Suggerimenti e trucchi

Reologia - Come Select la geometria di misura appropriata

I reometri possono misurare la viscosità e la viscoelasticità di un materiale applicando una serie di deformazioni di taglio.

In termini semplici, la viscosità di un materiale è la sua resistenza al flusso e la viscoelasticità può spiegare se un materiale si comporta più come un liquido ("viscoso") o come un solido ("elastico"). Queste informazioni possono aiutare gli scienziati della ricerca e sviluppo, ad esempio, a determinare se un farmaco per via endovenosa può essere iniettato o se una dose orale può essere ingerita, e anche se è probabile che la dispersione sia stabile nel tempo per evitare un sovradosaggio. Viene utilizzato anche in ambienti di controllo qualità per valutare se un materiale supera o meno importanti criteri di prestazione.

Serie Kinexus

I reometri della serie Kinexus sono reometri rotazionali leader della categoria. Questi reometri possiedono un cuscinetto ad aria personalizzato che li rende incredibilmente sensibili alle differenze di materiale small. Le loro capacità di sensibilità alla coppia sono addirittura migliori dell'equivalente della caduta di una ciglia sullo strumento! Cosa significa questo nella pratica? Che è possibile misurare facilmente i materiali in condizioni di "riposo". Pertanto, possiamo determinare se i prodotti saranno stabili dopo essere rimasti in bottiglia sullo scaffale, ovvero la loro durata di conservazione.

Scelta della geometria

La geometria di misura selectè volutamente ampia. Questo per garantire uno strumento di misura adeguato al tipo di test che si desidera eseguire e alla natura del campione. Le categorie di geometrie standard sono: sistemi a piastre (piastre parallele, cono e piastre) e sistemi a cilindro (cup & bobs).

Piastre parallele

Questi semplici set di piastre piatte superiori e inferiori sono disponibili in vari materiali, diametri e finiture superficiali e sono incredibilmente versatili.

  • Dimensioni : diametro standard da 4 mm a 60 mm. Questa ampia gamma di dimensioni è disponibile per adattarsi a viscosità diverse. Le geometrie smaller (<25 mm) sono adatte a campioni altamente viscosi (> 10 Pa-s) e le geometrie larger (>50 mm) sono per materiali a bassa viscosità (<0,1 Pa-s).
  • Finitura superficiale - può essere liscia, ruvida (sabbiata) o dentellata. Sono disponibili diverse finiture superficiali per soddisfare i campioni più ostinati! Le emulsioni e gli impasti, ad esempio, possono essere soggetti a scivolamento. Questo si manifesta con una diminuzione della viscosità durante la misurazione della velocità di taglio. Se si nota un calo improvviso della viscosità e si sospetta uno scivolamento, si può passare all'uso di una finitura superficiale ruvida (vedi figura 2) per quei campioni. Per incoraggiare il materiale a scorrere, fornire un'ulteriore presa utilizzando un'interfaccia superficiale modificata.
  • Gap di misura - può essere modificato con piastre parallele. Questa caratteristica flessibile significa che gli spazi possono essere adattati alla viscosità dei campioni (ad esempio, smaller gaps per campioni a bassa viscosità) e per ottenere tassi di taglio diversi. Smaller gaps sottopone i campioni a tassi di taglio più elevati (a parità di velocità angolare), mentre larger gaps otterrà solo tassi di taglio inferiori. Come compromesso per il gap modificabile con questi sistemi di misura, al campione viene applicata una velocità di taglio media e quindi i risultati non sono assoluti (come nel caso di coni e piastre). Inoltre, come regola generale, in presenza di particelle, select uno spazio di misura di almeno 10 volte larger rispetto alle largeparticelle. Questo per evitare che le particelle si incastrino durante la misurazione, causando artefatti nei risultati.
  • Materiali - Le geometrie standard offerte sono realizzate in acciaio inossidabile (SS316L), perfetto per la maggior parte degli ambienti di laboratorio in quanto compatibile con un'ampia gamma di tipi di campioni e facilmente pulibile con solventi. Tuttavia, in alcune circostanze, quando si lavora con campioni acidi, una geometria polimerica può essere più adatta. Ad esempio, le geometrie in PEEK e acrilico (vedi figura 3) possono essere select. Il vantaggio aggiuntivo è che sono più leggere e quindi utili per le misure di oscillazione ad alta frequenza su campioni a bassa viscosità. Sono inoltre disponibili geometrie in titan, alluminio e acciaio hastelloy.
Fig. 2. Piastra del piedistallo inferiore per adattarsi a una geometria superiore di 20 mm. Finitura superficiale irruvidita.
Fig. 3. Geometrie alternative della piastra superiore: PEEK e acrilico

Coni e piastre

Le combinazioni cono-piastra consistono in una piastra inferiore piatta con una geometria superiore a forma di cono e sono disponibili in una varietà di materiali e finiture superficiali, ad esempio irruvidite per evitare lo scivolamento del campione. La punta del cono è tronca e tutte le misurazioni con queste geometrie vengono eseguite a una distanza stabilita (controllata automaticamente dal software). Ciò consente di effettuare misure di viscosità assolute, in modo che il campione, ovunque si trovi sulla superficie del cono, sia sottoposto alla stessa velocità di taglio: un vantaggio significativo rispetto alle geometrie a piastre parallele.

