Pendahuluan
Banyak produk konsumen yang dikemas dalam tabung atau botol di mana aplikasi produk melibatkan pemompaan produk melalui nosel. Produk semacam itu cenderung merupakan produk pengencer geser di mana viskositasnya turun selama proses ekstrusi karena laju geser yang meningkat, dan kemudian pulih saat keluar dari lubang karena laju geser berkurang. Laju geser yang ditemui selama proses ini terkait dengan jari-jari, r dari lubang dan laju aliran volumetrik Q dengan ekspresi berikut:
Parameter n adalah indeks hukum pangkat, yaitu 1 untuk cairan Newtonian dan antara 0-1 untuk cairan Non-NewtonianFluida non-Newtonian adalah fluida yang menunjukkan viskositas yang bervariasi sebagai fungsi dari laju geser atau tegangan geser yang diterapkan.non-Newtonian. Nilai ini dapat dengan mudah diperoleh dari uji laju geser variabel dengan mencocokkan model hukum pangkat pada data yang dihasilkan.
Dengan mengukur laju aliran volumetrik (volume yang dikeluarkan dalam waktu tertentu) dan jari-jari internal lubang, dimungkinkan untuk memperkirakan laju geser yang dihadapi selama ekstrusi.
Karena banyak produk konsumen termasuk bahan makanan, pelapis, dan perlengkapan mandi/kosmetik dapat memiliki struktur mikro yang sangat halus, struktur ini mudah rusak selama proses ekstrusi dan mungkin tidak dapat memulihkan struktur aslinya hingga waktu yang terbatas. Bahan yang memiliki pemulihan atau pembangunan kembali struktur yang bergantung pada waktu disebut thixotropic. Dengan menghitung laju geser yang terjadi selama ekstrusi dan menggunakan ini dalam tahap peralihan dari uji laju SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan-geser, dimungkinkan untuk meniru kerusakan struktural akibat ekstrusi.
Dengan segera mengikuti pemulihan struktural melalui Modulus elastisitasModulus kompleks (komponen elastis), modulus penyimpanan, atau G', adalah bagian "nyata" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen elastis ini menunjukkan respons seperti padat, atau dalam fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus elastisitas G' sebagai fungsi waktu, dimungkinkan untuk menentukan pemulihan struktural sistem dan pada akhirnya integritas struktural produk pada saat digunakan. Hal ini dapat menjadi penting dalam hal penampilan fisik (ketahanan terhadap kemerosotan), tekstur yang digunakan, atau fungsionalitas produk, misalnya, kemampuan untuk melekat pada permukaan vertikal.
Eksperimental
- Sifat pemulihan struktural pasta gigi dan gel rambut dievaluasi di bawah kondisi laju geser yang terkait dengan ekstrusi produk selama penggunaan.
- Pengukuran rheometer rotasi dilakukan dengan menggunakan rheometer rotasi Kinexus dengan kartrid pelat Peltier dan sistem pengukuran pelat paralel yang dikeraskan1 , 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.
- Laju geser ekstrusi yang relevan secara otomatis dihitung sebagai bagian dari urutan pengujian dengan menggunakan nilai yang dimasukkan dari volume yang diekstrusi, waktu ekstrusi, dan radius bukaan. Pengujian diprogram untuk menggunakan nilai yang dihitung ini sebagai laju geser menengah dalam uji laju geser bertahap dengan langkah 1 dan langkah 2 menggunakan nilai SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan konstan dalam sampel Wilayah Viskoelastik Linier (LVER)Pada LVER, tegangan yang diberikan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural (yielding) pada struktur dan oleh karena itu, sifat-sifat mikro-struktural yang penting diukur.LVER pada frekuensi 1Hz.
- Waktu untuk memulihkan 90% dari elastisitas asli produk (G') secara otomatis ditentukan dan dilaporkan pada akhir pengujian.
Hasil dan Pembahasan
Kalkulator otomatis mengevaluasi laju geser dalam proses ekstrusi menjadi 86 s-1 untuk pasta gigi dan 240 s-1 untuk gel rambut. Nilai-nilai ini digunakan dalam tahap laju geser menengah pengujian.
Gambar 1 menunjukkan hasil untuk pasta gigi. Jelas, ini adalah bahan yang sangat tiksotropik seperti yang diamati dari kurva pemulihan yang menunjukkan bahwa bahan ini tidak sepenuhnya memulihkan strukturnya dalam skala waktu pengujian, hanya mencapai 50% dari nilai asli G' setelah sekitar 500 detik.
Sebaliknya, gel rambut (Gambar 2) memulihkan strukturnya hampir seketika dengan 90% pemulihan terjadi dalam 5 detik pertama dan menyelesaikan pemulihan dalam waktu 20 detik. Hal ini penting untuk produk ini karena perlu memberikan daya tahan seketika pada rambut sebelum resin dapat membentuk lapisan elastis untuk daya tahan jangka panjang.
Perhatikan bahwa kedua bahan tampaknya menunjukkan perilaku tegangan luluh pada frekuensi yang diukur karena G' melebihi G" yang mengindikasikan struktur mikro yang saling berhubungan atau padat-dominan.
Kesimpulan
Uji laju SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan/geser tiga langkah dilakukan pada pasta gigi dan gel rambut untuk mengevaluasi laju dan tingkat pemulihan elastisitas setelah ekstrusi dari tabung. Pasta gigi terbukti sangat tiksotropik yang membutuhkan waktu 500 detik untuk memulihkan 50% dari elastisitas aslinya, sementara gel rambut pulih dengan segera.
Harap diperhatikan...
bahwa pengujian direkomendasikan untuk dilakukan dengan geometri kerucut dan pelat atau pelat paralel - dengan yang terakhir lebih disukai untuk dispersi dan emulsi dengan ukuran partikel large. Jenis material tersebut mungkin juga memerlukan penggunaan geometri bergerigi atau kasar untuk menghindari artefak yang berkaitan dengan selip pada permukaan geometri.