Kiat & Trik
Rheologi - Bagaimana Select Geometri Pengukuran yang Tepat
Rheometer dapat mengukur viskositas dan viskoelastisitas material dengan menerapkan berbagai deformasi geser.
Secara sederhana, viskositas suatu bahan adalah ketahanannya terhadap aliran dan viskoelastisitas dapat menjelaskan apakah suatu bahan berperilaku lebih seperti cairan ('kental') atau padat ('elastis'). Informasi ini dapat membantu para ilmuwan dalam R&D, misalnya, menentukan apakah obat intravena dapat disuntikkan atau dosis oral dapat ditelan, dan bahkan apakah obat tersebut akan terdispersi secara stabil dari waktu ke waktu untuk mencegah overdosis. Informasi ini juga digunakan di lingkungan QC untuk menilai apakah suatu bahan memenuhi atau tidak memenuhi kriteria kinerja yang penting.
Seri Kinexus
Rangkaian rheometer Kinexus adalah rheometer rotasi yang terdepan di kelasnya. Rheometer ini memiliki bantalan udara khusus yang membuatnya sangat sensitif terhadap small perbedaan material. Kemampuan sensitivitas torsi mereka bahkan lebih baik daripada menjatuhkan bulu mata ke instrumen! Apa artinya itu dalam praktiknya? Hal ini memungkinkan Anda untuk dengan mudah mengukur bahan dalam kondisi 'diam'. Oleh karena itu, kita dapat menentukan apakah produk akan stabil setelah disimpan di dalam botol di rak, yaitu, umur simpannya.
Pilihan Geometri
Pemilihan geometri pengukuran sengaja dibuat ekstensif. Hal ini untuk memastikan Anda memiliki alat ukur yang sesuai untuk jenis pengujian yang ingin Anda lakukan dan sifat sampel Anda. Kategori geometri standar adalah: sistem pelat (pelat paralel, kerucut & pelat) dan sistem silinder (cup & bobs).
Pelat Paralel
Set sederhana pelat atas dan bawah yang rata ini tersedia dalam berbagai bahan, diameter dan permukaan akhir, dan sangat serbaguna.
- Ukuran - mulai dari diameter 4 mm hingga 60 mm sebagai standar. Berbagai macam ukuran ini tersedia untuk mengakomodasi viskositas yang berbeda. Geometri yang lebih kecil (<25 mm) cocok untuk sampel yang sangat kental (>10 Pa-s) dan geometri yang lebih besar (>50 mm) untuk bahan dengan viskositas rendah (<0,1 Pa-s).
- Permukaan akhir - bisa halus, kasar (sandblasted) atau bergerigi. Permukaan akhir yang berbeda tersedia untuk mengakomodasi sampel yang membandel! Emulsi dan bubur, misalnya, mungkin rentan terhadap selip. Hal ini terlihat dari penurunan/penurunan viskositas selama pengukuran laju geser. Jika Anda melihat penurunan viskositas secara tiba-tiba dan mencurigai adanya selip, gantilah dengan menggunakan permukaan akhir yang kasar (lihat gambar 2) untuk sampel tersebut. Untuk mendorong material mengalir, berikan cengkeraman ekstra dengan menggunakan antarmuka permukaan yang dimodifikasi.
- Mengukur celah - dapat diubah dengan pelat paralel. Fitur fleksibel ini berarti bahwa celah dapat disesuaikan agar sesuai dengan viskositas sampel (yaitu, celah yang lebih kecil untuk sampel dengan viskositas lebih rendah) dan untuk mencapai laju geser yang berbeda. Celah yang lebih kecil membuat sampel mengalami laju geser yang lebih tinggi (untuk kecepatan sudut yang sama), sementara celah yang lebih besar hanya akan mencapai laju geser yang lebih rendah. Sebagai kompromi untuk celah yang dapat dimodifikasi dengan sistem pengukuran ini, laju geser rata-rata diterapkan pada sampel dan oleh karena itu, hasilnya tidak mutlak (seperti pada kerucut dan pelat). Selain itu, sebagai aturan umum, jika ada partikel, select celah pengukuran setidaknya 10 kali lebih besar dari partikel terbesar. Hal ini untuk mencegah partikel dari gangguan selama pengukuran, yang akan menyebabkan artefak pada hasil.
