisen tai faasin ulkopuolisen vasteen. viskoosimoduuli G" ja vaihekulma δ Lineaarinen viskoelastinen alue (LVER)LVER:ssä käytetyt jännitykset eivät riitä aiheuttamaan rakenteen hajoamista (myötäämistä), ja näin ollen mitataan tärkeitä mikrorakenteellisia ominaisuuksia.LVER:n määrittämiseksi suoritetun amplitudipyyhkäisyn aikana (geometria: 40 mm:n levy-levy; mittausväli: 1,0 mm; lämpötila: 30 °C; leikkausjännitys: 0,01-100 % mittausraosta)

Amplitudin pyyhkäisy

Värähtelymittauksessa näytteen on oltava niin sanotulla lineaarisella viskoelastisella alueella (Lineaarinen viskoelastinen alue (LVER)LVER:ssä käytetyt jännitykset eivät riitä aiheuttamaan rakenteen hajoamista (myötäämistä), ja näin ollen mitataan tärkeitä mikrorakenteellisia ominaisuuksia.LVER), jossa kohdistettu rasitus tai jännitys ei johda näytteen rakenteen rikkoutumiseen. Tämän vuoksi materiaalille tehdään ensimmäisessä vaiheessa värähtelytesti, jossa on määritelty taajuus ja muuttuva muodonmuutosamplitudi. Tämän tuloksena saadaan suurin amplitudi, joka mahdollistaa rikkomattoman testin - Lineaarinen viskoelastinen alue (LVER)LVER:ssä käytetyt jännitykset eivät riitä aiheuttamaan rakenteen hajoamista (myötäämistä), ja näin ollen mitataan tärkeitä mikrorakenteellisia ominaisuuksia.LVER:n jännitys- tai rasitusraja.

Kuvassa 3 esitetään kimmomoduulin G' ja viskoosimoduulin G" käyrät amplitudipyyhkäisyn aikana. KimmomoduuliKompleksinen moduuli (kimmokomponentti), varastointimoduuli tai G', on näytteiden "todellinen" osa kokonaiskompleksisesta moduulista. Tämä kimmokomponentti ilmaisee mitattavan näytteen kiinteän kaltaisen tai faasivasteen. Kimmomoduuli pysyy vakiona 0,2 prosenttiin asti. Tämä tarkoittaa, että alle 0,2 prosentin muodonmuutoksissa aine on Lineaarinen viskoelastinen alue (LVER)LVER:ssä käytetyt jännitykset eivät riitä aiheuttamaan rakenteen hajoamista (myötäämistä), ja näin ollen mitataan tärkeitä mikrorakenteellisia ominaisuuksia.LVER:ssä.

Taajuuspyyhkäisy

Seuraavassa mittauksessa amplitudi asetetaan 0,1 %:iin, kun taas taajuutta muutetaan materiaalin vasteen tutkimiseksi eri aikaskaaloilla. Tulokset on esitetty kuvassa 4.

Koko mitatulla taajuusalueella G´-arvot ovat suuremmat kuin G" -arvot: kerman elastiset ominaisuudet ovat hallitsevammat kuin sen viskoosiset ominaisuudet. Kerma ei virtaa, vaan käyttäytyy kuin kiinteä aine. Tämä näkyy myös vaihekulmassa, joka on näytteen juoksevuuden asteikko nollasta, joka on täysin kiinteän kaltainen, ja 90°:sta, joka osoittaa täydellistä nestemäistä käyttäytymistä. Kuvasta 4 nähdään, että tämä näyte pysyy kiinteämmän kaltaisena (eli vaihekulma < 45°) koko testatun taajuusalueen ajan, eli se ei virtaa

Kaavio, jossa on esitetty kimmomoduuli, viskoosimoduuli ja vaihekulma käsivoiteen reologisten ominaisuuksien analysoimiseksi eri taajuuksilla. — Kuva 4. KimmomoduuliKompleksinen moduuli (kimmokomponentti), varastointimoduuli tai G', on näytteiden "todellinen" osa kokonaiskompleksisesta moduulista. Tämä kimmokomponentti ilmaisee mitattavan näytteen kiinteän kaltaisen tai faasivasteen. Kimmomoduuli G', ViskositeettimoduuliKompleksinen moduuli (viskoosikomponentti), häviömoduuli tai G'' on näytteiden kokonaiskompleksisen moduulin "imaginääriosa". Tämä viskoosikomponentti osoittaa mitattavan näytteen nestemäisen tai faasin ulkopuolisen vasteen. viskoosimoduuli G" ja vaihekulma δ eri taajuuksilla (geometria: levy-levy 40 mm; mittausväli 1,0 mm; lämpötila: 35 °C; leikkausjännitys: 0,1 %; taajuus: 0,01-20 Hz)

Päätelmä

Kuluttaja odottaa käsivoiteeltaan lähes ristiriitaista käyttäytymistä: Sen pitäisi käyttäytyä kiinteän aineen tavoin, jotta se ei valuisi ulos tuubista ennen kuin käyttäjä puristaa sitä, ja sen ei pitäisi valua pois käyttäjän kädestä annostelun jälkeen. Sen pitäisi kuitenkin myös käyttäytyä kuin neste levitessään iholle ja virrata vapaasti. Reologiset mittaukset jäljittelevät näitä eri skenaarioita, joissa on muodonmuutos ja ei muodonmuutosta. Voiteen viskositeetti pienenee leikkausnopeuden kasvaessa: puristettaessa tuubia tai hierottaessa voidetta iholle se tuntuu "vähemmän viskoosilta" kuin levossa - aivan kuten käyttäjä odottaa.