Sfaturi și trucuri
Reologie - Cum să Select Geometria de măsurare adecvată
Reometrele pot măsura vâscozitatea și vâscoelasticitatea unui material prin aplicarea unei game de deformări prin forfecare.
În termeni simpli, vâscozitatea unui material reprezintă rezistența sa la curgere, iar viscoelasticitatea poate explica dacă un material se comportă mai degrabă ca un lichid ("vâscos") sau ca un solid ("elastic"). Aceste informații îi pot ajuta pe oamenii de știință din cercetare și dezvoltare, de exemplu, să determine dacă un medicament intravenos poate fi injectat sau dacă o doză orală poate fi înghițită și chiar dacă este probabil să fie o dispersie stabilă în timp pentru a preveni supradozarea. De asemenea, se utilizează în mediile QC pentru a evalua dacă un material îndeplinește sau nu criterii importante de performanță.
Seria Kinexus
Seria de reometre Kinexus sunt reometre rotaționale de top. Aceste reometre dispun de un rulment de aer personalizat care le face incredibil de sensibile la diferențele de material small. Capacitățile lor de sensibilitate la cuplu sunt chiar mai bune decât echivalentul scăpării unei gene pe instrument! Ce înseamnă acest lucru în practică? Vă permite să măsurați cu ușurință materialele în condiții de "repaus". Prin urmare, putem determina dacă produsele vor fi stabile după ce au stat în sticlă pe raft, adică termenul lor de valabilitate.
Alegerea geometriei
Selecția geometriei de măsurare este deliberat extinsă. Aceasta pentru a vă asigura că dispuneți de un instrument de măsurare adecvat atât pentru tipul de test pe care doriți să îl efectuați, cât și pentru natura probei dumneavoastră. Categoriile de geometrii standard sunt: sisteme de plăci (plăci paralele, conuri și plăci) și sisteme de cilindri (cupe și bobițe).
Plăci paralele
Aceste seturi simple de plăci plate superioare și inferioare sunt disponibile în diferite materiale, diametre și finisaje de suprafață și sunt incredibil de versatile.
- Dimensiuni - de la 4 mm la 60 mm în diametru ca standard. Această gamă largă de dimensiuni este disponibilă pentru a se adapta la diferite vâscozități. Geometriile mai mici (<25 mm) sunt potrivite pentru probe cu vâscozitate ridicată (> 10 Pa-s), iar geometriile mai mari (>50 mm) sunt pentru materiale cu vâscozitate scăzută (<0,1 Pa-s).
- Finisarea suprafeței - poate fi netedă, rugoasă (sablată) sau zimțată. Sunt disponibile diferite finisaje de suprafață pentru a acomoda acele probe încăpățânate! Emulsiile și suspensiile, de exemplu, pot fi predispuse la alunecare. Acest lucru se manifestă ca o scădere a vâscozității în timpul măsurării vitezei de forfecare. Dacă observați o scădere bruscă a vâscozității și suspectați o alunecare, treceți la utilizarea unei suprafețe rugoase (a se vedea figura 2) pentru probele respective. Pentru a încuraja materialul să curgă, asigurați o aderență suplimentară folosind o interfață de suprafață modificată.
- Distanța de măsurare - poate fi modificată cu plăci paralele. Această caracteristică flexibilă înseamnă că spațiile pot fi adaptate pentru a se potrivi cu vâscozitatea probelor (de exemplu, spații mai mici pentru probe cu vâscozitate mai scăzută) și pentru a obține diferite rate de forfecare. Spațiile mai mici supun probele la rate de forfecare mai mari (pentru aceeași viteză unghiulară), în timp ce spațiile mai mari vor obține doar rate de forfecare mai mici. Ca un compromis pentru diferența modificabilă cu aceste sisteme de măsurare, se aplică o rată medie de forfecare probei și, prin urmare, rezultatele nu sunt absolute (ca în cazul conurilor și al plăcilor). În plus, ca regulă generală, dacă sunt prezente particule, select un spațiu de măsurare de cel puțin 10 ori mai mare decât cele mai mari particule. Acest lucru este menit să prevină blocarea particulelor în timpul măsurării, ceea ce va cauza artefacte în rezultate.