- Bahan - geometri standar yang ditawarkan terbuat dari baja tahan karat (SS316L) yang sangat cocok untuk sebagian besar lingkungan laboratorium karena kompatibel dengan berbagai jenis sampel dan dapat dengan mudah dibersihkan dengan pelarut. Namun, dalam beberapa keadaan ketika bekerja dengan sampel asam, geometri polimer mungkin lebih cocok. Sebagai contoh, geometri PEEK dan akrilik (lihat gambar 3) dapat dipilih. Keuntungan tambahannya adalah lebih ringan dan karenanya berguna untuk pengukuran osilasi frekuensi tinggi pada sampel dengan viskositas rendah. Selain itu, geometri titanium, aluminium, dan baja hastelloy juga tersedia.
Kerucut dan Piring
Kombinasi kerucut dan pelat terdiri dari pelat bawah yang datar dengan geometri berbentuk kerucut bagian atas dan tersedia dalam berbagai bahan dan permukaan akhir, misalnya, yang dikeraskan untuk mencegah selip sampel. Ujung kerucut terpotong dan setiap pengukuran dengan geometri ini dilakukan pada jarak yang ditentukan (dikontrol secara otomatis oleh perangkat lunak). Hal ini untuk memungkinkan pengukuran viskositas absolut, sehingga di mana pun sampel berada di permukaan kerucut ini, sampel akan mengalami laju geser yang sama - keuntungan yang signifikan dibandingkan dengan geometri pelat paralel.
- Sudut kerucut - sudut geometri atas dapat bervariasi dari biasanya 0,5° hingga 4°. Pilihan ini memungkinkan Anda untuk select pilihan kerucut Anda untuk mencapai laju geser yang berbeda. Semakin kecil sudut kerucut, semakin tinggi laju geser yang dapat dicapai. Namun, keberadaan partikel (dan ukuran) masih perlu dipertimbangkan. Kerucut dan pelat memiliki celah pengukuran (nominal) yang tetap; untuk kerucut 1°, celahnya adalah 30 mikron; 70 mikron untuk kerucut 2° dan 150 mikron untuk 4°. Partikel masih harus berukuran setidaknya 10 kali lebih kecil dari celah ini untuk mencegahnya macet di puncak geometri. Hal ini dapat menjadi batasan khusus untuk penggunaan kerucut dengan dispersi partikulat dengan mempertimbangkan celah pemotongan small, dan geometri pelat lebih cocok untuk sampel yang sangat terisi karena celah pengukuran dapat diubah untuk mengakomodasi hal ini. Jika tidak ada partikel (atau partikel yang sangat small ), maka jangan khawatir!
Cangkir dan Gelas
Geometri cup-and-bob secara sederhana adalah cup bagian bawah untuk menampung sampel dan bob bagian atas untuk mengukurnya. Sama seperti sistem pengukuran lainnya, ada pilihan untuk permukaan akhir dan bahan yang berbeda. Sistem ini berguna untuk sampel dengan viskositas yang lebih rendah karena ada area permukaan ekstra yang membuatnya lebih sensitif. Celah yang relatif large besar antara bob atas dan dinding cangkir bawah menguntungkan jika sampel memiliki partikel yang lebih besar karena tidak akan macet. Namun, untuk bahan dengan viskositas rendah yang diukur dengan celah yang lebih besar, kita harus berhati-hati terhadap timbulnya aliran Taylor (non-shear) yang mempengaruhi hasil. Hal ini dapat dideteksi dengan peningkatan viskositas yang salah pada laju geser yang lebih tinggi. Cawan dapat dipilih dengan tanda pengisian untuk memudahkan pemuatan sampel dan dengan bagian bawah yang dapat dilepas untuk memudahkan pembersihan di antara pengukuran, meskipun hal ini tidak semudah membersihkan pelat datar yang lebih rendah, jadi pertimbangan harus diberikan pada seberapa mudah sampel Anda dibersihkan.
