유변학 - 적절한 측정 형상을 Select 하는 방법

키넥서스 시리즈

키넥서스 레오미터 시리즈는 동급 최고의 회전 레오미터입니다. 이 레오미터는 맞춤형 에어 베어링이 장착되어 있어 small 재료 차이에 매우 민감합니다. 토크 감도 기능은 속눈썹을 기기에 떨어뜨리는 것보다 훨씬 뛰어납니다! 이것이 실제로 어떤 의미일까요? '정지' 상태에서 재료를 쉽게 측정할 수 있습니다. 따라서 제품이 선반에 놓인 병에 담긴 후에도 안정적인지 여부, 즉 유통기한을 확인할 수 있습니다.

지오메트리 선택

측정 지오메트리 선택은 의도적으로 광범위합니다. 이는 수행하려는 테스트 유형과 시료의 특성에 적합한 측정 도구를 확보하기 위한 것입니다. 표준 지오메트리의 범주는 플레이트 시스템(평행 플레이트, 콘 및 플레이트)과 실린더 시스템(컵 및 밥)입니다.

평행 플레이트

이 간단한 상판과 하판 세트는 다양한 재질, 직경 및 표면 마감으로 제공되며 매우 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.

• 크기 - 표준으로 직경 4mm에서 60mm까지 다양합니다. 다양한 점도를 수용하기 위해 이렇게 다양한 크기를 사용할 수 있습니다. 작은 형상(<25mm)은 고점도(>10 Pa-s) 시료에 적합하고 큰 형상(>50mm)은 저점도(<0.1 Pa-s) 재료에 적합합니다.
• 표면 마감 - 매끄럽거나 거칠거나(샌드블라스트) 톱니 모양일 수 있습니다. 잘 지워지지 않는 시료를 위해 다양한 표면 마감을 사용할 수 있습니다! 예를 들어 에멀젼과 슬러리는 미끄러지기 쉽습니다. 이는 전단 속도 측정 중에 점도가 낮아지거나 떨어지는 것으로 나타납니다. 점도가 갑자기 떨어지고 미끄러짐이 의심되는 경우, 해당 시료에 거친 표면 처리(그림 2 참조)를 사용하도록 바꾸세요. 재료의 흐름을 촉진하기 위해 수정된 표면 인터페이스를 사용하여 그립감을 더 제공하세요.
• 간격 측정 - 평행 플레이트로 변경할 수 있습니다. 이 유연한 기능은 시료의 점도에 맞게 간격을 조정하고(즉, 점도가 낮은 시료의 경우 간격을 더 작게) 다양한 전단 속도를 달성할 수 있음을 의미합니다. 간격이 작을수록 시료의 전단 속도가 높아지는 반면(동일한 각속도의 경우), 간격이 클수록 전단 속도가 낮아집니다. 이러한 측정 시스템에서 수정 가능한 간격에 대한 절충안으로 평균 전단 속도가 샘플에 적용되므로 원뿔 및 플레이트와 마찬가지로 결과가 절대적이지 않습니다. 또한 일반적으로 입자가 있는 경우, 가장 큰 입자보다 최소 10배 큰 측정 간격( select )이 필요합니다. 이는 측정 중에 입자가 방해되어 결과에 아티팩트가 발생하는 것을 방지하기 위한 것입니다.
• 재질 - 제공되는 표준 형상은 다양한 시료 유형과 호환되고 용매로 쉽게 세척할 수 있어 대부분의 실험실 환경에 적합한 스테인리스 스틸(SS316L)로 제작되었습니다. 그러나 산성 시료로 작업하는 일부 상황에서는 고분자 형상이 더 적합할 수 있습니다. 예를 들어 PEEK 및 아크릴 지오메트리(그림 3 참조)를 선택할 수 있습니다. 추가적인 장점은 더 가볍기 때문에 저점도 시료의 고주파 진동 측정에 유용하다는 점입니다. 또한 티타늄, 알루미늄 및 하스텔로이강 지오메트리도 사용할 수 있습니다.

콘 및 플레이트

원뿔형 플레이트 조합은 평평한 하부 플레이트와 상부 원뿔형 기하학적 구조로 구성되며 다양한 재료와 표면 마감(예: 샘플 미끄러짐 방지를 위해 거칠게 처리)으로 제공됩니다. 원뿔의 끝이 잘리고 이러한 지오메트리를 사용한 모든 측정은 설정된 간격(소프트웨어에 의해 자동으로 제어됨)에서 수행됩니다. 이는 절대 점도를 측정할 수 있도록 하기 위한 것으로, 시료가 이 원뿔 표면 어디에 있든 동일한 전단 속도를 받게 되므로 평행 플레이트 지오메트리에 비해 상당한 이점이 있습니다.

