Introducere
Geometriile care creează un profil uniform al vitezei de forfecare, cum ar fi conul/placa și sistemele cilindrice, sunt preferate pentru măsurătorile rotaționale, deoarece conduc la valori absolute ale vâscozității de forfecare. Viteza de forfecare și tensiunea de forfecare aplicate probei sunt clar definite utilizând spațiul de măsurare cu deplasarea și, respectiv, cuplul.
Cu toate acestea, o mare varietate de materiale nu pot fi măsurate cu astfel de geometrii, de exemplu, dacă are loc sedimentarea sau dacă proba conține particule de dimensiunea large. În aceste cazuri, determinarea vâscozității este totuși posibilă utilizând o geometrie "relativă", denumită astfel deoarece profilul vitezei de forfecare nu este complet uniform.
Figura 1 prezintă una dintre aceste geometrii. Bila orbitală dublă a fost dezvoltată pentru măsurători pe materiale de construcție care conțin adesea particule large.
Măsurătorile efectuate pe două probe cu bila orbitală dublă și același dispozitiv pot fi comparate între ele. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că acestea nu sunt 100% corecte din cauza câmpului de forfecare neuniform aplicat.
În discuția următoare, o măsurare efectuată cu o geometrie absolută este comparată cu una efectuată cu bila orbitală dublă.
Parametrii de măsurare
S-a efectuat o măsurare rotațională (vâscozitate) pe o vopsea de perete cu bila orbitală dublă (geometrie relativă) și un sistem con/placă (geometrie absolută).
Condițiile utilizate pentru teste sunt rezumate în tabelul 1.
Pentru toate reometrele, constantele geometrice sunt utilizate ca factori de conversie, luând parametrii instrumentului, cum ar fi cuplul și deplasarea, și transformându-i în tensiune și rată de forfecare. Pentru con și placă, aceste constante sunt bine definite1. Pentru o geometrie relativă, cum ar fi bila orbitală dublă, se utilizează o procedură alternativă2 pentru a genera o concordanță strânsă cu geometria absolută.
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
Tabelul 1: Condiții de testare
| Mostră | Vopsea de perete | |
| Dispozitiv | Kinexus ultra + | |
| Geometrie | Absolut: CP1/40 (placă conică, diametru: 40 mm, unghiul conului: 1°) | Bilă orbitală dublă |
| Gap | 26 μm | 1 mm (Distanța dintre bile și fundul cupei) |
| Rata de forfecare | 0.1 până la 100 s-1 | |
Rezultatele măsurătorilor
Figura 2 prezintă curbele rezultate din cele două măsurători în timpul măsurătorii viscometrice în regim staționar între 0,1 și 100 s-1.
Curbele arată o bună concordanță între valorile vâscozității de forfecare obținute cu bila orbitală dublă și cele provenite din măsurarea cu sistemul con/placă pe parcursul celor trei decenii de viteză de forfecare.
Concluzie
O geometrie absolută, cum ar fi o geometrie conică/placă, este prima alegere pentru obținerea valorilor vâscozității de forfecare. Cu toate acestea, dacă o probă este foarte instabilă, adică se produce sedimentare sau separare, sau dacă proba conține particule large, o geometrie absolută nu este adecvată, deoarece valorile vâscozității de forfecare nu sunt reprezentative. Bila orbitală dublă produce informații mai consistente și mai reprezentative cu privire la vâscozitatea probei în timpul testării reologice. În acest exemplu, s-a demonstrat că măsurătorile cu geometria bilei orbitale duble furnizează valori reprezentative ale vâscozității de forfecare a unui material.