- Permukaan akhir - untuk sampel yang licin, seseorang juga dapat menggunakan cup dan bob yang dikeraskan (diampelas) atau splined (~1 mm persegi piramida "gigi"). Jika terdapat partikel dalam sampel dan terjadi sedimentasi, maka bob yang berputar dapat membantu memperlambat/mencegah dispersi mengendap selama pengukuran
. Jika dispersi sangat tidak stabil, maka menggunakan dayung akan lebih efektif (lihat gambar 1). - Alat baling-baling - berguna untuk mengukur sampel dengan struktur yang sangat halus seperti busa atau padatan lunak dengan tegangan luluh seperti yoghurt. Bentuk baling-baling (lihat gambar 1) cocok untuk mengiris sampel tanpa mengganggu/menghancurkan terlalu banyak struktur sebelum pengukuran (dibandingkan dengan bob padat).
- Celahganda - untuk sampel dengan viskositas yang sangat rendah, geometri ini adalah pilihan yang baik. Seperti yang dapat dilihat (gambar 4), bob bagian atas berongga, memberikan area permukaan pengukuran ekstra dan akibatnya, meningkatkan sensitivitas. Penggunaan geomteri ini direkomendasikan untuk sampel yang lebih mudah menguap pada suhu tinggi karena persyaratan volume yang relatif large (untuk sampel yang relatif mudah menguap pada suhu tinggi, celah ganda harus digunakan dengan perangkap pelarut).
Pertanyaan untuk Ditanyakan pada Diri Sendiri
Tidak ada aturan yang baku untuk memilih geometri, karena artikel ini menyoroti sejumlah faktor yang dapat berperan. Namun, ketika mempertimbangkan sampel baru dan pemilihan geometri, tanyakan pada diri Anda sendiri:
Berapa viskositas umum sampel saya?
- Jika Anda memiliki viskositas rendah seperti air, select sebuah large diameter kerucut/piring atau geometri pelat/piring (>50 mm).
- Jika Anda memiliki cairan yang mengalir bebas (misalnya, sabun mandi), geometri berukuran medium akan bekerja dengan baik (40 mm)
- Jika Anda memiliki sampel yang sangat kaku dan tebal (treacle), geometri small harus dipilih (<40 mm).
- Jika Anda memiliki sampel dengan viskositas yang sangat rendah atau mudah menguap, pertimbangkan untuk menggunakan cup and bob atau celah ganda. Untuk sampel yang menguap, perangkap pelarut harus digunakan.
Apakah saya memiliki partikel dalam sampel saya?
- Jika jawabannya ya, berapa ukurannya? Celah pengukuran harus setidaknya 10 kali lebih besar dari ukuran partikel terbesar yang dapat diubah untuk pelat paralel.
- Sistem cup dan bob juga harus dipertimbangkan, terutama untuk mengendapkan sampel di mana sirkulasi bob berlekuk menguntungkan.
Bagaimana komposisi sampel saya?
- Apakah sampel saya mudah tergelincir? Emulsi atau dispersi pekat dapat tergelincir pada geometri yang halus. Pertimbangkan untuk menggunakan permukaan akhir yang kasar atau bergerigi (untuk pelat) dan permukaan yang kasar atau beralur (untuk bobs).
- Apakah sampel saya memiliki struktur yang halus? Alat baling-baling dapat digunakan pada sampel seperti busa atau padatan lunak untuk pengukuran tegangan luluh.
- Apakah sampel saya agresif? Sampel asam dapat diukur dengan bahan PEEK polimer.
Mulailah dengan pertanyaan-pertanyaan sederhana ini dan tinjau hasil Anda. Kinexus sangat mudah dimengerti dan memberikan informasi tambahan untuk memberikan keyakinan kepada pengguna bahwa mereka telah memilih geometri yang benar. Fitur pintarnya yang dapat dengan mudah beralih ke geometri yang berbeda dan pengenalan otomatis akan membuat pengujian sampel baru menjadi menyenangkan dan mudah!