• 원뿔각도 - 상단 지오메트리 각도는 일반적으로 0.5°에서 4°까지 다양할 수 있습니다. 원뿔 각도를 선택하면 select 다양한 전단 속도를 얻을 수 있습니다. 원뿔 각도가 작을수록 달성 가능한 전단 속도가 높아집니다. 그러나 입자의 존재(및 크기)는 여전히 고려해야 합니다. 원뿔과 플레이트에는 고정된(공칭) 측정 간격이 있습니다. 1° 원뿔의 경우 간격은 30마이크론, 2° 원뿔의 경우 70마이크론, 4°의 경우 150마이크론입니다. 입자가 지오메트리의 정점에서 걸리지 않도록 하려면 이 간격보다 최소 10배 이상 작아야 합니다. 이는 small 절단 간격을 고려할 때 입자 분산이 있는 콘을 사용할 때 특히 제한적일 수 있으며, 플레이트 지오메트리는 이를 수용하기 위해 측정 간격을 변경할 수 있으므로 고도로 충전된 시료에 더 적합합니다. 입자(또는 매우 small 입자)가 존재하지 않더라도 걱정하지 마세요!

• 표면 마무리 - 미끄러운 시료의 경우 거칠게(샌드블라스트) 또는 가시(~1mm 사각형 피라미드 "이") 컵과 밥을 사용할 수도 있습니다. 시료에 입자가 있고 침전이 발생하는 경우 나선형 밥을 사용하면
  측정 중에 분산액이 침전되는 것을 늦추거나 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 분산이 매우 불안정한 경우 패들을 사용하는 것이 더 효과적입니다(그림 1 참조).
• 베인 도구 - 요구르트와 같이 항복 응력이 있는 폼이나 부드러운 고체와 같이 매우 섬세한 구조의 시료를 측정하는 데 유용합니다. 베인의 모양(그림 1 참조)은 측정 전에 구조를 너무 많이 방해하거나 파괴하지 않고 시료를 자르는 데 적합합니다(고체 밥과 비교).
• 이중 갭 - 점도가 매우 낮은 시료의 경우 이 지오메트리가 좋은 옵션입니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 상단 밥은 속이 비어 있어 측정 표면적이 더 넓어지고 결과적으로 감도가 향상됩니다. 이러한 지오메트리는 상대적으로 large 부피 요구 사항 때문에 고온에서 휘발성이 높은 시료에 사용하는 것이 좋습니다(고온에서 상대적으로 휘발성이 높은 시료의 경우 이중 갭을 솔벤트 트랩과 함께 사용해야 합니다).

스스로에게 물어볼 질문

이 글에서는 여러 가지 요소를 고려할 수 있으므로 지오메트리를 선택하는 데 딱히 정해진 규칙은 없습니다. 하지만 새로운 샘플과 지오메트리 선택을 고려할 때는 스스로에게 물어보세요:

내 샘플의 일반적인 점도는 얼마인가?

• 물과 같은 저점도인 경우 select 직경 50mm 이상의 콘/플레이트 또는 플레이트/플레이트 지오메트리( large )를 선택하세요.
• 자유롭게 흐르는 액체(예: 샤워 젤)인 경우 medium 크기의 지오메트리가 적합합니다(40mm)
• 매우 딱딱하고 두꺼운 샘플(트레클)이 있는 경우 small 지오메트리를 선택해야 합니다(40mm 미만).
• 점도가 매우 낮거나 휘발성 시료가 있는 경우 컵과 밥 또는 이중 갭을 사용하는 것이 좋습니다. 증발하는 시료의 경우 용매 트랩을 사용해야 합니다.

시료에 입자가 있습니까?

• '예'라고 답했다면 크기는 어느 정도인가요? 측정 간격은 평행 플레이트에서 변경할 수 있는 가장 큰 입자 크기보다 최소 10배 이상 커야 합니다.
• 컵 및 밥 시스템도 고려해야 하며, 특히 순환 홈이 있는 밥이 유리한 시료 침전 시에는 컵 및 밥 시스템도 고려해야 합니다.

내 시료의 구성은 어떻게 되나요?

• 시료가 미끄러지기 쉬운가요? 에멀젼이나 농축 분산액은 매끄러운 기하학적 구조에서 미끄러질 수 있습니다. 거칠거나 톱니 모양의 표면 마감(플레이트의 경우)과 거칠거나 가시가 있는 표면 마감(밥의 경우)을 사용하는 것이 좋습니다.
• 내 샘플의 구조가 섬세한가요? 폼이나 부드러운 고체와 같은 시료에는 베인 도구를 사용하여 항복 응력을 측정할 수 있습니다.
• 시료가 공격적인가요? 산성 시료는 고분자 PEEK 재료로 대신 측정할 수 있습니다.

이 간단한 질문부터 시작하여 결과를 검토해 보세요. 키넥서스는 매우 관대하며 사용자가 올바른 형상을 선택했다는 확신을 가질 수 있도록 추가 정보를 제공합니다. 다른 지오메트리로 쉽게 교체할 수 있는 영리한 기능과 자동 인식 기능으로 새로운 샘플을 쉽고 재미있게 테스트할 수 있습니다!