08.01.2024 by Dr. Shona Marsh
Wykorzystanie reologii do szybszego i inteligentniejszego formułowania materiałów
Reologia jest często postrzegana jako teoretyczna, wysoce matematyczna dyscyplina, ale w rzeczywistości ma ona realne znaczenie praktyczne w definiowaniu zachowania reologicznego szerokiej gamy materiałów, w tym polimerów, asfaltu, kosmetyków, żywności, farb, atramentów, krwi i wielu innych.
Reologia jest wszędzie wokół nas i nieustannie przeprowadzamy testy reologiczne za każdym razem, gdy przykładamy siłę do jednego z tych materiałów, aby go zdeformować lub sprawić, by płynął z pożądaną prędkością, niezależnie od tego, czy chodzi o wyciskanie pasty do zębów, rozprowadzanie cementu czy żucie jedzenia. Stosunek przyłożonej siły (naprężenia) do zmierzonego odkształcenia (odkształcenia) lub szybkości przepływu (szybkości odkształcenia) jest tym, co reguluje takie zachowanie i jest związane z właściwościami reologicznymi materiału, takimi jak moduł (naprężenie/odkształcenie) lub lepkość (naprężenie/szybkość odkształcenia), których znajomość może pomóc przewidzieć, jak objętość materiału zachowa się pod wpływem danej siły lub odkształcenia.
Jakościowo oceniamy moduł, elastyczność lub lepkość materiału za pomocą naszych zmysłów, gdy fizycznie dotykamy materiału.
Jednakże dokonujemy również jakościowych ocen reologicznych za pomocą wzroku, na przykład często możemy stwierdzić różnice we właściwościach reologicznych dwóch różnych próbek ketchupu na podstawie sposobu, w jaki leżą na talerzu. Takie oceny są subiektywne i w większości przypadków nie można ich określić ilościowo, z wyjątkiem wyniku panelu porównawczego, który może oceniać różne produkty pod względem grubości, ciągliwości, lepkości itp.
Chociaż takie informacje zwrotne są ważne, zwłaszcza dla przemysłu spożywczego i higieny osobistej, są one nieco niepraktyczne na wczesnych etapach rozwoju produktu, gdzie często istnieje large liczba kandydatów na receptury. Dlatego obiektywne wskaźniki, które wiarygodnie korelują z kluczowymi aspektami wydajności produktu, są niezwykle cenne.
Takie obiektywne wskaźniki można uzyskać za pomocą reometrii, a w szczególności reometrii rotacyjnej, w której można zmierzyć zarówno lepkość, jak i właściwości lepkosprężyste złożonych materiałów w warunkach, które są istotne dla danego zastosowania lub procesu. Kluczem do skutecznego wykorzystania reologii jest identyfikacja odpowiednich parametrów, które korelują bezpośrednio z aspektem wydajności. Zapewnienie adekwatności wymaga starannego rozważenia następujących kwestii:
- Który test należy zastosować?
- Jakie parametry reologiczne należy zmierzyć?
- Jakie warunki testowe należy zastosować?
- Jak interpretować uzyskane wyniki?
- Co oznaczają dane?
Odpowiedzi na takie pytania nie zawsze są łatwe, dlatego też podczas opracowywania platformy reometru Kinexus Prime zwrócono szczególną uwagę na to, aby testy reologiczne były łatwo dostępne dla początkujących, a jednocześnie zapewniały zaawansowaną funkcjonalność i elastyczność doświadczonym użytkownikom. Zostało to osiągnięte dzięki oprogramowaniu rSpace, które wykorzystuje podejście standardowej procedury operacyjnej (SOP) i wbudowaną inteligencję, aby zapewnić wsparcie w każdym aspekcie procesu pomiarowego; poprzez załadunek próbki, pomiar, analizę i interpretację wyników. Oprócz wszystkich standardowych testów reologicznych, istnieje również zbiór dedykowanych pomiarów rSolution do analizy porównawczej wydajności i właściwości materiału w odniesieniu do tekstury, zachowania podczas rozprowadzania, granicy plastyczności, charakterystyki dostarczania produktu, stabilności formulacji, a nawet testów przyczepności.
Podsumowując, reologia jest zarówno praktycznym, jak i ważnym narzędziem recepturowania, które może zapewnić istotny wgląd w mikrostrukturę produktu i jego wydajność. Kluczem do sukcesu jest wiedza o tym, który test zastosować i jak wykonać odpowiednie pomiary, w czym mogą pomóc specjaliści ds. reologii z NETZSCH.
Dowiedz się więcej o naszej ofercie reometrów kapilarnych i rotacyjnych large:
