Introdução
A ampla gama de geometrias de medição, disponível com o reômetro rotacional Kinexus, permite a caracterização reológica de uma grande variedade de materiais em várias aplicações. Algumas aplicações exigem volumes de small, por exemplo, no setor farmacêutico, em que os materiais geralmente são caros e testados em quantidades limitadas. Esse volume limitado de amostras pode estar associado a aplicações que exigem altas taxas de cisalhamento, por exemplo, para pulverização.
Sistema Mooney Ewart
O sistema Mooney Ewart (figura 1) é uma geometria especial de bobina de copo usada para aplicações que combinam small quantidades de amostras com altas taxas de cisalhamento. A amostra é colocada no espaço anular entre dois cilindros de geometria definida. Enquanto o cilindro externo (copo) está parado, o cilindro interno coaxial (bobina) gira em uma velocidade definida. O espaço é menor do que em outros sistemas de copo e bobina. Isso tem duas vantagens:
- É possível obter taxas de cisalhamento mais altas
- São necessários volumes de amostra menores
Condições de medição
A seguir, são comparadas as medições realizadas com uma geometria de cone e placa e com o sistema Mooney Ewart. O material testado é um óleo de silicone com viscosidade conhecida.
Tabela 1: Parâmetros de medição
| Geometria | CP1/40 (cone/placa, cone: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.5 a 1 ml |
| Temperatura: 25°C | 25°C | |
| Taxa de cisalhamento | 1 a 10.000 s-1 | |
Resultados da medição
A Figura 2 mostra as curvas de viscosidade de cisalhamento resultantes das duas medições em comparação com a curva esperada do óleo de silicone. Na faixa de taxa de cisalhamento de até 1.000 s-1, ambas as medições produzem os mesmos valores de viscosidade de cisalhamento (diferença entre o valor medido e o especificado inferior a 2%).
Depois disso, a curva de viscosidade de cisalhamento obtida com a geometria de cone/placa indica um comportamento de afinamento por cisalhamento. Isso se deve ao aumento da temperatura da amostra causado pelo aquecimento por cisalhamento. Em contraste, a curva obtida com o sistema Mooney Ewart reflete ainda mais o comportamento newtoniano esperado da amostra. A partir de 6.300 s-1, o fluxo laminar torna-se instável devido às forças centrífugas, resultando em um fluxo secundário (vórtice de Taylor). Isso leva a um aumento aparente na viscosidade de cisalhamento.
Essa comparação das curvas de viscosidade de cisalhamento registradas com as duas geometrias demonstra a faixa de taxa de cisalhamento expandida obtida com o sistema Ewart Mooney em comparação com a obtida com a geometria de cone/placa.
Conclusão
As medições reológicas em um sistema de cone/placa geralmente são limitadas a uma faixa específica de taxa de cisalhamento devido ao esvaziamento da fenda em altas taxas de cisalhamento. As aplicações relacionadas a taxas de cisalhamento mais altas exigem outro método, por exemplo, o reômetro capilar Rosand. Nesse caso, são possíveis taxas de cisalhamento de até 1.000.000 s-1. No entanto, elas exigem uma quantidade maior de material. Uma solução para expandir a faixa de taxa de cisalhamento para baixos volumes de amostra é trabalhar com o sistema Ewart Mooney no reômetro rotacional Kinexus.