Pendahuluan
Menilai stabilitas jangka panjang dari suatu dispersi atau emulsi dapat menjadi proses yang membosankan dan memakan waktu; namun, sangat penting untuk memastikan suatu produk memenuhi standar kualitas. Formulator sering kali mencapai stabilitas melalui kombinasi efek; meminimalkan tegangan antar muka, meningkatkan tolakan sterik atau elektrostatik dari fase terdispersi dan / atau dengan meningkatkan viskositas fase kontinu. Untuk dispersi encer, efek gabungan dari faktor-faktor ini sering kali dapat tercermin dalam viskositas geser nol, yang dapat memberikan indikasi tingkat di mana tetesan akan menyatu dan terpisah, atau dispersi akan mengendap. Untuk sistem yang lebih pekat, pembentukan struktur jaringan melalui interaksi fase terdispersi atau gangguan partikel/droplet dapat terjadi. Dalam hal ini, stabilitas akan sangat terkait dengan kekuatan struktur jaringan, yang dapat diukur dengan tegangan luluh.
Untuk stabilitas, tegangan luluh harus lebih besar dari tegangan yang ditimbulkan oleh fase terdispersi di bawah pengaruh gravitasi. Hal ini dapat diperkirakan dari persamaan berikut:
Ada sejumlah uji eksperimental untuk menentukan tegangan luluh. Salah satu metode tercepat dan termudah adalah dengan melakukan sapuan tegangan geser dan menentukan tegangan di mana puncak viskositas diamati. Sebelum puncak viskositas ini, material mengalami deformasi elastis. Oleh karena itu, puncak ini mewakili titik di mana struktur elastis rusak (luluh) dan material mulai mengalir.
Agar sistem stabil, tegangan luluh harus cukup untuk menahan tekanan yang ditimbulkan oleh partikel yang terdispersi, tetapi juga tekanan tambahan yang mungkin ditemui selama pengangkutan produk, misalnya.
Catatan aplikasi ini menunjukkan metodologi dan data untuk mengevaluasi stabilitas dua produk sabun mandi (sabun mandi) terhadap kemampuannya untuk menangguhkan gelembung sebagai persyaratan produk.
Eksperimental
- Dua produk gel mandi komersial dievaluasi; satu hanya mengandung surfaktan dan yang lainnya mengandung surfaktan dan pengental asosiatif.
- Produk yang terakhir telah diformulasikan secara khusus untuk dapat menangguhkan gelembung di dalam botol saat produk berada di rak (catatan - untuk menghilangkan pengaruh gelembung pada perilaku reologi, gelembung dalam sampel ini dihilangkan dengan sentrifugasi sebelum pengujian).
- Kalkulator tegangan partikel digunakan dalam perangkat lunak rSpace untuk menghitung tegangan yang diberikan oleh partikel yang terdispersi pada medium sekitarnya, dengan properti partikel sebagai input pengguna (lihat Persamaan 1).
- Pengukuran rheometer rotasi dilakukan dengan menggunakan rheometer Kinexus dengan kartrid pelat Peltier dan sistem pengukuran kerucut dan pelat1 , dan menggunakan urutan standar yang telah dikonfigurasi sebelumnya dalam perangkat lunak rSpace.
- Urutan pemuatan standar digunakan untuk memastikan bahwa kedua sampel tunduk pada protokol pemuatan yang konsisten dan terkendali.
- Semua pengukuran reologi dilakukan pada suhu 25°C.
- Ramp tegangan geser dilakukan, dan data dianalisis menggunakan analisis puncak untuk menentukan tegangan luluh.
- Besarnya tegangan luluh produk kemudian dibandingkan dengan tegangan yang diberikan yang dihitung dari sifat-sifat partikulat yang terdispersi untuk menilai stabilitas jangka panjang sistem.
Hasil dan Pembahasan
Gambar 1 menunjukkan kurva viskositas terhadap tegangan untuk dua sampel sabun mandi dalam uji jalan tegangan. Data untuk Bodywash 2 menunjukkan puncak viskositas yang jelas dalam uji jalan tegangan, sementara data untuk Bodywash 1 relatif datar. Hal ini menyiratkan bahwa Bodywash 2 menunjukkan pengerasan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan yang terkait dengan tegangan luluh, sedangkan Bodywash 1 berperilaku seperti cairan dengan viskositas geser nol.
Dalam beberapa kasus, cairan viskoelastik dapat menunjukkan sedikit puncak viskositas meskipun tidak memiliki tegangan luluh yang sebenarnya. Dalam hal ini, kebijaksanaan pengguna mungkin diperlukan atau sebagai alternatif konfirmasi menggunakan uji alternatif seperti uji mulur atau uji laju geser untuk mengonfirmasi keberadaan viskositas geser nol2.
Tegangan luluh yang terukur untuk Bodywash 2 adalah 4 Pa.
Dengan menggunakan Persamaan 1, kita dapat memprediksi bahwa tegangan yang ditimbulkan oleh gelembung udara berdiameter 100 μm adalah sekitar 0,65 Pa, oleh karena itu tegangan luluh sebesar 4 Pa seharusnya cukup untuk menghentikan fase gelembung, meskipun tegangan tambahan yang dihadapi selama pengangkutan dan potensi penurunan kekuatan jaringan karena peningkatan temperatur juga perlu dipertimbangkan.
Karena Bodywash 1 tidak memiliki tegangan luluh, nilai viskositas geser nol diperlukan untuk mengevaluasi stabilitas, seperti analisis dari uji mulur. Data dari pengujian ini menunjukkan viskositas geser nol adalah 8 Pas dan dari angka ini, laju kenaikan gelembung sekitar 6 cm per hari diprediksi untuk gelembung 100 μm. Hal ini jelas tidak dapat diterima untuk menjaga stabilitas jangka panjang dari sistem terdispersi, dan penggabungan tegangan luluh akan diperlukan untuk memberikan stabilitas jangka panjang yang diperlukan dan umur simpan untuk produk penahan gelembung.
Kesimpulan
Dua produk sabun mandi gel dibandingkan menggunakan uji jalan tegangan luluh. Bodywash 2, yang mengandung pengental asosiatif, terbukti memiliki tegangan luluh yang mampu menangguhkan gelembung gas. Bodywash 1, yang tidak mengandung pengental tambahan, memiliki viskositas geser nol yang tidak cukup untuk meningkatkan stabilitas jangka panjang. Oleh karena itu, pengujian ini menawarkan cara yang cepat dan mudah untuk memprediksi stabilitas suspensi untuk ukuran dan KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. kepadatan partikel tertentu.
Harap diperhatikan...
bahwa geometri pelat paralel juga dapat digunakan - dengan geometri ini lebih disukai untuk dispersi dan emulsi dengan ukuran partikel large. Jenis bahan tersebut mungkin juga memerlukan penggunaan geometri bergerigi atau kasar untuk menghindari artefak yang berkaitan dengan selip pada permukaan geometri.