Bevezetés
Az egyenletes nyírási sebességprofilt létrehozó geometriákat, mint például a kúp/lemez és a hengeres rendszereket előnyben részesítik a rotációs méréseknél, mivel ezek a nyírási viszkozitás abszolút értékeit eredményezik. A mintára alkalmazott nyírási sebesség és nyírófeszültség egyértelműen meghatározható az elmozdulással, illetve a nyomatékkal ellátott mérési rés segítségével.
Az anyagok széles köre azonban nem mérhető ilyen geometriákkal, például ha üledékképződés következik be, vagy ha a minta large-méretű részecskéket tartalmaz. Ezekben az esetekben a viszkozitás meghatározása még mindig lehetséges "relatív" geometriával, amelyet azért neveztek így, mert a nyírási sebesség profilja nem teljesen egyenletes.
Az 1. ábra az egyik ilyen geometriát mutatja. Az ikerpályás gömböt olyan építőanyagokon végzett mérésekhez fejlesztették ki, amelyek gyakran tartalmaznak large részecskéket.
Az ikerpályás golyóval és ugyanazzal a készülékkel két mintán végzett mérések összehasonlíthatók egymással. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy az alkalmazott nem egyenletes nyírási mező miatt nem 100%-ban pontosak.
A következő értekezésben egy abszolút geometriával végzett mérést hasonlítunk össze az ikerpályás golyóval végzett méréssel.
Mérési paraméterek
A falfestékeken forgásmérést (viszkozitás) végeztek az ikerpályás gömb (relatív geometria) és a kúp/lemez rendszerrel (abszolút geometria).
A vizsgálatokhoz használt feltételeket az 1. táblázat foglalja össze.
Valamennyi reométer esetében a geometriaállandókat átváltási tényezőként használják, a műszer paramétereit, mint például a nyomatékot és az elmozdulást, feszültséggé és nyírási sebességgé alakítják át. A kúp és a lemez esetében ezek az állandók jól meghatározottak1. Relatív geometria esetén, mint például az ikerpályás gömb, egy alternatív eljárást2 használnak az abszolút geometriával való szoros egyezés létrehozására.
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
1. táblázat: Vizsgálati feltételek
| Minta | Falfesték | |
| Készülék | Kinexus ultra + | |
| Geometria | Abszolút: CP1/40 (kúplemez, átmérő: 40 mm, kúpszög: 1°) | Twin Orbital Ball |
| Rés | 26 μm | 1 mm (A golyók és a csésze alja közötti távolság) |
| Nyírási sebesség | 0.1-100 s-1 | |
Mérési eredmények
A 2. ábra a két mérés eredménygörbéit mutatja a 0,1 és 100 s-1 közötti állandósult viszkozimetriás mérés során.
A görbék jó egyezést mutatnak az ikerpályás golyóval kapott nyírási viszkozitásértékek és a kúp/lemez rendszerrel végzett mérésből származó értékek között a három évtizedes nyírási sebesség alatt.
Következtetés
A nyírási viszkozitási értékek meghatározásához először abszolút geometriát, például kúp/lemez geometriát kell alkalmazni. Ha azonban a minta nagyon instabil, azaz szedimentáció vagy szeparáció következik be, vagy ha a minta large részecskéket tartalmaz, az abszolút geometria nem megfelelő, mivel a nyírási viszkozitási értékek nem reprezentatívak. Az ikerpályás golyó a reológiai vizsgálatok során következetesebb és reprezentatívabb információt szolgáltat a minta viszkozitásáról. Ebben a példában kimutatták, hogy az ikerpályás gömbgeometriával végzett mérések reprezentatív nyírási viszkozitási értékeket szolgáltatnak az anyagról.