Introduzione
La vasta gamma di geometrie di misura disponibili con il reometro rotazionale Kinexus consente la caratterizzazione reologica di un'ampia gamma di materiali in diverse applicazioni. Alcune applicazioni richiedono volumi small, ad esempio nell'industria farmaceutica, dove i materiali sono spesso costosi e testati su quantità limitate. Questo volume limitato di campioni può essere associato ad applicazioni che richiedono elevate velocità di taglio, ad esempio per la spruzzatura.
Sistema Mooney Ewart
Il sistema Mooney Ewart (figura 1) è una speciale geometria di bob a tazza utilizzata per applicazioni che combinano small quantità di campioni con elevate velocità di taglio. Il campione viene inserito nello spazio anulare tra due cilindri di geometria definita. Mentre il cilindro esterno (tazza) è fermo, il cilindro interno coassiale (bob) ruota a una velocità definita. Lo spazio è più piccolo rispetto ad altri sistemi cup-and-bob. Questo comporta due vantaggi:
- Si possono ottenere velocità di taglio più elevate
- Sono necessari volumi di campione inferiori
Condizioni di misurazione
Di seguito vengono confrontate le misure eseguite con una geometria a cono e piastra e con il sistema Mooney Ewart. Il materiale testato è un olio di silicone con viscosità nota.
Tabella 1: Parametri di misura
| Geometria | CP1/40 (cono/piastra, cono: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.5 a1 ml |
| Temperatura | 25°C | |
| Velocità di taglio | da 1 a 10.000 s-1 | |
Risultati della misurazione
La Figura 2 mostra le curve di viscosità al taglio risultanti dalle due misurazioni rispetto alla curva prevista per l'olio di silicone. Nell'intervallo di velocità di taglio fino a 1.000 s-1, entrambe le misurazioni forniscono gli stessi valori di viscosità di taglio (differenza tra il valore misurato e quello specificato inferiore al 2%).
Successivamente, la curva della viscosità di taglio ottenuta con la geometria cono/piastra indica un comportamento di Assottigliamento a taglioIl tipo più comune di comportamento non newtoniano è l'assottigliamento al taglio o flusso pseudoplastico, in cui la viscosità del fluido diminuisce all'aumentare del taglio.assottigliamento al taglio. Ciò è dovuto all'aumento di temperatura del campione causato dal riscaldamento per taglio. Al contrario, la curva ottenuta con il sistema Mooney Ewart riflette ulteriormente il comportamento newtoniano atteso del campione. A partire da 6.300 s-1, il flusso laminare diventa instabile a causa delle forze centrifughe, dando luogo a un flusso secondario (vortice di Taylor). Questo porta a un apparente aumento della viscosità di taglio.
Il confronto delle curve di viscosità di taglio registrate con le due geometrie dimostra l'ampliamento della gamma di velocità di taglio ottenuta con il sistema Ewart Mooney rispetto a quella ottenibile con la geometria cono/piastra.
Conclusione
Le misure reologiche in un sistema cono/piastra sono generalmente limitate a uno specifico intervallo di velocità di taglio a causa dello svuotamento della fessura a velocità di taglio elevate. Le applicazioni relative a velocità di taglio più elevate richiedono un altro metodo, ad esempio il reometro capillare Rosand. Qui sono possibili velocità di taglio fino a 1.000.000 s-1. Tuttavia, richiedono una maggiore quantità di materiale. Una soluzione per ampliare la gamma di velocità di taglio per volumi di campione ridotti è quella di lavorare con il sistema Ewart Mooney nel reometro rotazionale Kinexus.