소개
많은 소비자 제품은 튜브나 병에 포장되어 있으며, 노즐을 통해 제품을 펌핑하는 방식으로 제품을 적용합니다. 이러한 제품은 전단 속도 증가로 인해 압출 과정에서 점도가 떨어졌다가 전단 속도가 감소하면서 오리피스를 빠져나오면 점도가 회복되는 전단 박화 제품인 경향이 있습니다. 이 과정에서 발생하는 전단 속도는 오리피스의 반경, r 및 체적 유량 Q와 다음 식에 의해 관련됩니다:
매개변수 n은 뉴턴 유체의 경우 1, 비뉴턴 유체의 경우 0에서 1 사이인 힘의 법칙 지수입니다. 이 값은 가변 전단 속도 테스트에서 결과 데이터에 파워 법칙 모델을 맞춤으로써 쉽게 얻을 수 있습니다.
체적 유량(주어진 시간에 분배되는 부피)과 오리피스의 내부 반경을 측정하여 압출 공정 중에 발생하는 전단 속도를 추정할 수 있습니다. 이 값을 스텝 전단 속도 테스트(그림 1)에 입력하면, 원하는 전단 속도로 단계적으로 증가하기 전에 주어진 시간 동안(압출 전) 낮은 전단 속도로 샘플을 전단할 수 있습니다. 그런 다음 전단 속도가 초기 값으로 떨어지면 점도가 회복됩니다. 이 테스트는 압출 공정 후 시료가 점도를 얼마나 빨리 회복하는지 보여주고 사용 시 제품의 두께 또는 점도를 나타냅니다.
요변성 특성은 첫 번째 단계가 끝날 때 최종 점도를 측정하고 테스트의 마지막 단계에서 해당 점도의 일정 비율을 회복하는 데 걸리는 시간을 측정하여 정량화할 수 있습니다. 이 값은 제품 또는 제형 간 비교에 사용할 수 있으며 다양한 산업 및 응용 분야에 적용할 수 있습니다.
실험적
- 치약과 바디 로션의 점도 회복 특성은 사용 중 제품 압출과 관련된 전단 속도 조건에서 평가되었습니다.
- 회전 레오미터 측정은 펠티에 플레이트 카트리지와 거친 평행 플레이트 측정 시스템1이 장착된 키넥서스 회전 레오미터를 사용하고 rSpace 소프트웨어에서 사전 구성된 표준 시퀀스를 사용하여 수행했습니다.
- 표준 로딩 시퀀스를 사용하여 두 시료가 일관되고 제어 가능한 로딩 프로토콜을 따르도록 했습니다.
- 모든 유변학 측정은 25°C에서 수행되었습니다.
- 관련 압출 전단 속도는 압출 부피, 압출 시간 및 개구 반경의 입력 값을 사용하여 테스트 시퀀스의 일부로 자동으로 계산되었습니다. 이 계산된 값을 1단계와 2단계에서 0.1초-1의 일정한 전단 속도를 사용하는 단계 전단 속도 테스트에서 중간 전단 속도로 사용하도록 테스트가 프로그래밍되었습니다.
- 제품 원래 점도의 90%를 회복하는 시간은 테스트가 끝날 때 자동으로 결정되어 보고되었습니다.
결과 및 토론
자동 계산기는 제품 전달을 위한 압출 전단 속도를 치약의 경우 34초-1, 바디 로션의 경우 840초-1로 평가했습니다. 이 값은 테스트의 중간 단계에서 사용되었습니다.
그림 2는 치약의 결과를 보여줍니다. 테스트 시간 동안 원래 점도의 70%에 불과하고 이 수준의 회복에 도달하는 데 약 6분이 걸리는 등 구조가 완전히 회복되지 않았기 때문에 이 물질은 매우 요변성인 물질임이 분명합니다.
반면, 그림 3에 표시된 바디 로션은 치약과 동일한 점도를 회복하는 데 7초, 90% 회복에 23초밖에 걸리지 않아 거의 모든 원래 점도를 회복했습니다. 이 물질은 본질적으로 비요변성 물질로 분류할 수 있습니다.
소비자 입장에서 이는 바디 로션이 피부에 닿은 후 매우 빠르게 재구성되어 과도하게 퍼지거나 흘러내릴 가능성을 방지할 수 있다는 것을 의미합니다. 치약은 칫솔질하기 전에 브러시에서 점도가 낮아져 입안에서 더 쉽게 분산되고 감각적 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 그러나 점도가 너무 낮아 제품이 칫솔모를 통해 흐르거나 브러시에서 처질 수 있는 정도는 아니어야 합니다.
결론
치약과 바디 로션에 대해 3단계 전단 속도 테스트를 수행하여 각각 튜브와 병에서 압출한 후 점도가 회복되는 정도를 평가했습니다. 치약은 원래 점도의 70%를 회복하는 데 6분이 걸리는 등변성이 높은 것으로 나타났습니다. 바디 로션은 단 7초 만에 동일한 수준의 회복에 도달했으며 이에 비해 비요변성으로 간주할 수 있습니다
1주의사항...
에 따르면 원뿔 및 판 또는 평행 판 형상으로 테스트를 수행하는 것이 좋으며, 입자 크기가 large 인 분산액 및 에멀젼의 경우 후자가 선호됩니다. 이러한 재료 유형은 지오메트리 표면의 미끄러짐과 관련된 아티팩트를 방지하기 위해 톱니 모양 또는 거친 지오메트리를 사용해야 할 수도 있습니다.