Bevezetés
Egy diszperzió vagy emulzió hosszú távú stabilitásának értékelése fáradságos és időigényes folyamat lehet, azonban elengedhetetlen ahhoz, hogy a termék megfeleljen a minőségi előírásoknak. A formulálók gyakran a következő hatások kombinációjával érik el a stabilitást: a határfelületi feszültség minimalizálása, a diszpergált fázis sztérikus vagy elektrosztatikus taszításának növelése és/vagy a folytonos fázis viszkozitásának növelése. Híg diszperziók esetében e tényezők együttes hatása gyakran tükröződik a nulla nyírási viszkozitásban, amely jelzi, hogy a cseppek milyen gyorsan fognak összeolvadni és szétválni, illetve a diszperziók milyen gyorsan fognak leülepedni. Koncentráltabb rendszerek esetében a diszpergált fázisok kölcsönhatása vagy a részecskék/cseppek elakadása révén hálózati struktúra kialakulása következhet be. Ebben az esetben a stabilitás nagymértékben függ a hálózati struktúra erősségétől, amely a folyáshatárral számszerűsíthető.
A stabilitás érdekében a folyáshatárnak nagyobbnak kell lennie, mint a diszpergált fázis által a gravitáció hatására kifejtett feszültség. Ez a következő egyenletből becsülhető:
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 deformáción megy keresztül. Ez a csúcs tehát azt a pontot jelenti, ahol a rugalmas szerkezet megbomlik (enged), és az anyag folyni kezd.
Ahhoz, hogy a rendszer stabil legyen, a folyáshatárnak elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a diszpergált részecskék által okozott feszültségeknek, de a további feszültségeknek is, amelyekkel például a termék szállítása során valószínűleg találkozhatunk.
Ez az alkalmazási megjegyzés módszertant és adatokat mutat be két tusfürdő (testápoló) termék stabilitásának értékeléséhez a buborékok felfüggesztésére való képességük, mint termékkövetelmény alapján.
Kísérleti
- Két kereskedelmi forgalomban kapható tusfürdőt vizsgáltak; az egyik csak felületaktív anyagot, a másik pedig felületaktív anyagot és asszociatív sűrítőszert tartalmazott.
- Az utóbbi terméket kifejezetten úgy állították össze, hogy a termék polcon tartása közben a buborékok a palackban felfüggeszthetők legyenek (megjegyzés - a buborékok reológiai viselkedésre gyakorolt hatásának kiküszöbölése érdekében a buborékokat ebben a mintában a vizsgálat előtt centrifugálással eltávolították).
- Az rSpace szoftverben egy részecskefeszültség-kalkulátort használtak a diszpergált részecske által a környező medium felületre kifejtett feszültség kiszámítására, a részecskék tulajdonságai a felhasználó által megadott adatokkal (lásd az 1. egyenletet).
- A rotációs reométeres méréseket egy Peltier lemezkazettával és egy kúp- és lemezmérőrendszerrel1 felszerelt Kinexus reométerrel végeztük, az rSpace szoftverben előre beállított standard szekvenciákat használva.
- Egy szabványos terhelési szekvenciát használtunk annak biztosítására, hogy mindkét minta következetes és ellenőrizhető terhelési protokollnak legyen alávetve.
- Minden reológiai mérést 25°C-on végeztünk.
- Nyírófeszültségi rámpát végeztünk, és az adatokat csúcselemzéssel elemeztük 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 meghatározásához.
- A termék folyáshatárfeszültségének nagyságát ezután összehasonlítottuk a diszpergált részecskék tulajdonságaiból kiszámított kényszerfeszültséggel a rendszer hosszú távú stabilitásának értékeléséhez.
Eredmények és vita
Az 1. 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 kapcsolódóan alakváltozási keményedést mutat, míg a Bodywash 1 úgy viselkedik, mint egy nulla nyírási viszkozitású folyadék.
Bizonyos esetekben a viszkoelasztikus folyadékok a viszkozitásban 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 sebességvizsgálat segítségével történő megerősítésre a nulla nyírási viszkozitás2 jelenlétének megerősítésére.
A Bodywash 2 esetében a mért 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 4 Pa volt.
Az 1. egyenlet segítségével megjósolható, hogy egy 100 μm átmérőjű légbuborék által okozott feszültség körülbelül 0,65 Pa, ezért a 4 Pa folyáshatárnak elegendőnek kell lennie a buborékfázis felfüggesztéséhez, bár a szállítás során fellépő további feszültségeket és a hálózat szilárdságának a megnövekedett hőmérséklet miatti esetleges csökkenését is figyelembe kell venni.
Mivel a Bodywash 1 nem rendelkezik folyáshatárral, a stabilitás értékeléséhez a nulla nyírási viszkozitás pontos értékére van szükség, például kúszásvizsgálatból származó elemzésre. E vizsgálat adatai szerint a nulla nyírási viszkozitás 8 Pas volt, és ebből az értékből egy 100 μm-es buborék esetében napi kb. 6 cm-es buborékemelkedési sebességet jósoltak. Ez egyértelműen elfogadhatatlan a diszpergált rendszer hosszú távú stabilitásának fenntartásához, és a buborékfelfüggesztő termék hosszú távú stabilitásának és eltarthatóságának biztosításához szükséges lenne egy 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 beépítése.
Következtetés
Két tusfürdőt hasonlítottak össze egy hozamterhelési rámpateszt segítségével. Az asszociatív sűrítőanyagot tartalmazó Bodywash 2 esetében kimutatták, hogy 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 képes a gázbuborékok felfüggesztésére. A kiegészítő sűrítőanyagot nem tartalmazó Bodywash 1 esetében a nulla nyírási viszkozitás nem volt elegendő a hosszú távú stabilitás elősegítéséhez. A vizsgálat tehát gyors és kényelmes módot kínál a szuszpenzió stabilitásának előrejelzésére adott részecskeméret és SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség esetén.
Kérjük, vegye figyelembe...
hogy párhuzamos lemezgeometria is használható - ez a geometria előnyösebb a large részecskeméretű diszperziók és emulziók esetében. Az ilyen anyagtípusok a geometria felületén történő csúszásból eredő artefaktumok elkerülése érdekében fogazott vagy érdesített geometriát is igényelhetnek.