Introduzione
Molti fluidi complessi, come i polimeri che formano reti, le mesofasi di tensioattivi e le emulsioni concentrate, non fluiscono finché la sollecitazione applicata non supera un certo valore critico, noto come sollecitazione di snervamento. I materiali che presentano questo comportamento sono detti "a flusso di snervamento". La Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento è quindi definita come la sollecitazione che deve essere applicata al campione prima che inizi a fluire. Al di sotto della Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento il campione si deforma elasticamente (come se si allungasse una molla), mentre al di sopra della Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento il campione scorre come un liquido.
La maggior parte dei fluidi con Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento può essere considerata come uno scheletro strutturale che si estende sull'intero volume del sistema. La resistenza dello scheletro è regolata dalla struttura della fase dispersa e dalle sue interazioni. Normalmente, la fase continua ha una bassa viscosità, tuttavia, elevate frazioni volumetriche di una fase dispersa possono aumentare la viscosità di migliaia di volte e indurre un comportamento simile a quello di un solido a riposo.
Quando un fluido complesso che presenta un comportamento di snervamento viene sottoposto a taglio a basse velocità di taglio, nell'intervallo compreso tra 0,01 e 0,1 s-1 e al di sotto della sua deformazione critica, il sistema è soggetto a incrudimento. Questo fenomeno è caratteristico di un comportamento simile a quello dei solidi e deriva dall'allungamento degli elementi elastici nel campo di taglio. Quando tali elementi elastici si avvicinano alla loro deformazione critica, la struttura inizia a rompersi causando l'assottigliamento da taglio (strain softening) e il conseguente flusso. La sollecitazione alla quale si verifica questa rottura catastrofica dello scheletro strutturale è la Sforzo di snervamentoLa tensione di snervamento è definita come la tensione al di sotto della quale non si verifica alcun flusso; letteralmente si comporta come un solido debole a riposo e come un liquido quando viene ceduto.tensione di snervamento.
Esistono diversi test sperimentali per determinare la tensione di snervamento. Uno dei metodi più semplici e veloci consiste nell'eseguire un'analisi delle sollecitazioni di taglio e determinare la sollecitazione alla quale si osserva un picco di viscosità. Prima di questo picco di viscosità, il materiale subisce una deformazione elastica. Questo picco rappresenta quindi il punto in cui la struttura elastica si rompe (cede) e il materiale inizia a fluire. Ciò è illustrato nella Figura 1.
Questa nota applicativa illustra la metodologia e i dati di un test a rampa di 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 per due prodotti di gel doccia (bodywash) con formulazioni diverse.
La tensione di snervamento è definita come la tensione che deve essere applicata al campione prima che inizi a scorrere.
Sperimentale
- Sono stati valutati due prodotti commerciali per gel doccia, uno contenente solo tensioattivi e l'altro contenente tensioattivi e un addensante associativo.
- Le misure al reometro rotazionale sono state effettuate utilizzando un reometro Kinexus con una cartuccia a piastra di Peltier e un sistema di misurazione a cono e a piastra1, e utilizzando sequenze standard preconfigurate nel software rSpace.
- È stata utilizzata una sequenza di caricamento standard per garantire che il campione fosse sottoposto a un protocollo di caricamento coerente e controllabile.
- È stata eseguita una rampa di sollecitazione di taglio e i dati sono stati analizzati utilizzando un'analisi dei picchi per determinare la tensione di snervamento.
- Tutte le misure reologiche sono state effettuate a 25°C.
Risultati e discussione
La Figura 2 mostra le curve di viscosità in funzione dello 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 per i due campioni di gel doccia nel test della rampa di 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. I dati relativi al Bodywash 2 mostrano un chiaro picco di viscosità nella prova a rampa di sollecitazione, mentre i dati relativi al Bodywash 1 sono relativamente piatti. Ciò implica che il Bodywash 2 mostra un indurimento da deformazione associato a una tensione di snervamento, mentre il Bodywash 1 si comporta come un liquido con una viscosità di taglio pari a zero. La tensione di snervamento misurata per il Bodywash 2 era di 4 Pa. In alcuni casi, i liquidi viscoelastici possono mostrare un leggero picco di viscosità anche se non hanno una vera tensione di snervamento.
In questo caso, può essere necessaria la discrezione dell'utente o, in alternativa, la conferma di un test alternativo, come il test di creep o il test della velocità di taglio, per confermare l'assenza di una viscosità a taglio zero2.
Conclusione
Due gel doccia sono stati confrontati utilizzando un test a rampa di snervamento su un reometro rotazionale. Il bodywash 2, che contiene un addensante associativo, ha dimostrato di avere una tensione di snervamento di 4 Pa. Il bodywash 1 non ha mostrato alcun picco di viscosità nel test a rampa di snervamento ed è stato quindi considerato privo di tensione di snervamento.
1Sinoti che i test possono essere eseguiti con geometria a cono e piastra o a piastra parallela - quest'ultima è preferibile per le dispersioni e le emulsioni con particelle di large dimensioni. Questi tipi di materiali possono anche richiedere l'uso di geometrie dentellate o ruvide per evitare artefatti legati allo scivolamento sulla superficie della geometria.