Introduzione
Le geometrie che creano un profilo uniforme della velocità di taglio, come i sistemi cono/piatto e cilindrici, sono da preferire per le misure rotazionali, perché portano a valori assoluti della viscosità di taglio. 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.
Tuttavia, un'ampia varietà di materiali non può essere misurata con queste geometrie, ad esempio se si verifica una sedimentazione o se il campione contiene particelle di large dimensioni. In questi casi, la determinazione della viscosità è ancora possibile utilizzando una geometria "relativa", così chiamata perché il profilo della velocità di taglio non è completamente uniforme.
La Figura 1 mostra una di queste geometrie. La sfera a doppia orbita è stata sviluppata per misure su materiali da costruzione che spesso contengono particelle large.
Le misure effettuate su due campioni con la sfera orbitale doppia e lo stesso dispositivo possono essere confrontate tra loro. Tuttavia, occorre tenere presente che non sono corrette al 100% a causa del campo di taglio non uniforme applicato.
Nella discussione che segue, una misura eseguita con una geometria assoluta viene confrontata con una eseguita con la sfera orbitale doppia.
Parametri di misura
È stata eseguita una misurazione rotazionale (viscosità) su una vernice murale con la sfera a doppia orbita (geometria relativa) e un sistema cono/piastra (geometria assoluta).
Le condizioni utilizzate per le prove sono riassunte nella Tabella 1.
Per tutti i reometri, le costanti geometriche sono utilizzate come fattori di conversione, prendendo i parametri dello strumento, come la coppia e lo spostamento, e convertendoli in 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 e velocità di taglio. Per il cono e la piastra, queste costanti sono ben definite1. Per una geometria relativa, come la sfera a doppia orbita, si utilizza una procedura alternativa2 per ottenere un accordo stretto con la 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
Tabella 1: Condizioni di prova
| Campione | Vernice per pareti | |
| Dispositivo | Kinexus ultra + | |
| Geometria | Assoluto: CP1/40 (piastra conica, diametro: 40 mm, angolo del cono: 1°) | Doppia sfera orbitale |
| Distanza | 26 μm | 1 mm (Distanza tra le sfere e il fondo della tazza) |
| Velocità di taglio | 0.da 1 a 100 s-1 | |
Risultati della misurazione
La Figura 2 mostra le curve risultanti delle due misure durante la misurazione della viscosità allo stato stazionario tra 0,1 e 100 s-1.
Le curve mostrano un buon accordo tra i valori di viscosità di taglio ottenuti con la sfera a doppia orbita e quelli derivanti dalla misurazione con il sistema cono/piastra per le tre decadi di velocità di taglio.
Conclusione
Una geometria assoluta, come una geometria cono/piatto, è la prima scelta per ottenere valori di viscosità di taglio. Tuttavia, se un campione è molto instabile, cioè se si verifica una sedimentazione o una separazione, o se il campione contiene large particelle, una geometria assoluta non è adatta in quanto i valori della viscosità di taglio non sono rappresentativi. La sfera a doppia orbita fornisce informazioni più coerenti e rappresentative sulla viscosità del campione durante i test reologici. In questo esempio, è stato dimostrato che le misurazioni con la geometria della sfera a doppia orbita forniscono valori rappresentativi della viscosità di taglio di un materiale.