Kiat & Trik
Reologi untuk Pemula - Menentukan Viskositas Krim Tangan
Sifat reologi krim atau losion berkaitan erat dengan ekspektasi pengguna yang berbeda-beda:
- Kemampuannya untuk tetap berada di dalam tabung selama tidak diperas
- Kemampuannya untuk tetap berada di tempat pengeluaran sampai digosok
- Kemampuan mengalir yang baik selama digosok.
Berikut ini, kami akan menunjukkan bagaimana pengukuran dengan rotational rheometer Kinexus memberikan informasi tentang perilaku yang diinginkan dari krim tangan.
Informasi Umum
Rheometer rotasi biasanya terdiri dari dua pelat paralel, yang di antaranya memuat sampel. Pelat atas berputar, menyeret sampel. Pelat bawah tetap diam. Kinexus biasanya digunakan untuk melakukan dua jenis pengukuran:
Viskometri:
Pelat atas berputar dengan laju geser yang ditentukan yang dikontrol oleh celah dan kecepatan putar. Hasilnya, kami mencatat viskositas, η, dari sampel, yaitu hambatannya terhadap aliran.
Osilasi:
Pelat atas berosilasi dengan amplitudo dan frekuensi tertentu. Hasilnya, kita mendapatkan sifat viskoelastik sampel, yang dijelaskan oleh modulus geser elastis, G´, Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan, G", dan sudut fasa, δ (untuk beberapa nama).
Viskometri - Cara Mengukur Perilaku Krim di dalam Tabung, Selama Diperas dari Tabung dan Selama Dioleskan di Tangan
Gambar 1 menampilkan kurva viskositas krim tangan komersial sebagai fungsi dari laju geser yang diterapkan. Bahan tersebut menunjukkan perilaku Penipisan GeserJenis perilaku non-Newtonian yang paling umum adalah penipisan geser atau aliran pseudoplastik, di mana viskositas fluida berkurang dengan meningkatnya geseran.penipisan geser: viskositas menurun dengan meningkatnya laju geser.
Laju geser yang lebih rendah mencerminkan perilaku krim pada kondisi hampir diam. Viskositas yang lebih tinggi pada laju geser yang rendah memastikan dua sifat produk: Krim tidak akan keluar dari tabung tanpa tekanan dari luar (= meremas tabung). Selain itu, setelah dioleskan ke kulit, krim akan tetap berada di tangan tanpa mengalir.
Segera setelah pengguna meremas tabung, laju geser yang lebih tinggi diterapkan ke krim. Menurut kurva yang dihasilkan, hal ini menyebabkan penurunan viskositas produk, sehingga krim mudah mengalir keluar dari tube. Laju geser yang lebih tinggi juga meniru perilaku krim saat menyebar pada kulit. Proses ini menjadi lebih mudah berkat viskositas yang lebih rendah, yang menghasilkan rasa yang lebih halus pada kulit. Dalam konteks ini, istilah yang penting adalah tegangan luluh, yaitu tegangan minimum yang harus diterapkan pada suatu bahan untuk mendorongnya mengalir.
Gambar 2 menampilkan pengukuran tegangan luluh pada krim tangan. Pada rentang tegangan geser yang lebih rendah, kami melihat peningkatan viskositas yang jelas berasal dari peregangan struktur sampel sebelum meleleh. Krim tangan mulai mengalir setelah puncak viskositas (lihat panah merah). Untuk contoh ini, ada transisi lain pada tegangan yang lebih tinggi, di mana viskositas menurun drastis dan mengalir bebas. Perangkat lunak menghitung nilai tegangan luluh secara otomatis: krim akan mulai mengalir dari tegangan geser 11,7 Pa.
Osilasi - Satu Bahan, Perilaku yang Berbeda... Bergantung pada Skala Waktu Proses
Sapuan Amplitudo
Dalam pengukuran osilasi, sampel harus berada dalam apa yang disebut daerah viskoelastik linier (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), di mana SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan atau tegangan yang diterapkan tidak menyebabkan kerusakan struktur sampel yang terkait. Oleh karena itu, uji osilasi dengan frekuensi yang ditentukan dan amplitudo deformasi yang bervariasi dilakukan pada material pada langkah pertama. Hasilnya, amplitudo maksimum yang memungkinkan untuk uji non-destruktif diperoleh - batas tegangan atau SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan 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.
Gambar 3 menggambarkan kurva 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', dan modulus viskositas, G", selama sapuan amplitudo. 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 tetap konstan hingga 0,2%. Itu berarti bahwa untuk deformasi yang lebih rendah dari 0,2%, substansi berada di dalam 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.
Sapuan Frekuensi
Pada pengukuran berikutnya, amplitudo ditetapkan pada 0,1%, sementara frekuensi divariasikan untuk menyelidiki respons material pada rentang waktu yang berbeda. Hasilnya digambarkan dalam gambar 4.
Pada seluruh rentang frekuensi yang diukur, nilai G´ lebih besar daripada nilai G": sifat elastis krim lebih dominan daripada sifat kentalnya. Krim tidak mengalir, tetapi berperilaku seperti benda padat. Hal ini juga dapat dilihat pada sudut fase, yang merupakan skala fluiditas sampel, dari nol yang benar-benar seperti padatan hingga 90° yang menunjukkan perilaku seperti cairan yang sempurna. Gambar 4 menunjukkan bahwa sampel ini tetap lebih mirip padatan (yaitu, sudut fase <45°) pada seluruh rentang frekuensi yang diuji, yaitu, tidak mengalir
Kesimpulan
Seorang konsumen mengharapkan perilaku yang hampir berlawanan dari krim tangan: Krim tangan harus berperilaku seperti benda padat untuk mencegahnya keluar dari tube sebelum pengguna memencetnya, dan tidak mengalir dari tangan pengguna setelah disalurkan. Namun demikian, produk ini juga harus berperilaku seperti cairan saat menyebar di kulit dengan mengalir bebas. Pengukuran reologi meniru berbagai skenario deformasi dan tidak ada deformasi. Viskositas krim berkurang dengan meningkatnya laju geser: selama meremas tabung atau menggosokkan krim pada kulit, krim terasa "lebih rendah kekentalannya" dibandingkan saat diam - seperti yang diharapkan pengguna.