Vinkkejä ja niksejä
Reologia - Miten Select sopiva mittausgeometria löytyy?
Reometreillä voidaan mitata materiaalin viskositeettia ja viskoelastisuutta käyttämällä erilaisia leikkausmuodonmuutoksia.
Yksinkertaisesti sanottuna materiaalin viskositeetti on sen virtausvastus, ja viskoelastisuus voi selittää, käyttäytyykö materiaali enemmän nesteen ("viskoosi") vai kiinteän aineen ("elastinen") tavoin. Tämä tieto voi auttaa tutkimus- ja kehitystyötä tekeviä tutkijoita esimerkiksi määrittämään, voidaanko suonensisäisesti annettava lääke ruiskuttaa vai niellä suun kautta otettava annos, ja jopa sen, onko se todennäköisesti ajan mittaan stabiili dispersio yliannostuksen estämiseksi. Sitä käytetään myös laadunvalvontaympäristöissä arvioitaessa, läpäiseekö materiaali tärkeät suorituskykyvaatimukset vai ei.
Kinexus-sarja
Kinexus-sarjan reometrit ovat luokkansa johtavia rotaatioreometrejä. Näissä reometreissä on räätälöity ilmalaakeri, joka tekee niistä uskomattoman herkkiä small materiaalieroille. Niiden vääntömomenttiherkkyysominaisuudet ovat jopa paremmat kuin silmäripsen pudottaminen laitteen päälle! Mitä tämä tarkoittaa käytännössä? Sen avulla voit helposti mitata materiaaleja "levossa" olevissa olosuhteissa. Näin ollen voimme määrittää, ovatko tuotteet vakaita sen jälkeen, kun ne ovat olleet pullossa hyllyssä, eli niiden säilyvyysajan.
Geometrian valinta
Mittausgeometriavalikoima on tarkoituksella laaja. Näin varmistetaan, että käytössäsi on sopiva mittauslaite sekä suoritettavan testin tyyppiä että näytteen luonnetta varten. Vakiogeometrioiden luokat ovat: levyjärjestelmät (yhdensuuntaiset levyt, kartio ja levyt) ja sylinterijärjestelmät (kupit ja nupit).
Rinnakkaiset levyt
Näitä yksinkertaisia litteitä ylä- ja alalevyjä on saatavana eri materiaaleista, halkaisijoista ja pintakäsittelyistä, ja ne ovat uskomattoman monipuolisia.
- Koko - vakiona halkaisijaltaan 4 mm:stä 60 mm:iin. Tätä laajaa kokovalikoimaa on saatavana eri viskositeettien huomioon ottamiseksi. Pienemmät geometriat (< 25 mm) soveltuvat erittäin viskoosisille (> 10 Pa-s) näytteille ja suuremmat geometriat (> 50 mm) matalaviskoosisille (< 0,1 Pa-s) materiaaleille.
- Pintakäsittely - voi olla sileä, karhennettu (hiekkapuhallettu) tai hammastettu. Erilaisia pintakäsittelyjä on saatavana myös itsepäisille näytteille! Esimerkiksi emulsiot ja lietteet voivat olla alttiita liukastumiselle. Tämä ilmenee viskositeetin laskuna/pudotuksena leikkausnopeusmittauksen aikana. Jos havaitset viskositeetin äkillisen laskun ja epäilet liukumista, siirry käyttämään karhennettua pintakäsittelyä (ks. kuva 2) näille näytteille. Jotta materiaalin virtausta voitaisiin edistää, tarjoa ylimääräistä pitoa käyttämällä muokattua pintarajapintaa.
- Mittausväli - voidaan muuttaa rinnakkaisten levyjen avulla. Tämä joustava ominaisuus tarkoittaa, että raot voidaan mukauttaa näytteiden viskositeetin mukaan (eli pienemmät raot pienempiviskositeettisille näytteille) ja erilaisten leikkausnopeuksien saavuttamiseksi. Pienemmät aukot altistavat näytteet suuremmille leikkausnopeuksille (samalla kulmanopeudella), kun taas suuremmilla aukoilla saavutetaan vain pienemmät leikkausnopeudet. Kompromissina näissä mittausjärjestelmissä muunneltavasta raosta näytteeseen sovelletaan keskimääräistä leikkausnopeutta, joten tulokset eivät ole absoluuttisia (kuten kartioilla ja levyillä). Lisäksi yleisenä nyrkkisääntönä on, että jos hiukkasia on läsnä, select mittausrako on vähintään 10 kertaa suurempi kuin suurimmat hiukkaset. Näin estetään hiukkasten juuttuminen mittauksen aikana, mikä aiheuttaa artefakteja tuloksiin.
