Introdução
Muitos fluidos complexos, como polímeros formadores de rede, mesofases de surfactantes e emulsões concentradas, não fluem até que a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão aplicada exceda um determinado valor crítico, conhecido como EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de escoamento. Diz-se que os materiais que apresentam esse comportamento estão exibindo um comportamento de fluxo de escoamento. A EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de escoamento é, portanto, definida como a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão que deve ser aplicada à amostra antes que ela comece a fluir. Abaixo da EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de escoamento, a amostra se deformará elasticamente (como esticar uma mola); acima da Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento, a amostra fluirá como um líquido.
A maioria dos fluidos com Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento pode ser considerada como um esqueleto estrutural que se estende por todo o volume do sistema. A força do esqueleto é governada pela estrutura da fase dispersa e suas interações. Normalmente, a fase contínua tem baixa viscosidade; no entanto, frações de alto volume de uma fase dispersa podem aumentar a viscosidade em mil vezes e induzir um comportamento sólido em repouso.
Quando um fluido complexo que apresenta comportamento de rendimento é cisalhado a baixas taxas de cisalhamento, na faixa entre 0,01 e 0,1 s-1 e abaixo de sua tensão crítica, o sistema é submetido a endurecimento por trabalho. Isso é característico do comportamento sólido e resulta de elementos elásticos sendo esticados no campo de cisalhamento. Quando esses elementos elásticos se aproximam de sua tensão crítica, a estrutura começa a se romper, causando afinamento por cisalhamento (amolecimento da tensão) e subsequente fluxo. Isso coincide com um valor de pico na tensão de cisalhamento, que é igual à Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento. Isso está representado na Figura 1.
A Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento é definida como a tensão que deve ser aplicada à amostra antes que ela comece a fluir.
Normalmente, uma baixa taxa de cisalhamento é empregada nesses testes para levar em conta as propriedades de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento do tempo do material, embora diferentes taxas de cisalhamento possam ser empregadas dependendo da aplicação de interesse. Os processos rápidos, como a distribuição, ocorrem em escalas de tempo curtas, o que corresponde a taxas de cisalhamento mais altas, enquanto a estabilidade à sedimentação/cremação ocorre em tempos mais longos e é melhor avaliada com taxas de cisalhamento mais baixas. Como a Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento é geralmente uma propriedade dependente do tempo, os valores medidos podem ser diferentes. Uma taxa de cisalhamento de 0,01 s-1 é, no entanto, comumente usada nesse tipo de teste e foi constatada uma boa concordância com outros métodos de Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento, como o teste de fluência [1].
Esta nota de aplicação mostra a metodologia e os dados de um teste de crescimento de tensão para uma loção corporal.
Experimental
- Um produto comercial de loção corporal foi escolhido para análise.
- As medições do reômetro rotacional foram feitas usando um reômetro Kinexus com um cartucho de placa Peltier e um sistema de medição de placas paralelas rugosas de 40 mm (para evitar o deslizamento da amostra nas superfícies da geometria)2 e utilizando sequências padrão pré-configuradas no software rSpace.
- A posição de cisalhamento para a geometria da placa paralela foi definida como 100% no software rSpace (usando o banco de dados de geometria) para medir a tensão no início da produção.
- Uma sequência de carregamento padrão foi usada para garantir que a amostra fosse submetida a um protocolo de carregamento consistente e controlável.
- Um único teste de taxa de cisalhamento foi realizado a uma taxa de cisalhamento de 0,01 s-1, e a evolução da tensão em função do tempo foi medida.
- Os dados foram analisados usando uma análise de pico para determinar a tensão de rendimento.
- Todas as medições reológicas foram realizadas a 25°C.
Resultados e discussão
A Figura 2 mostra uma curva de tensão versus tempo para a amostra de loção corporal. A tensão originalmente se acumula à medida que a deformação é aumentada e atinge um valor de pico na deformação crítica, que é igual à Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento.
Tabela 1: Resultados da análise de pico da curva de evolução da tensão para a amostra de loção corporal
| Descrição da amostra | Loção corporal pura |
|---|---|
| Nome do experimento | determinação da Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento por crescimento de tensão |
| Nome da ação | análise da Tensão de escoamentoA tensão de escoamento é definida como a tensão abaixo da qual não ocorre fluxo; comporta-se literalmente como um sólido fraco em repouso e como um líquido quando escoado.tensão de escoamento Índice de pontos |
| Índice de pontos | 1 |
| Tensão de cisalhamento (Pa) | 75.42 |
Viscosidade de cisalhamento (Pas) | 7.53E+003 |
Esse valor de pico é determinado automaticamente a partir de uma análise de pico e relatado no software rSpace em forma de tabela, conforme mostrado na Tabela 1. O valor de tensão de escoamento relatado para essa loção corporal é de 75,4 Pa e verificou-se que isso ocorre em uma deformação de aproximadamente 0,5 (50%).
Conforme mencionado na introdução, para alguns materiais, a tensão de escoamento medida pode ser dependente da taxa de cisalhamento, especialmente quando ocorre um RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento estrutural significativo com o tempo. Nesses casos, uma tensão de escoamento mais alta será observada para taxas de cisalhamento mais altas, pois há menos tempo para a estrutura relaxar.
Por exemplo, o mesmo teste de crescimento de tensão realizado na mesma loção para o corpo a uma taxa de cisalhamento de 0,1 s-1 em vez de 0,01 s-1 apresentou uma tensão de escoamento de 82 Pa.
Conclusão
O crescimento da tensão é um teste rápido e preciso para determinar a tensão de rendimento de um material. No entanto, é importante empregar uma taxa de cisalhamento constante para testes comparativos, pois taxas de cisalhamento diferentes podem gerar resultados diferentes, dependendo do comportamento de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento do material que está sendo testado.
Observe que ...
que o teste pode ser realizado com cone e placa ou geometria de placa paralela, sendo a última preferida para dispersões e emulsões com large tamanhos de partículas. Esses tipos de materiais também podem exigir o uso de geometrias serrilhadas ou rugosas para evitar artefatos relacionados ao deslizamento na superfície da geometria.