Tips en trucs
Reologie - Hoe Select u de juiste meetgeometrie kiest
Reometers kunnen de viscositeit en visco-elasticiteit van een materiaal meten door een reeks afschuifvervormingen toe te passen.
Eenvoudig gezegd is de viscositeit van een materiaal de weerstand tegen stroming en visco-elasticiteit kan verklaren of een materiaal zich meer gedraagt als een vloeistof ('viskeus') of als een vaste stof ('elastisch'). Deze informatie kan wetenschappers in R&D bijvoorbeeld helpen om te bepalen of een intraveneus geneesmiddel kan worden geïnjecteerd of een orale dosis kan worden ingeslikt en zelfs of het waarschijnlijk een stabiele dispersie in de tijd zal zijn om overdosering te voorkomen. Het wordt ook gebruikt in QC-omgevingen om te beoordelen of een materiaal al dan niet voldoet aan belangrijke prestatiecriteria.
Kinexus-serie
De reometers uit de Kinexus serie zijn toonaangevende roterende reometers. Deze reometers hebben een aangepaste luchtlagering waardoor ze ongelooflijk gevoelig zijn voor small materiaalverschillen. Hun koppelgevoeligheid is zelfs beter dan het equivalent van een wimper op het instrument laten vallen! Wat betekent dat in de praktijk? Het stelt je in staat om eenvoudig materialen te meten onder 'in rust' omstandigheden. Zo kunnen we bepalen of producten stabiel blijven nadat ze in de fles op de plank hebben gestaan, oftewel hun houdbaarheid.
Geometrie Keuze
De selectie meetgeometrie is bewust uitgebreid. Dit is om er zeker van te zijn dat u een geschikt meetinstrument hebt voor zowel het type test dat u wilt uitvoeren als de aard van uw monster. De categorieën standaardgeometrieën zijn: platensystemen (parallelle platen, kegel & platen) en cilindersystemen (cup & bobs).
Parallelle platen
Deze eenvoudige sets van vlakke boven- en onderplaten zijn verkrijgbaar in verschillende materialen, diameters en oppervlakteafwerkingen, en zijn ongelooflijk veelzijdig.
- Afmetingen - standaard variërend van een diameter van 4 mm tot 60 mm. Dit brede scala aan maten is beschikbaar voor verschillende viscositeiten. De kleinere geometrieën (<25 mm) zijn geschikt voor zeer viskeuze (>10 Pa-s) monsters en de grotere geometrieën (>50 mm) zijn voor materialen met een lage viscositeit (<0,1 Pa-s).
- Oppervlakteafwerking - kan glad, ruw (gezandstraald) of gekarteld zijn. Er zijn verschillende oppervlakteafwerkingen beschikbaar voor hardnekkige monsters! Emulsies en slurries kunnen bijvoorbeeld gevoelig zijn voor slippen. Dit uit zich als een verlaging/daling van de viscositeit tijdens een afschuifmeting. Als u een plotselinge daling in uw viscositeit ziet en slip vermoedt, schakel dan over op het gebruik van een opgeruwd oppervlak (zie afbeelding 2) voor deze monsters. Om het materiaal aan te moedigen om te vloeien, zorg dan voor extra grip door een aangepaste oppervlakte-interface te gebruiken.
- Meetspleet - kan veranderd worden met parallelle platen. Deze flexibele functie betekent dat de meetopening kan worden aangepast aan de viscositeit van de monsters (d.w.z. kleinere openingen voor monsters met een lagere viscositeit) en om verschillende afschuifsnelheden te bereiken. Kleinere openingen onderwerpen monsters aan hogere afschuifsnelheden (voor dezelfde hoeksnelheid), terwijl grotere openingen alleen lagere afschuifsnelheden bereiken. Als compromis voor de aanpasbare spleet bij deze meetsystemen wordt een gemiddelde afschuifsnelheid toegepast op het monster en daarom zijn de resultaten niet absoluut (zoals bij kegels en platen). Als algemene vuistregel geldt bovendien dat als er deeltjes aanwezig zijn, select een meetopening moet hebben die minstens 10 keer groter is dan de grootste deeltjes. Dit is om te voorkomen dat de deeltjes vastlopen tijdens de meting, wat artefacten in de resultaten zal veroorzaken.
