Bevezetés
Sok összetett folyadék, például hálózatot alkotó polimerek, felületaktív mezofázisok és koncentrált emulziók nem áramlanak, amíg az alkalmazott feszültség meg nem halad egy bizonyos kritikus értéket, az úgynevezett folyáshatárt. Az ilyen viselkedést mutató anyagokról azt mondjuk, hogy folyási folyásirányú viselkedést mutatnak. A Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár tehát az a feszültség, amelyet a mintára alkalmazni kell, mielőtt az áramlásnak indul. A Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár alatt a minta rugalmasan deformálódik (mint egy rugó nyújtása), a Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár felett a minta folyadékként folyik.
A legtöbb folyékony anyag folyáshatárral rendelkező folyadékot úgy tekinthetjük, mint egy szerkezeti vázat, amely a rendszer teljes térfogatára kiterjed. A váz szilárdságát a diszpergált fázis szerkezete és kölcsönhatásai határozzák meg. Normális esetben a folytonos fázis viszkozitása alacsony, azonban a diszpergált fázis nagy térfogatfrakciói ezerszeresére növelhetik a viszkozitást, és nyugalmi állapotban szilárdtest-szerű viselkedést idézhetnek elő.
Amikor egy folyási viselkedést mutató összetett folyadékot alacsony nyírási sebességgel, 0,01-0,1 s-1 közötti tartományban és a kritikus alakváltozás alatt nyírunk, a rendszer munkakeményedésnek van kitéve. Ez a szilárdtest-szerű viselkedésre jellemző, és a nyírási mezőben megnyújtott rugalmas elemek eredménye. Amikor az ilyen rugalmas elemek megközelítik a kritikus alakváltozásukat, a szerkezet elkezd szétesni, ami nyírási elvékonyodást (nyúlási lágyulást) és ebből következően áramlást okoz. Az a feszültség, amelynél a szerkezeti váznak ez a katasztrofális összeomlása bekövetkezik, a Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár.
A Termelési feszültségA folyási feszültséget úgy határozzák meg, mint azt a feszültséget, amely alatt nem következik be áramlás; a szó szoros értelmében nyugalmi állapotban gyenge szilárd anyagként, folyékony anyagként viselkedik, amikor folyik.folyáshatár meghatározására számos kísérleti vizsgálat létezik. Az egyik leggyorsabb és legegyszerűbb módszer a nyírófeszültségi sweep elvégzése és annak a feszültségnek a meghatározása, amelynél viszkozitási csúcs figyelhető meg. Ezt a viszkozitási csúcsot megelőzően az anyag rugalmas alakváltozáson megy keresztül. Ez a csúcs tehát azt a pontot jelenti, ahol a rugalmas szerkezet megbomlik (enged), és az anyag folyni kezd. Ezt mutatja az 1. ábra.
Ez az alkalmazási megjegyzés két különböző összetételű tusfürdő (testápoló) termékre vonatkozó StresszA feszültséget egy jól meghatározott keresztmetszetű mintára kifejtett erő szintjeként határozzák meg. (Feszültség = erő/terület). A kör vagy téglalap keresztmetszetű minták összenyomhatók vagy nyújthatók. Az olyan rugalmas anyagok, mint a gumi, eredeti hosszuk 5-10-szeresére is nyújthatók.stressz rámpateszt módszertanát és adatait mutatja be.
A folyáshatár az a feszültség, amelyet a mintára alkalmazni kell, mielőtt az folyni kezd.
Kísérleti
- Két kereskedelmi forgalomban kapható tusfürdőt vizsgáltak; az egyik csak felületaktív anyagot, a másik pedig felületaktív anyagot és asszociatív sűrítőszert tartalmazott.
- A rotációs reométeres méréseket Peltier-lemezes patronnal és kúp- és lemezes mérőrendszerrel1 felszerelt Kinexus reométerrel végeztük, az rSpace szoftverben előre beállított standard szekvenciákat használva.
- Egy szabványos betöltési szekvenciát használtunk annak biztosítására, hogy a minta következetes és ellenőrizhető betöltési protokollnak legyen kitéve.
- Nyírófeszültségi rámpát végeztünk, és az adatokat csúcselemzéssel elemeztük a folyási feszültség meghatározásához.
- Minden reológiai mérést 25°C-on végeztünk.
Eredmények és vita
A 2. ábra a két tusfürdőgél-mintának a feszültséggel szembeni viszkozitási görbéit mutatja a StresszA feszültséget egy jól meghatározott keresztmetszetű mintára kifejtett erő szintjeként határozzák meg. (Feszültség = erő/terület). A kör vagy téglalap keresztmetszetű minták összenyomhatók vagy nyújthatók. Az olyan rugalmas anyagok, mint a gumi, eredeti hosszuk 5-10-szeresére is nyújthatók.stressz rámpás vizsgálatban. A 2. testápoló adatai egyértelmű viszkozitási csúcsot mutatnak a StresszA feszültséget egy jól meghatározott keresztmetszetű mintára kifejtett erő szintjeként határozzák meg. (Feszültség = erő/terület). A kör vagy téglalap keresztmetszetű minták összenyomhatók vagy nyújthatók. Az olyan rugalmas anyagok, mint a gumi, eredeti hosszuk 5-10-szeresére is nyújthatók.stressz rámpa tesztben, míg az 1. testápoló adatai viszonylag laposak. Ez arra utal, hogy a Bodywash 2 a folyáshatárhoz kapcsolódó alakváltozási keményedést mutat, míg a Bodywash 1 úgy viselkedik, mint egy nulla nyírási viszkozitású folyadék. A Bodywash 2 esetében a mért folyáshatár 4 Pa volt. Bizonyos esetekben a viszkoelasztikus folyadékok a viszkozitásukban akkor is mutathatnak enyhe csúcsot, ha nem rendelkeznek valódi folyáshatárral.
Ebben az esetben szükség lehet a felhasználó mérlegelésére, vagy egy alternatív vizsgálat, például kúszásvizsgálat vagy nyírási sebességtáblázatos vizsgálat segítségével történő megerősítésre a nulla nyírási viszkozitás hiányának megerősítésére2.
Következtetés
Két tusfürdőgél terméket hasonlítottak össze egy rotációs reométeren végzett folyáshatár-rampateszt segítségével. A 2. testápoló, amely asszociatív sűrítőanyagot tartalmaz, 4 Pa folyáshatárral rendelkezett. Az 1. testápoló nem mutatott viszkozitási csúcsot a folyáshatár-rampa vizsgálat során, ezért úgy tekintették, hogy nincs folyáshatár.
1Felhívjuka figyelmet arra, hogy a vizsgálatot kúp és lemez vagy párhuzamos lemez geometriával lehet elvégezni - az utóbbi a large szemcseméretű diszperziók és emulziók esetében előnyösebb. Az ilyen anyagtípusoknál fogazott vagy érdesített geometria használata is szükséges lehet a geometria felületén történő csúszásból eredő artefaktumok elkerülése érdekében.