  • Angoli del cono - l'angolo della geometria superiore può variare da 0,5° a 4°. select Il sito selectconsente di scegliere il cono per ottenere diverse velocità di taglio. Più smallè l'angolo del cono, maggiore è la velocità di taglio ottenibile. Tuttavia, è necessario tenere conto della presenza di particelle (e delle loro dimensioni). Il cono e le piastre hanno uno spazio di misura fisso (nominale); per un cono di 1°, lo spazio è di 30 micron; 70 micron per coni di 2° e 150 micron per 4°. Le particelle devono comunque essere almeno 10 volte smallpiù grandi di questi spazi per evitare che si blocchino all'apice della geometria. Questo può essere un limite particolare per l'uso dei coni con dispersioni di particolato, considerando il gap di troncamento small e le geometrie a piastra sono più adatte per campioni altamente riempiti, poiché il gap di misura può essere modificato per tenerne conto. Se non sono presenti particelle (o particelle molto small ), non c'è da preoccuparsi!
Figura 4. Bob superiore e bob inferiore a doppia fessura

Tazze e bob

Le geometrie a tazza e bob sono costituite semplicemente da una tazza inferiore per alloggiare il campione e da un bob superiore per misurarlo. Come per gli altri sistemi di misura, esistono opzioni per finiture superficiali e materiali diversi. Sono utili per i campioni a bassa viscosità, perché la superficie aggiuntiva li rende più sensibili. Lo spazio relativamente large tra il bob superiore e la parete della coppa inferiore è vantaggioso se i campioni possiedono particelle larger perché non si inceppano. Tuttavia, per i materiali a bassa viscosità che vengono misurati con qualsiasi largedistanza, è necessario fare attenzione all'insorgenza del flusso di Taylor (non di taglio) che influisce sui risultati. Questo può essere rilevato da un falso aumento della viscosità a velocità di taglio più elevate. Le tazze possono essere selectcon segni di riempimento per facilitare il caricamento dei campioni e con il fondo rimovibile per consentire una pulizia più agevole tra una misurazione e l'altra, anche se questo non è così semplice come la pulizia di una piastra piatta inferiore, quindi è necessario considerare la facilità di pulizia dei campioni.

  • Finitura superficiale - per i campioni più scivolosi si possono utilizzare una tazza e un bob ruvidi (sabbiati) o scanalati ("denti" piramidali quadrati di ~1 mm). Se nel campione sono presenti particelle e si verifica una sedimentazione, un bob a spirale può aiutare a rallentare/impedire alla dispersione di sedimentare durante la misurazione
    . Se la dispersione è molto instabile, l'uso di una paletta sarà più efficace (vedere figura 1).
  • Strumenti a paletta - sono utili per misurare campioni con strutture molto delicate, come schiume o solidi morbidi 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 come lo yogurt. La forma della paletta (vedi figura 1) si presta ad affettare il campione senza disturbare/distruggere troppo la struttura prima della misurazione (rispetto a una paletta solida).
  • Doppio gap - per i campioni a viscosità estremamente bassa, queste geometrie sono una buona opzione. Come si può vedere (figura 4), la bob superiore è cava, fornendo una superficie di misura supplementare e, di conseguenza, una migliore sensibilità. L'uso di queste geometrie è consigliato per i campioni più volatili a temperature elevate, a causa dei requisiti di volume relativamente large (per i campioni relativamente volatili a temperature elevate, il double gap deve essere usato con una trappola per solventi).

Domande da porsi

Non esiste una regola ferrea per selectuna geometria, poiché questo articolo evidenzia una serie di fattori che possono entrare in gioco. Tuttavia, quando si prende in considerazione un nuovo campione e una nuova geometria selectchiedersi:

Qual è la viscosità generale del mio campione?

  • Se la viscosità è bassa, simile a quella dell'acqua, select una geometria cono/piastra o piastra/piastra di diametro large (>50 mm).
  • Se si tratta di un liquido che scorre liberamente (ad esempio, gel per doccia), andrà bene una geometria di dimensioni medium(40 mm)
  • selectSe si dispone di un campione molto rigido e denso (melassa), si consiglia di utilizzare una geometria small (<40 mm).
  • Se si dispone di un campione a bassa viscosità o volatile, si può prendere in considerazione l'uso di una tazza e di un bob o di una doppia fessura. Per i campioni in evaporazione, è necessario utilizzare una trappola per solventi.

Ci sono particelle nei miei campioni?

  • Se la risposta è sì, di quali dimensioni? Il gap di misurazione dovrebbe essere almeno 10 volte larger rispetto alla largedimensione delle particelle, che può essere modificata per le piastre parallele.
  • È opportuno prendere in considerazione anche i sistemi a tazze e bob, soprattutto per i campioni in decantazione, per i quali sono vantaggiosi i bob con scanalature circolanti.

Qual è la composizione del mio campione?

Iniziate con queste semplici domande e rivedete i vostri risultati. Il Kinexus è molto tollerante e fornisce informazioni aggiuntive per dare agli utenti la certezza di aver selectla geometria corretta. La sua intelligente caratteristica di poter passare facilmente a una geometria diversa e il riconoscimento automatico renderanno il test di nuovi campioni divertente e senza sforzo!