- Materiaalit - tarjolla olevat vakiogeometriat on valmistettu ruostumattomasta teräksestä (SS316L), joka sopii erinomaisesti useimpiin laboratorioympäristöihin, koska ne ovat yhteensopivia monenlaisten näytetyyppien kanssa ja ne voidaan helposti puhdistaa liuottimilla. Joissakin olosuhteissa, kun työskennellään happamien näytteiden kanssa, polymeerigeometria voi kuitenkin olla sopivampi. Esimerkiksi PEEK- ja akryyligeometriat (ks. kuva 3) voidaan valita. Niiden lisäetuna on, että ne ovat kevyempiä ja siten käyttökelpoisia korkean taajuuden värähtelymittauksissa matalaviskositeettisille näytteille. Lisäksi saatavilla on myös titaani-, alumiini- ja hastelloy-teräsgeometrioita.
Kartiot ja lautaset
Kartio ja levy -yhdistelmät koostuvat litteästä alemmasta levystä, jossa on ylempi kartiomainen geometria, ja niitä on saatavana useista eri materiaaleista ja pintakäsittelyistä, esim. karhennettu näytteen liukumisen estämiseksi. Kartion kärki on katkaistu, ja kaikki mittaukset näillä geometrioilla suoritetaan asetetun raon kohdalla (jota ohjelmisto ohjaa automaattisesti). Tämän tarkoituksena on mahdollistaa absoluuttiset viskositeettimittaukset, joten missä tahansa näyte onkin kartion pinnalla, siihen kohdistuu sama leikkausnopeus, mikä on merkittävä etu rinnakkaisiin levygeometrioihin verrattuna.
- Kartiokulmat - ylägeometrian kulma voi vaihdella tyypillisesti 0,5°:sta 4°:een. Valinnan avulla voit select valita kartiosi eri leikkausnopeuksien saavuttamiseksi. Mitä pienempi kartiokulma, sitä suurempi saavutettava leikkausnopeus. Hiukkasten läsnäolo (ja koko) on kuitenkin edelleen otettava huomioon. Kartiolla ja levyillä on kiinteä (nimellinen) mittausväli; 1°:n kartiolla mittausväli on 30 mikronia, 2°:n kartiolla 70 mikronia ja 4°:n kartiolla 150 mikronia. Hiukkasten on silti oltava vähintään 10 kertaa pienempiä kuin nämä raot, jotta ne eivät juuttuisi geometrian kärkeen. Tämä voi olla erityinen rajoitus kartioiden käytölle hiukkasdispersioiden kanssa, kun otetaan huomioon small katkaisuväli, ja levygeometriat soveltuvat paremmin hyvin täytetyille näytteille, koska mittausväliä voidaan muuttaa tämän huomioon ottamiseksi. Jos hiukkasia ei ole lainkaan (tai hyvin small hiukkasia), ei hätää!
Kupit ja Bobit
Kuppi- ja nuppi-geometrioissa on yksinkertaisesti alempi kuppi näytteen säilyttämistä varten ja ylempi nuppi näytteen mittaamista varten. Kuten muissakin mittausjärjestelmissä, myös tässä on vaihtoehtoja pintakäsittelylle ja eri materiaaleille. Ne ovat hyödyllisiä alhaisemman viskositeetin näytteille, koska niiden pinta-ala on suurempi, mikä tekee niistä herkempiä. Ylemmän nupin ja alemman kupin seinämän välinen suhteellisen suuri large rako on eduksi, jos näytteissä on suurempia hiukkasia, koska ne eivät jumiudu. Jos mitattavassa matalaviskoosisessa materiaalissa käytetään suurempaa aukkoa, on kuitenkin varottava, että Taylorin (ei leikkaava) virtaus vaikuttaa tuloksiin. Tämä voidaan havaita viskositeetin vääränlaisena kasvuna suuremmilla leikkausnopeuksilla. Kuppeihin voidaan valita näytteiden lataamisen helpottamiseksi täyttömerkinnät ja irrotettavat pohjat, jotta ne voidaan puhdistaa helpommin mittausten välillä, vaikka tämä ei olekaan yhtä suoraviivaista kuin alemman tasaisen levyn puhdistaminen, joten on harkittava, miten helposti näytteet on helppo puhdistaa.
