Bevezetés
A Kinexus rotációs reométerrel elérhető sokféle mérési geometria lehetővé teszi az anyagok széles körének reológiai jellemzését a különböző alkalmazásokban. Egyes alkalmazásokhoz a small térfogatokra van szükség, például a gyógyszeriparban, ahol az anyagok gyakran drágák, és korlátozott mennyiségeken tesztelik őket. Ez a korlátozott mintatérfogat olyan alkalmazásokhoz társulhat, amelyek nagy nyírási sebességet igényelnek, például permetezéshez.
Mooney Ewart rendszer
A Mooney Ewart rendszer (1. ábra) egy speciális csésze és bóbita geometria, amelyet olyan alkalmazásokhoz használnak, amelyek a small mintamennyiséget nagy nyírási sebességgel kombinálják. A mintát két meghatározott geometriájú henger közötti gyűrűs résbe helyezik. Míg a külső henger (pohár) mozdulatlan, a koaxiális belső henger (bob) meghatározott sebességgel forog. A rés kisebb, mint más csésze és bóbita rendszereknél. Ennek két előnye van:
- Nagyobb nyírási sebesség érhető el
- Kisebb mintatérfogat szükséges
Mérési feltételek
A következőkben a kúp és lemez geometriával, valamint a Mooney Ewart rendszerrel végzett méréseket hasonlítjuk össze. A vizsgált anyag egy ismert viszkozitású szilikonolaj.
Táblázat: Mérési paraméterek
| Geometria | CP1/40 (kúp/lemez, kúp: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.5-1 ml |
| Hőmérséklet | 25°C | |
| Nyírási sebesség | 1-10 000 s-1 | |
Mérési eredmények
A 2. ábra a két mérésből kapott nyírási viszkozitási görbéket mutatja a szilikonolaj várható görbéjével összehasonlítva. Az 1000 s-1-ig terjedő nyírási sebességtartományban mindkét mérés azonos nyírási viszkozitási értékeket ad (a mért és a megadott érték közötti különbség kevesebb, mint 2%).
Ezt követően a kúp/lemez geometriával kapott nyírási viszkozitási görbe nyírási vékonyodást jelez. Ez a minta nyírási melegítés okozta hőmérsékletnövekedésének köszönhető. Ezzel szemben a Mooney Ewart rendszerrel kapott görbe tovább tükrözi a minta várható newtoni viselkedését. A 6300 s-1 értéktől kezdődően a lamináris áramlás a centrifugális erők miatt instabillá válik, ami másodlagos áramlást (Taylor-örvényt) eredményez. Ez a nyírási viszkozitás látszólagos növekedéséhez vezet.
A két geometriával felvett nyírási viszkozitási görbék összehasonlítása mutatja az Ewart Mooney rendszerrel elérhető tágabb nyírási sebességtartományt, mint a kúp/lemez geometriával elérhető tartományt.
Következtetés
A kúp/lemez rendszerben végzett reológiai mérések általában egy adott nyírási sebességtartományra korlátozódnak a nagy nyírási sebességeknél fellépő réskiürülés miatt. A nagyobb nyírási sebességgel kapcsolatos alkalmazások más módszert igényelnek, például a Rosand-féle kapilláris reométert. Itt akár 1 000 000 s-1 nyírási sebesség is lehetséges. Ezekhez azonban nagyobb mennyiségű anyagra van szükség. A nyírási sebességtartomány kiterjesztésére kis mintamennyiség esetén megoldást jelent a Kinexus rotációs reométerben lévő Ewart Mooney rendszerrel való munka.