- Materiale - geometriile standard oferite sunt fabricate din oțel inoxidabil (SS316L), care este perfect pentru majoritatea mediilor de laborator, deoarece sunt compatibile cu o gamă largă de tipuri de probe și pot fi ușor curățate cu solvenți. Cu toate acestea, în unele situații, atunci când se lucrează cu probe acide, o geometrie polimerică poate fi mai potrivită. De exemplu, pot fi selectate geometrii PEEK și acrilice (a se vedea figura 3). Avantajul suplimentar este că acestea sunt mai ușoare și, prin urmare, utile pentru măsurătorile de oscilații de înaltă frecvență pe probe cu vâscozitate scăzută. În plus, sunt disponibile și geometrii din titan, aluminiu și oțel hastelloy.
Conuri și plăci
Combinațiile con și placă constau dintr-o placă inferioară plată cu o geometrie superioară în formă de con și sunt disponibile într-o varietate de materiale și finisaje de suprafață, de exemplu, rugoase pentru a preveni alunecarea probei. Vârful conului este trunchiat și toate măsurătorile cu aceste geometrii sunt efectuate la o distanță stabilită (controlată automat de software). Acest lucru permite măsurarea vâscozității absolute, astfel încât, oriunde se află proba pe suprafața acestui con, aceasta va fi supusă aceleiași viteze de forfecare - un avantaj semnificativ față de geometria cu plăci paralele.
- Unghiurile conului - unghiul geometriei superioare poate varia de obicei de la 0,5° la 4°. Selecția vă permite să select alegerea conului pentru a obține diferite rate de forfecare. Cu cât unghiul conului este mai mic, cu atât este mai mare rata de forfecare realizabilă. Cu toate acestea, prezența particulelor (și dimensiunea acestora) trebuie încă luată în considerare. Conul și plăcile au un spațiu de măsurare fix (nominal); pentru un con de 1°, spațiul este de 30 microni; 70 microni pentru conurile de 2° și 150 microni pentru 4°. Particulele trebuie să fie de cel puțin 10 ori mai mici decât aceste spații pentru a preveni blocarea lor la vârful geometriei. Aceasta poate fi o limitare deosebită pentru utilizarea conurilor cu dispersii de particule, având în vedere decalajul de trunchiere small, iar geometriile cu plăci sunt mai potrivite pentru probele foarte pline, deoarece decalajul de măsurare poate fi modificat pentru a ține cont de acest lucru. Dacă nu sunt prezente particule (sau particule foarte small ), atunci nu vă faceți griji!
Cupe și Bobs
Geometriile cu cupă și bob sunt pur și simplu o cupă inferioară pentru a găzdui proba și un bob superior pentru a o măsura. La fel ca celelalte sisteme de măsurare, există opțiuni pentru finisaje de suprafață și materiale diferite. Acestea sunt utile pentru probele cu vâscozitate redusă deoarece există o suprafață suplimentară care le face mai sensibile. Spațiul relativ large dintre bob-ul superior și peretele cupei inferioare este avantajos dacă probele au particule mai mari, deoarece nu se vor bloca. Cu toate acestea, în cazul materialelor cu vâscozitate redusă măsurate cu un spațiu mai mare, trebuie să se acorde atenție apariției fluxului Taylor (fără forfecare) care afectează rezultatele. Aceasta poate fi detectată printr-o creștere falsă a vâscozității la viteze de forfecare mai mari. Cupele pot fi selectate cu semne de umplere pentru a facilita încărcarea probei și cu funduri detașabile pentru a permite o curățare mai ușoară între măsurători, deși acest lucru nu este la fel de simplu ca și curățarea unei plăci plate inferioare, astfel încât trebuie să se ia în considerare cât de ușor sunt de curățat probele.
