Introduzione
La paletta a doppia dispersione (figura 1) è la geometria giusta da utilizzare per i campioni che devono essere continuamente dispersi durante la misurazione, ad esempio se si verifica una sedimentazione pronunciata su una scala di breve durata. Poiché la velocità di taglio applicata non è completamente uniforme, questo tipo di geometria deve essere considerata come una geometria più "relativa" che fornisce una buona indicazione della viscosità. Al contrario, una misurazione con una geometria assoluta come un sistema di piastre coniche porterà ai valori assoluti della viscosità di taglio. In questo caso, con questa geometria assoluta, la velocità di taglio e lo sforzo di taglio applicato al campione sono chiaramente definiti utilizzando lo spazio di misura con lo spostamento e la coppia, rispettivamente. Le misure effettuate su due campioni con la stessa geometria relativa possono essere confrontate tra loro. Tuttavia, occorre tenere presente che non forniscono risultati direttamente assoluti a causa del campo di taglio non uniforme applicato. Nella discussione che segue, le misure vengono eseguite per dimostrare queste differenze. A tal fine, una prova eseguita con una geometria assoluta viene confrontata con quella eseguita con la paletta a doppia dispersione.
Condizioni di misura
È stata eseguita una misurazione rotazionale (viscosità) su una pittura murale con la paletta a doppia dispersione (geometria relativa) e con un sistema a piastra conica (geometria assoluta). La tabella 1 illustra le condizioni utilizzate per i test.
Tabella 1: Condizioni di misura
| Campione | Vernice murale | |
| Dispositivo | Kinexus ultra+ | |
| Geometria | Assoluto: CP4/40 (piastra conica, diametro: 40 mm, angolo del cono: 4°) | Relativa: Coppa 25 mm, paletta a doppia dispersione |
| Distanza | 146 μm | 5 mm |
| Velocità di taglio | 0.da 1 a 100 s-1 | |
| Temperatura di esercizio | 25°C | |
Per tutti i reometri, le costanti geometriche sono utilizzate come fattori di conversione per prendere i parametri dello strumento, come la coppia e lo spostamento, e convertirli in sollecitazione e velocità di taglio. Per il cono e la piastra, queste costanti sono ben definite1. Per una geometria nuova, come la paletta a doppia dispersione utilizzata in questo studio, viene utilizzata una procedura più recente2 per generare un accordo vicino alla geometria assoluta.
1 Macosko CW: Rheology Concepts, Principles and Applications, Wiley-VCH (1992)
2 Duffy JJ, Hill AJ, Murphy SH: Simple method for determining Lo stressLa sollecitazione è definita come un livello di forza applicato su un campione con una sezione trasversale ben definita. (Sollecitazione = forza/area). I campioni con sezione trasversale circolare o rettangolare possono essere compressi o allungati. I materiali elastici come la gomma possono essere allungati fino a 5-10 volte la loro lunghezza originale.stress and strain constants for non-standard measuring systems on a rotational rheometer, Appl. Rheol. 25 (2015) 42670.
Risultati della misurazione
La Figura 2 mostra le curve risultanti di entrambe le misure durante la misurazione della viscosità allo stato stazionario tra 0,1 e 100 s-1. I valori della viscosità di taglio ottenuti con la paletta a doppia dispersione differiscono del 10-15% da quelli assoluti ottenuti dalla misurazione con il sistema a piastra conica. Questo errore è quasi costante lungo l'intera misurazione ed è dovuto al profilo di taglio applicato non uniforme con una geometria non assoluta. È possibile effettuare una regolazione manuale della costante della geometria per ridurre al minimo questo offset; tuttavia, questa nota applicativa utilizza i valori predefiniti del metodo discusso2per dimostrare le differenze previste dall'uso di geometrie nuove e relative.
Conclusione
Una geometria assoluta come quella della piastra conica è la prima scelta per ottenere valori di viscosità di taglio. Tuttavia, se un campione è molto instabile, cioè si verifica una sedimentazione o una separazione, l'uso di geometrie assolute può essere limitato, mentre la paletta a doppia dispersione fornirà informazioni più coerenti e rappresentative sul comportamento della viscosità del campione durante le prove reologiche. In questo lavoro è stato dimostrato che le misure con la paletta a doppia dispersione portano a una buona approssimazione dei valori di viscosità di taglio di una sostanza.