Introdução
Ao fazer medições reológicas de cisalhamento em líquidos estruturados, em especial suspensões, emulsões ou espumas, há uma grande probabilidade de que a medição seja afetada por um fenômeno conhecido como "deslizamento de parede". O deslizamento da parede geralmente resulta de um esgotamento local da fase dispersa perto das paredes da geometria, formando efetivamente uma camada de lubrificação na superfície. Como consequência, as propriedades reológicas em massa não estão mais sendo medidas com precisão, o que leva a uma subestimação da viscosidade real.
Um efeito semelhante pode ser observado na medição de materiais sólidos, onde não há atrito suficiente entre a amostra e a parede para suportar 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.
O deslizamento da parede pode ser neutralizado de várias maneiras durante o teste em um reômetro rotacional, principalmente pelo uso de geometrias rugosas ou serrilhadas que efetivamente levam o movimento da geometria para a maior parte da amostra e, assim, maximizam o contato amostra-amostra às custas das interações amostra-parede. Para sistemas de copo e bobina, também podem ser utilizadas palhetas e geometrias estriadas.
A Figura 2 mostra a consequência do deslizamento de uma suspensão de partículas concentradas, conforme medido usando placas paralelas lisas. largeA aparente "perna de cachorro" na curva de fluxo é uma característica conhecida do deslizamento da parede que, nesse caso, pode ser eliminada pelo uso de placas serrilhadas.
Para ocorrências mais sutis de deslizamento de parede, é menos fácil confirmar sua presença, a menos que as medições sejam feitas com placas lisas e serrilhadas ou rugosas, embora, em muitos casos, o usuário possa não ter os dois tipos de geometria disponíveis para essa comparação.
Nesses casos, a evidência de deslizamento pode ser obtida por meio da realização de medições controladas por 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 em diferentes intervalos. Se ocorrer deslizamento, a velocidade de deslizamento Vs dependerá apenas 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 cisalhamento aplicada σ, mas não da lacuna. Por outro lado, a diferença de velocidade na amostra, que é usada para calcular a taxa de cisalhamento, dependerá tanto da folga quanto 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 cisalhamento. Assim, variando a lacuna h e mantendo 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 σ constante, é possível determinar a velocidade de deslizamento e a taxa de cisalhamento real usando a Equação 1.
V é a velocidade da placa superior
-γapp é a taxa de cisalhamento medida
-γ é a taxa de cisalhamento real
Isso é feito plotando a taxa medida -γapp contra 1/h, o que deve resultar em uma linha reta com gradiente 2Vs e interceptação γ-.
Em alguns casos, foram observados valores negativos para a taxa de cisalhamento real, que foram atribuídos a erros de carga, precisão da fenda e propriedades do material dependentes da fenda. Consequentemente, é preferível trabalhar em larger gaps, onde esses erros serão minimizados.
Experimental
- Neste experimento, uma loção corporal e um gel de banho foram avaliados para determinar a extensão do deslizamento da parede durante uma medição reológica.
- As medições do reômetro rotacional foram feitas usando o reômetro rotacional Kinexus com um cartucho de placa Peltier e um sistema de medição de placa paralela rugosa1, e usando sequências padrão pré-configuradas no software rSpace.
- Uma sequência de carregamento padrão foi usada para garantir que ambas as amostras fossem submetidas a um protocolo de carregamento consistente e controlável.
- Todas as medições de reologia foram realizadas a 25°C.
- A sequência pré-configurada permitiu que as medições fossem feitas consecutivamente em vários intervalos entre 1,2 e 0,9 mm usando uma 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 constante aplicada de 50 Pa para o creme para a pele e 10 Pa para o gel de banho.
- A taxa de cisalhamento medida foi então automaticamente plotada em relação à lacuna inversa e um modelo de regressão linear foi ajustado. A velocidade de deslizamento e a taxa de cisalhamento real foram estimadas a partir do gradiente e da interceptação, respectivamente.
Resultados e discussão
A Figura 3 mostra o plots da viscosidade de cisalhamento em relação à lacuna. Enquanto o gel de banho mostra uma viscosidade relativamente constante em cada abertura, o creme para a pele mostra um leve gradiente com viscosidades mais baixas registradas em smallaberturas que podem ser atribuídas ao deslizamento da parede. Para estimar a velocidade de deslizamento, a taxa de cisalhamento medida foi plotada em relação à lacuna inversa, de acordo com a Equação 1. Um modelo de ajuste linear (y = mx+ c) foi aplicado aos dados com o gradiente da curva igual a 2Vs e a interceptação igual à taxa de cisalhamento real.
Para o creme para a pele, a velocidade de deslizamento foi estimada em 1,3 mm/s e a taxa de cisalhamento real em 1,016 s-1. Isso é muito menor do que os valores medidos (aparentes) da taxa de cisalhamento entre 3-4 s-1, sugerindo um grau significativo de deslizamento da parede. Consequentemente, para testes futuros, seria aconselhável usar placas ásperas ou serrilhadas para essa amostra específica.
Para o gel de banho, a velocidade de deslizamento foi estimada em apenas 0,08 mm/s com uma taxa de cisalhamento real de 0,68 s-1 em comparação com o valor aparente de aproximadamente 0,76 s-1. Essa diferença está dentro da faixa de erro provável associada ao teste e, portanto, pode-se considerar que o gel de banho não apresenta deslizamento nessas condições de medição.
Conclusão
Um gel de banho e um creme para a pele foram testados em várias lacunas para avaliar a velocidade de deslizamento na interface parede-amostra. O creme para a pele apresentou deslizamento significativo da parede, enquanto o gel de banho foi insignificante. Portanto, esse teste pode ser usado para estimar o grau de deslizamento para um material e uma condição de teste específicos e indicar se é necessário o uso de geometrias rugosas ou perfiladas.
Observe...
que o teste deve ser realizado com uma combinação de geometria de placa paralela lisa.