Introduzione
L'evaporazione del solvente o l'essiccazione del campione possono verificarsi in una varietà di campioni durante le prove reologiche a lungo termine o quando si eseguono prove a temperature elevate. Ciò è particolarmente problematico per i campioni volatili contenenti solventi organici, ma anche i materiali a base acquosa, come il ketchup o le paste, sono stati visti "asciugarsi" rapidamente se esposti all'atmosfera.
I sistemi di misura a piastre parallele o a cono sono i più suscettibili all'evaporazione e all'essiccazione, poiché i materiali sul bordo della piastra o del cono sono direttamente esposti. Il problema è ulteriormente aggravato dal fatto che la coppia misurata o applicata (M) varia con il raggio (r) alla potenza di quattro (r4) per una piastra e alla potenza di tre (r3) per un cono, quando si misura un materiale newtoniano. Di conseguenza, qualsiasi variazione delle proprietà del campione sul bordo causata dalla formazione di croste o dalla perdita di campione avrà un impatto significativo sul risultato della misura. Anche con i sistemi a cilindro concentrico si possono incontrare problemi, anche se in misura minore.
Per ovviare a questi problemi, si consiglia di utilizzare una trappola per solventi, come illustrato nella Figura 1 qui sotto. Il sistema di trappola passiva per solventi Kinexus illustrato contiene una copertura termica esterna (Nylon 66 caricato con vetro al 30%), che è lo stesso materiale delle coperture standard per campioni incluse nelle cartucce standard per piastre e cilindri di Kinexus. Il materiale interno è in acciaio inossidabile e presenta una sovrapposizione sull'intera giuntura per garantire una tenuta ermetica. Un'ulteriore caratteristica è l'opzione di gas di spurgo inclusa, che può essere utilizzata per spurgare gas o vapore nella camera, se necessario. All'interno sono presenti due serbatoi per il solvente, uno situato attorno all'albero geometrico e l'altro un canale circolare situato attorno alla circonferenza della piastra inferiore. L'anello del solvente e il canale della piastra sono riempiti con il solvente del campione. Quando il sistema è sigillato, il vapore crea un sistema saturo che riduce l'evaporazione del solvente del campione.
la trappola per solventi è compatibile con le cartucce a piastra e a cilindro.
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Questa nota applicativa mette in evidenza il problema dell'evaporazione del solvente nelle misure reologiche e mostra come sia possibile superarlo utilizzando una trappola per solventi durante i test reologici.
Sperimentale
- In questo studio è stato misurato un campione di Ketchup con e senza un sistema di trappola per solventi, per determinare la sua efficacia nel prevenire l'essiccazione del campione.
- Le misure al reometro rotazionale sono state effettuate utilizzando un reometro Kinexus con una cartuccia a piastra di Peltier e un sistema di misura a piastra ruvida da 40 mm, utilizzando sequenze standard preconfigurate nel software rSpace.
- È stata utilizzata una sequenza di caricamento standard per garantire che i campioni fossero sottoposti a un protocollo di caricamento coerente e controllabile.
- Tutte le misure reologiche sono state eseguite a 25°C.
- È stato eseguito un esperimento con controllo della deformazione a frequenza singola all'interno dellaRegione viscoelastica lineare (LVER)Nell'LVER, le sollecitazioni applicate non sono sufficienti a causare la rottura strutturale (snervamento) della struttura e quindi si misurano importanti proprietà microstrutturali. regione viscoelastica lineare per tempi che vanno da 20 a 65 ore, con e senza la trappola per solventi Kinexus.
- L'anello del solvente e il canale della piastra inferiore sono stati riempiti con il solvente del campione, in questo caso acqua.
Risultati e discussione
La Figura 2 mostra un grafico della viscosità complessa con il tempo per un campione di Ketchup, con e senza la presenza di una trappola per solventi, per un periodo di prova di 20 ore. Senza la trappola per solventi, la viscosità complessa aumenta con il tempo; ciò dimostra che il campione si sta asciugando con l'esposizione all'atmosfera. Con l'impiego della trappola per solventi, la viscosità complessa è molto più costante, il che suggerisce che è possibile eseguire test prolungati su questo campione senza preoccuparsi che il campione si stia alterando.
![](https://analyzing-testing.netzsch.com/_Resources/Persistent/9/a/d/2/9ad2e92232f33921fe29847c6c220a9cd9ef114e/NETZSCH_AN_172_Abb_2-496x277.webp)
Per valutare la durata della misurazione con la trappola di solventi impiegata, le misure sono state ripetute fino a 65 ore di test (Figura 3). Inizialmente è stato osservato un aumento small della viscosità complessa, attribuito al recupero tixotropico dopo il caricamento, poiché il ketchup è un materiale tixotropico. Dopo questo periodo iniziale di recupero, tuttavia, la viscosità complessa è rimasta relativamente costante per le 65 ore di test. La viscosità finale misurata dopo 65 ore di test con l'impiego della trappola per solventi è stata raggiunta dopo soli 25 minuti senza la presenza della trappola per solventi, a dimostrazione dell'importanza e dell'efficacia di quest'ultima nel prevenire l'evaporazione.
![](https://analyzing-testing.netzsch.com/_Resources/Persistent/6/c/e/1/6ce14f46f857c22669ba48a690f10ea52c3c6c0d/NETZSCH_AN_172_Abb_3-496x277.webp)
Conclusione
L'uso di una trappola per solventi può prevenire efficacemente l'essiccazione del campione e la perdita di solvente per un lungo periodo di tempo durante le prove prolungate. Ciò è essenziale per garantire che vengano misurati solo i cambiamenti reologici e non gli artefatti derivanti dalla perdita di solvente o dall'essiccazione del campione all'interfaccia aria/campione.