소개
원뿔/판 및 원통형 시스템과 같이 균일한 전단 속도 프로파일을 생성하는 기하학적 구조는 전단 점도의 절대값으로 이어지기 때문에 회전 측정에 선호됩니다. 시료에 가해지는 전단 속도와 전단 응력은 각각 변위 및 토크와의 측정 간격을 사용하여 명확하게 정의됩니다.
그러나 침전이 발생하거나 시료에 large 크기의 입자가 포함되어 있는 경우와 같이 다양한 재료는 이러한 기하학적 구조로는 측정할 수 없습니다. 이러한 경우에도 전단 속도 프로파일이 완전히 균일하지 않기 때문에 "상대" 지오메트리를 사용하여 점도를 측정할 수 있습니다.
그림 1은 이러한 지오메트리 중 하나를 보여줍니다. 트윈 오비탈 볼은 종종 large 입자를 포함하는 건축 자재에 대한 측정을 위해 개발되었습니다.
트윈 오비탈 볼과 동일한 장치를 사용하여 두 샘플에서 수행한 측정값을 서로 비교할 수 있습니다. 그러나 균일하지 않은 전단장이 적용되어 100% 정확하지는 않다는 점을 염두에 두어야 합니다.
다음 논의에서는 절대 지오메트리로 수행한 측정과 트윈 오비탈 볼로 수행한 측정을 비교합니다.
측정 매개변수
회전(점도) 측정은 트윈 오비탈 볼(상대 지오메트리)과 원뿔/플레이트 시스템(절대 지오메트리)이 있는 벽 페인트에서 수행되었습니다.
테스트에 사용된 조건은 표 1에 요약되어 있습니다.
모든 레오미터의 경우 기하학적 상수를 변환 계수로 사용하여 토크 및 변위와 같은 계기 파라미터를 응력 및 전단 속도로 변환합니다. 원뿔과 플레이트의 경우 이러한 상수는 잘 정의되어 있습니다1. 트윈 오비탈 볼과 같은 상대 형상의 경우, 절대 형상과 거의 일치하도록 하기 위해 대체 절차2가 사용됩니다.
1 Macosko CW: 유변학 개념, 원리 및 응용, Wiley-VCH (1992)
2 Duffy JJ, Hill AJ, Murphy SH: 회전 레오미터에서 비표준 측정 시스템에 대한 응력 및 변형률 상수를 결정하는 간단한 방법, Appl. 25 (2015) 42670
표 1: 테스트 조건
| 샘플 | 벽 페인트 | |
| 장치 | 키넥서스 울트라 + | |
| 지오메트리 | 앱솔루트: CP1/40 (콘 플레이트, 직경: 40mm, 콘 각도: 1°) | 트윈 오비탈 볼 |
| Gap | 26 μm | 1 mm (볼과 컵 바닥 사이의 거리) |
| 전단 속도 | 0.1 ~ 100초-1 | |
측정 결과
그림 2는 0.1초에서 100초 사이의 정상 상태 점도 측정에서 두 측정의 결과 곡선을 보여줍니다.
이 곡선은 트윈 오비탈 볼로 얻은 전단 점도 값과 원뿔/플레이트 시스템으로 측정한 전단 속도 30초 동안의 전단 점도 값이 잘 일치함을 보여줍니다.
결론
원뿔/판 지오메트리와 같은 절대 지오메트리는 전단 점도 값을 얻기 위한 첫 번째 선택입니다. 그러나 시료가 매우 불안정한 경우(예: 침전 또는 분리가 발생하거나 시료에 large 입자가 포함된 경우) 전단 점도 값이 대표적이지 않으므로 절대 지오메트리는 적합하지 않습니다. 트윈 궤도 볼은 유변학적 테스트 중에 시료의 점도에 대한 보다 일관되고 대표성 있는 정보를 제공합니다. 이 예에서는 트윈 오비탈 볼 지오메트리를 사용한 측정이 재료의 대표적인 전단 점도 값을 제공하는 것으로 나타났습니다.