- Pintakäsittely - liukkaisiin näytteisiin voidaan käyttää myös karhennettua (hiekkapuhallettua) tai hammastettua (~1 mm:n neliönmuotoiset pyramidin "hampaat") maljaa ja nuppia. Jos näytteessä on hiukkasia ja laskeutumista tapahtuu, kierrepäällysteinen nuppi voi hidastaa/estää dispersion laskeutumista
-mittauksen aikana. Jos dispersio on hyvin epävakaata, melan käyttö on tehokkaampaa (ks. kuva 1). - Vane-työkalut - ovat hyödyllisiä mitattaessa näytteitä, joilla on hyvin herkkä rakenne, kuten vaahtoja tai pehmeitä kiinteitä aineita, joilla on saantojännitys, kuten jogurttia. Siipipyörän muoto (ks. kuva 1) soveltuu hyvin näytteen viipalointiin ilman, että rakenne häiriintyy tai tuhoutuu liikaa ennen mittausta (verrattuna kiinteään nuppiin).
- Kaksoisaukko - erittäin alhaisen viskositeetin näytteille nämä geometriat ovat hyvä vaihtoehto. Kuten kuvasta 4 nähdään, ylempi nuppi on ontto, mikä tarjoaa ylimääräisen mittauspinta-alan ja siten paremman herkkyyden. Näiden geometrioiden käyttöä suositellaan haihtuville näytteille korkeissa lämpötiloissa, koska niiden tilavuusvaatimukset ovat suhteellisen suuret large (suhteellisen haihtuville näytteille korkeissa lämpötiloissa on käytettävä kaksoisrakoa liuotinloukun kanssa).
Kysymyksiä itsellesi
Geometrian valintaan ei ole olemassa tiukkoja sääntöjä, sillä tässä artikkelissa tuodaan esiin useita tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa asiaan. Mutta kun harkitset uuden näytteen ja geometrian valintaa, kysy itseltäsi:
Mikä on näytteeni yleinen viskositeetti?
- Jos näytteen viskositeetti on vesimäinen ja alhainen, select large halkaisijaltaan kartio/levy- tai levy/levy-geometria (> 50 mm).
- Jos kyseessä on vapaasti virtaava neste (esim. suihkugeeli), medium-kokoinen geometria toimii hyvin (40 mm)
- Jos näyte on hyvin jäykkä ja paksu (siirappi), on valittava small -geometria (<40 mm).
- Jos näyte on hyvin matalaviskoosinen tai haihtuva, kannattaa harkita kupin ja nupin tai kaksinkertaisen raon käyttöä. Haihtuvia näytteitä varten olisi käytettävä liuotinloukkua.
Onko näytteissäni hiukkasia?
- Jos vastaus on kyllä, minkä kokoisia ne ovat? Mittausraon tulisi olla vähintään 10 kertaa suurempi kuin suurin hiukkaskoko, joka voidaan vaihtaa yhdensuuntaisille levyille.
- Kuppi- ja nuppijärjestelmiä olisi myös harkittava, erityisesti laskeutuville näytteille, joissa kiertävät uritetut nupit ovat eduksi.
Mikä on näytteeni koostumus?
- Onko näytteeni altis liukastumiselle? Emulsiot tai konsentroidut dispersiot voivat liukua sileillä geometrioilla. Harkitse karhennetun tai hammastetun pinnan käyttöä (levyissä) ja karhennetun tai hammastetun pinnan käyttöä (kiekoissa).
- Onko näytteelläni herkkä rakenne? Siipityökalua voidaan käyttää näytteisiin, kuten vaahtoihin tai pehmeisiin kiinteisiin aineisiin, myötöjännitysmittauksia varten.
- Onko näytteeni aggressiivinen? Happamat näytteet voidaan mitata sen sijaan polymeerisillä PEEK-materiaaleilla.
Aloita näistä yksinkertaisista kysymyksistä ja tarkista tulokset. Kinexus on hyvin anteeksiantavainen ja antaa lisätietoja, jotta käyttäjät voivat luottaa siihen, että he ovat valinneet oikean geometrian. Sen nokkela ominaisuus, jonka ansiosta voit helposti vaihtaa toiseen geometriaan, ja automaattinen tunnistus tekevät uusien näytteiden testaamisesta hauskaa ja vaivatonta!