- Materialen - de standaard geometrieën die we aanbieden zijn gemaakt van roestvrij staal (SS316L), wat perfect is voor de meeste laboratoriumomgevingen omdat ze compatibel zijn met een breed scala aan monstertypes en eenvoudig gereinigd kunnen worden met oplosmiddelen. In sommige omstandigheden, bij het werken met zure monsters, kan een polymere geometrie echter geschikter zijn. Er kan bijvoorbeeld gekozen worden voor PEEK- en acrylgeometrieën (zie afbeelding 3). Deze hebben als bijkomend voordeel dat ze lichter zijn en dus nuttig voor hoogfrequente oscillatiemetingen op monsters met een lage viscositeit. Daarnaast zijn ook geometrieën van titanium, aluminium en hastelloy staal verkrijgbaar.
Kegels en borden
Kegel-plaat combinaties bestaan uit een vlakke onderplaat met een bovenste kegelvormige geometrie en zijn verkrijgbaar in verschillende materialen en oppervlakteafwerkingen, bijvoorbeeld opgeruwd om te voorkomen dat het monster wegglijdt. De punt van de kegel is afgeknot en alle metingen met deze geometrieën worden uitgevoerd bij een ingestelde opening (automatisch geregeld door de software). Dit maakt absolute viscositeitsmetingen mogelijk, zodat waar het monster zich ook op het oppervlak van deze kegel bevindt, het aan dezelfde afschuifsnelheid wordt onderworpen - een belangrijk voordeel ten opzichte van parallelle plaatgeometrieën.
- Kegelhoeken - de hoek van de bovenste geometrie kan variëren van 0,5° tot 4°. Met deze selectie kun je select kiezen om verschillende afschuifsnelheden te bereiken. Hoe kleiner de kegelhoek, hoe hoger de bereikbare afschuifsnelheid. Er moet echter nog steeds rekening worden gehouden met de aanwezigheid van deeltjes (en hun grootte). Kegel en platen hebben een vaste (nominale) meetopening; voor een kegel van 1° is de opening 30 micron; 70 micron voor kegels van 2° en 150 micron voor kegels van 4°. Deeltjes moeten nog steeds minstens 10 keer kleiner zijn dan deze spleten om te voorkomen dat ze vastlopen aan de top van de geometrie. Dit kan een bijzondere beperking zijn voor het gebruik van kegels met deeltjesdispersies gezien de small afknotspleet, en plaatgeometrieën zijn meer geschikt voor sterk gevulde monsters omdat de meetspleet kan worden aangepast om dit op te vangen. Als er geen deeltjes (of zeer small deeltjes) aanwezig zijn, dan is er geen probleem!
Kopjes en Bobs
Cup-and-bob geometrieën zijn eenvoudigweg een onderste cup om het monster in te plaatsen en een bovenste bob om het te meten. Net als de andere meetsystemen zijn er opties voor oppervlakteafwerkingen en verschillende materialen. Ze zijn nuttig voor monsters met een lagere viscositeit omdat er extra oppervlakte is waardoor ze gevoeliger zijn. De relatief grote opening large tussen de bovenste meetklok en de wand van de onderste beker is voordelig als de monsters grotere deeltjes bevatten, omdat ze dan niet vastlopen. Voor materialen met een lage viscositeit die gemeten worden met een grotere opening, moet men echter voorzichtig zijn met het begin van Taylor (niet-schear) stroming die de resultaten beïnvloedt. Dit kan ontdekt worden door een valse toename in viscositeit bij hogere afschuifsnelheden. Bekers kunnen geselecteerd worden met vulmarkeringen om het laden van monsters te vergemakkelijken en met verwijderbare bodems om gemakkelijker schoon te maken tussen de metingen door, hoewel dit niet zo eenvoudig is als het schoonmaken van een lagere vlakke plaat.
