Introdução
As geometrias que criam um perfil de taxa de cisalhamento uniforme, como os sistemas de cone/placa e cilíndricos, são preferidas para medições rotacionais porque levam a valores absolutos de viscosidade de cisalhamento. A taxa de cisalhamento e 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 cisalhamento aplicadas na amostra são claramente definidas usando a lacuna de medição com o deslocamento e o torque, respectivamente.
Entretanto, uma ampla variedade de materiais não pode ser medida com essas geometrias, por exemplo, se ocorrer sedimentação ou se a amostra contiver partículas de tamanho large. Nesses casos, a determinação da viscosidade ainda é possível usando uma geometria "relativa", assim chamada porque o perfil da taxa de cisalhamento não é totalmente uniforme.
A Figura 1 mostra uma dessas geometrias. A esfera orbital dupla foi desenvolvida para medições em materiais de construção que geralmente contêm large partículas.
As medições realizadas em duas amostras com a esfera orbital dupla e o mesmo dispositivo podem ser comparadas entre si. Entretanto, deve-se ter em mente que elas não são 100% corretas devido ao campo de cisalhamento não uniforme aplicado.
Na discussão a seguir, uma medição realizada com uma geometria absoluta é comparada a uma realizada com a esfera orbital dupla.
Parâmetros de medição
Uma medição rotacional (viscosidade) foi realizada em uma tinta de parede com a esfera orbital dupla (geometria relativa) e um sistema de cone/placa (geometria absoluta).
As condições usadas para os testes estão resumidas na tabela 1.
Para todos os reômetros, as constantes de geometria são usadas como fatores de conversão, considerando os parâmetros do instrumento, como torque e deslocamento, e convertendo-os em 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 e taxa de cisalhamento. Para o cone e a placa, essas constantes são bem definidas1. Para uma geometria relativa, como a esfera orbital dupla, um procedimento alternativo2 é usado para gerar uma concordância próxima à geometria absoluta.
1 Macosko CW: Rheology Concepts, Principles and Applications, Wiley-VCH (1992)
2 Duffy JJ, Hill AJ, Murphy SH: Simple method for determining stress and strain constants for non-standard measuring systems on a rotational rheometer, Appl. Rheol. 25 (2015) 42670
Tabela 1: Condições de teste
| Amostra | Tinta para parede | |
| Dispositivo | Kinexus ultra + | |
| Geometria | Absoluta: CP1/40 (placa cônica, diâmetro: 40 mm, ângulo do cone: 1°) | Esfera orbital dupla |
| Folga | 26 μm | 1 mm (Distância entre as esferas e o fundo do copo) |
| Taxa de cisalhamento | 0.1 a 100 s-1 | |
Resultados da medição
A Figura 2 exibe as curvas resultantes das duas medições durante a medição de viscosimetria de estado estável entre 0,1 e 100 s-1.
As curvas mostram uma boa concordância entre os valores de viscosidade de cisalhamento obtidos com a esfera orbital dupla e os valores resultantes da medição com o sistema cone/placa ao longo das três décadas de taxa de cisalhamento.
Conclusão
Uma geometria absoluta, como uma geometria de cone/placa, é a primeira opção para obter valores de viscosidade de cisalhamento. No entanto, se uma amostra for muito instável, ou seja, se ocorrer sedimentação ou separação, ou se a amostra contiver large partículas, uma geometria absoluta não é adequada, pois os valores de viscosidade de cisalhamento não são representativos. A esfera orbital dupla produz informações mais consistentes e representativas sobre a viscosidade da amostra durante o teste reológico. Neste exemplo, foi demonstrado que as medições com a geometria de esfera orbital dupla fornecem valores representativos de viscosidade de cisalhamento de um material.