- Finisarea suprafeței - pentru eșantioanele alunecoase se pot utiliza, de asemenea, o cupă și un bob rugos (sablat) sau canelat ("dinți" piramidali pătrați de ~1 mm). Dacă în eșantion sunt prezente particule și are loc sedimentarea, un bob spiralat poate ajuta la încetinirea/prevenirea sedimentării dispersiei în timpul măsurării
. Dacă dispersia este foarte instabilă, atunci utilizarea unei palete va fi mai eficientă (a se vedea figura 1). - Instrumente cu palete - sunt utile pentru măsurarea probelor cu structuri foarte delicate, cum ar fi spumele sau solidele moi cu o Tensiunea de cedareTensiunea de cedare este definită ca fiind tensiunea sub care nu se produce nicio curgere; literalmente, se comportă ca un solid slab în repaus și ca un lichid atunci când este cedat.tensiune de curgere, cum ar fi iaurtul. Forma paletei (a se vedea figura 1) se pretează la felierea probei fără a perturba/distruge prea mult din structură înainte de măsurare (în comparație cu un bob solid).
- Spațiu dublu - pentru probele cu vâscozitate extrem de scăzută, aceste geometrii sunt o opțiune bună. După cum se poate observa (figura 4), bobina superioară este goală, oferind o suprafață de măsurare suplimentară și, în consecință, o sensibilitate îmbunătățită. Utilizarea acestor geometrii este recomandată pentru probe mai volatile la temperaturi ridicate, datorită cerințelor de volum relativ large (pentru probe relativ volatile la temperaturi ridicate, gap-ul dublu trebuie utilizat cu o capcană pentru solvenți).
Întrebări pe care să ți le pui
Nu există o regulă strictă pentru selectarea unei geometrii, deoarece acest articol evidențiază o serie de factori care ar putea intra în joc. Dar atunci când luați în considerare o nouă probă și selectarea geometriei, întrebați-vă:
Care este vâscozitatea generală a probei mele?
- Dacă aveți o vâscozitate scăzută asemănătoare apei, select o geometrie con/placă sau placă/placă cu diametrul large (>50 mm).
- Dacă aveți un lichid care curge liber (de exemplu, gel de duș), o geometrie de dimensiunea medium va funcționa bine (40 mm.)
- Dacă aveți o probă foarte rigidă și groasă (melasă), ar trebui selectată o geometrie small (<40 mm).
- Dacă aveți o probă foarte puțin vâscoasă sau volatilă, luați în considerare utilizarea unei cupe și a unui bob sau a unui spațiu dublu. Pentru probele care se evaporă, trebuie utilizată o capcană pentru solvent.
Am particule în probele mele?
- Dacă răspunsul este da, de ce mărime? Spațiul de măsurare trebuie să fie de cel puțin 10 ori mai mare decât cea mai mare dimensiune a particulelor, care poate fi modificată pentru plăci paralele.
- De asemenea, trebuie avute în vedere sistemele cu cupă și bob, în special în cazul probelor care se sedimentează, pentru care sunt avantajoase boburile cu caneluri circulante.
Care este compoziția probei mele?
- Proba mea este predispusă la alunecare? Emulsiile sau dispersiile concentrate pot aluneca pe geometriile netede. Luați în considerare utilizarea unui finisaj de suprafață degroșat sau zimțat (pentru plăci) și degroșat sau canelat (pentru bobi).
- Eșantionul meu are o structură delicată? Un instrument cu palete poate fi utilizat pe probe precum spume sau solide moi pentru măsurarea tensiunii de curgere.
- Proba mea este agresivă? Probele acide pot fi măsurate cu materiale PEEK polimerice în schimb.
Începeți cu aceste întrebări simple și analizați rezultatele. Kinexus este foarte tolerant și furnizează informații suplimentare pentru a oferi utilizatorilor încrederea că au selectat geometria corectă. Caracteristica sa inteligentă de a putea trece cu ușurință la o geometrie diferită și recunoașterea automată vor face ca testarea noilor probe să fie distractivă și fără efort!