Inleiding
Veel complexe vloeistoffen, zoals netwerkvormende polymeren, mesofasen van oppervlakteactieve stoffen en geconcentreerde emulsies stromen niet totdat de toegepaste spanning een bepaalde kritische waarde overschrijdt, die bekend staat als de OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning. Van materialen die dit gedrag vertonen, wordt gezegd dat ze vloeigedrag vertonen. De OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning wordt daarom gedefinieerd als de spanning die op het monster moet worden uitgeoefend voordat het begint te vloeien. Onder de OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning zal het monster elastisch vervormen (zoals het uitrekken van een veer), boven de OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning zal het monster vloeien als een vloeistof.
De meeste vloeistoffen met OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning kunnen worden beschouwd als een structureel skelet dat zich uitstrekt over het hele volume van het systeem. De sterkte van het skelet wordt bepaald door de structuur van de gedispergeerde fase en zijn interacties. Normaal heeft de continue fase een lage viscositeit, maar hoge volumefracties van een gedispergeerde fase kunnen de viscositeit duizend keer verhogen en vast gedrag in rust veroorzaken.
Wanneer een complexe vloeistof die vloeigedrag vertoont wordt afgeschoven bij lage afschuifsnelheden, tussen 0,01 en 0,1 s-1 en onder de kritische rek, wordt het systeem onderworpen aan werkharding. Dit is karakteristiek voor vast gedrag en ontstaat doordat elastische elementen worden uitgerekt in het afschuifveld. Wanneer zulke elastische elementen hun kritische rek naderen, begint de structuur af te breken waardoor afschuiving optreedt (rekverzachting) en vloei optreedt. De spanning waarbij deze catastrofale afbraak van het structurele skelet optreedt is de OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning.
Er zijn een aantal experimentele testen om de OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning te bepalen. Een van de snelste en eenvoudigste methoden is om een afschuifspanningstest uit te voeren en de spanning te bepalen waarbij een viscositeitspiek wordt waargenomen. Voorafgaand aan deze viscositeitspiek ondergaat het materiaal elastische vervorming. Deze piek vertegenwoordigt dus het punt waarop de elastische structuur afbreekt (bezwijkt) en het materiaal begint te vloeien. Dit wordt getoond in Figuur 1.
Deze toepassingsnotitie toont de methodologie en gegevens van een StressSpanning wordt gedefinieerd als een niveau van kracht uitgeoefend op een monster met een goed gedefinieerde dwarsdoorsnede. (Spanning = kracht/oppervlak). Monsters met een cirkelvormige of rechthoekige doorsnede kunnen worden samengedrukt of uitgerekt. Elastische materialen zoals rubber kunnen worden uitgerekt tot 5 tot 10 keer hun oorspronkelijke lengte.stress ramp test voor twee douchegel (bodywash) producten met verschillende formules.
De OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning die op het monster moet worden uitgeoefend voordat het begint te vloeien.
Experimenteel
- Twee commerciële douchegelproducten werden geëvalueerd: een met alleen oppervlakteactieve stoffen en een met oppervlakteactieve stoffen en een associatief verdikkingsmiddel.
- Rotatie reometer metingen werden uitgevoerd met behulp van een Kinexus reometer met een Peltier plaatcartridge en een kegel en plaat meetsysteem1, en met gebruik van standaard voorgeconfigureerde sequenties in rSpace software.
- Er werd een standaard beladingsvolgorde gebruikt om ervoor te zorgen dat het monster werd onderworpen aan een consistent en controleerbaar beladingsprotocol.
- Er werd een afschuifspanningsaanloop uitgevoerd en de gegevens werden geanalyseerd met behulp van een piekanalyse om de OpbrengstspanningDe vloeispanning wordt gedefinieerd als de spanning waaronder geen vloei optreedt; letterlijk gedraagt het zich als een zwakke vaste stof in rust en als een vloeistof wanneer het vloeit.vloeispanning te bepalen.
- Alle reologiemetingen werden uitgevoerd bij 25°C.
Resultaten en discussie
Figuur 2 toont de viscositeit-tegen-belastingcurves voor de twee douchegelmonsters in de StressSpanning wordt gedefinieerd als een niveau van kracht uitgeoefend op een monster met een goed gedefinieerde dwarsdoorsnede. (Spanning = kracht/oppervlak). Monsters met een cirkelvormige of rechthoekige doorsnede kunnen worden samengedrukt of uitgerekt. Elastische materialen zoals rubber kunnen worden uitgerekt tot 5 tot 10 keer hun oorspronkelijke lengte.stress ramp test. De gegevens voor Bodywash 2 vertonen een duidelijke viscositeitspiek in de StressSpanning wordt gedefinieerd als een niveau van kracht uitgeoefend op een monster met een goed gedefinieerde dwarsdoorsnede. (Spanning = kracht/oppervlak). Monsters met een cirkelvormige of rechthoekige doorsnede kunnen worden samengedrukt of uitgerekt. Elastische materialen zoals rubber kunnen worden uitgerekt tot 5 tot 10 keer hun oorspronkelijke lengte.stress ramp test, terwijl de gegevens voor Bodywash 1 relatief vlak zijn. Dit impliceert dat Bodywash 2 een versteviging vertoont die gepaard gaat met een vloeispanning, terwijl Bodywash 1 zich gedraagt als een vloeistof met een nul afschuifviscositeit. De gemeten vloeispanning voor Bodywash 2 was 4 Pa. In sommige gevallen kunnen visco-elastische vloeistoffen een lichte piek in viscositeit vertonen, ook al hebben ze geen echte vloeispanning.
In dit geval kan discretie van de gebruiker nodig zijn of bevestiging door middel van een alternatieve test zoals een kruiptest of een afschuifbaarheidstest om de afwezigheid van een nulafschuifviscositeit te bevestigen2.
Conclusie
Twee douchegelproducten werden vergeleken met behulp van een hellingshoektest op een roterende rheometer. Bodywash 2, dat een associatief verdikkingsmiddel bevat, bleek een vloeispanning van 4 Pa te hebben. Bodywash 1 vertoonde geen piek in viscositeit in de StressSpanning wordt gedefinieerd als een niveau van kracht uitgeoefend op een monster met een goed gedefinieerde dwarsdoorsnede. (Spanning = kracht/oppervlak). Monsters met een cirkelvormige of rechthoekige doorsnede kunnen worden samengedrukt of uitgerekt. Elastische materialen zoals rubber kunnen worden uitgerekt tot 5 tot 10 keer hun oorspronkelijke lengte.stress ramp test en werd daarom beschouwd als een product zonder vloeispanning.
1Merkop dat testen kunnen worden uitgevoerd met kegel- en plaatgeometrie of parallelle plaatgeometrie - waarbij de laatste de voorkeur heeft voor dispersies en emulsies met large deeltjesgrootte. Voor dergelijke materiaalsoorten kan het ook nodig zijn om gekartelde of geruwde geometrieën te gebruiken om artefacten te voorkomen die te maken hebben met het wegglijden aan het geometrieoppervlak.