- Oppervlakteafwerking - voor glibberige monsters kan ook een geruwde (gezandstraalde) of splined (~1 mm vierkante piramide "tanden") cup en bob worden gebruikt. Als er deeltjes in het monster aanwezig zijn en er bezinking optreedt, kan een spiraalvormige bob helpen om de dispersie te vertragen/voorkomen dat deze bezinkt tijdens de
meting. Als de dispersie erg onstabiel is, is het gebruik van een peddel effectiever (zie figuur 1). - Vaaninstrumenten - zijn nuttig voor het meten van monsters met zeer delicate structuren zoals schuim of zachte vaste stoffen 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 zoals yoghurt. De vorm van de schoep (zie figuur 1) leent zich om in het monster te snijden zonder al te veel van de structuur te verstoren/vernielen voor de meting (in vergelijking met een vaste staaf).
- Dubbele opening - voor monsters met een extreem lage viscositeit is deze geometrie een goede optie. Zoals te zien is (figuur 4), is de bovenste meetklok hol, waardoor een extra meetoppervlak ontstaat en dus een betere gevoeligheid. Het gebruik van deze geometrieën wordt aanbevolen voor meer vluchtige monsters bij hoge temperaturen vanwege de relatief large volumevereisten (voor relatief vluchtige monsters bij hoge temperatuur moet de dubbele opening gebruikt worden met een solventval).
Vragen om jezelf te stellen
Er is geen vaste regel voor het selecteren van een geometrie, omdat dit artikel een aantal factoren belicht die een rol kunnen spelen. Maar als u overweegt een nieuw monster en een geometrie te kiezen, stel uzelf dan de volgende vragen:
Wat is de algemene viscositeit van mijn monster?
- Als u een waterachtige lage viscositeit hebt, select een kegel/plaat of plaat/plaat geometrie met large diameter (>50 mm).
- Als je een vrij stromende vloeistof hebt (bijv. douchegel), werkt een geometrie met medium-afmetingen goed (40 mm.)
- Als je een erg stijf, dik monster hebt (stroop), moet je een geometrie van small kiezen (<40 mm).
- Als u een zeer laagvisceus of vluchtig monster hebt, overweeg dan het gebruik van een cup and bob of dubbele opening. Voor verdampende monsters moet een oplosmiddelvanger worden gebruikt.
Zitten er deeltjes in mijn monsters?
- Als het antwoord ja is, welke grootte? De meetopening moet minstens 10 keer groter zijn dan de grootste deeltjesgrootte die voor parallelle platen kan worden veranderd.
- Cup and bob-systemen moeten ook overwogen worden, vooral voor bezinkbare monsters waar circulerende gegroefde bobs voordelig zijn.
Wat is de samenstelling van mijn monster?
- Is mijn monster gevoelig voor slippen? Emulsies of geconcentreerde dispersies kunnen wegglijden op de gladde geometrieën. Overweeg het gebruik van een geruwd of gekarteld oppervlak (voor platen) en een geruwd of gekarteld oppervlak (voor boren).
- Heeft mijn monster een delicate structuur? Een vane tool kan gebruikt worden op monsters zoals schuim of zachte vaste stoffen voor vloeispanningsmetingen.
- Is mijn monster agressief? Zure monsters kunnen worden gemeten met polymere PEEK materialen.
Begin met deze eenvoudige vragen en bekijk uw resultaten. De Kinexus is zeer vergevingsgezind en geeft extra informatie om gebruikers het vertrouwen te geven dat ze de juiste geometrie hebben geselecteerd. De slimme functie om eenvoudig te wisselen naar een andere geometrie en automatische herkenning maken het testen van nieuwe monsters leuk en moeiteloos!