Inledning
Geometrier som skapar en enhetlig skjuvhastighetsprofil, t.ex. kon/platta och cylindriska system, föredras för rotationsmätningar eftersom de leder till absoluta värden på skjuvviskositeten. Den skjuvhastighet och skjuvspänning som appliceras på provet definieras tydligt med hjälp av mätgapet med förskjutningen respektive vridmomentet.
En mängd olika material kan dock inte mätas med sådana geometrier, t.ex. om sedimentering sker eller om provet innehåller partiklar av storleken large. I dessa fall är det fortfarande möjligt att bestämma viskositeten med hjälp av en "relativ" geometri, som kallas så eftersom skjuvhastighetsprofilen inte är helt enhetlig.
Figur 1 visar en av dessa geometrier. Den dubbla orbitalkulan utvecklades för mätningar på byggmaterial som ofta innehåller large partiklar.
Mätningar som utförs på två prover med den dubbla orbitalkulan och samma anordning kan jämföras med varandra. Man bör dock komma ihåg att de inte är 100 % korrekta på grund av det ojämna skjuvfält som appliceras.
I följande diskussion jämförs en mätning som utförts med en absolut geometri med en mätning som utförts med den dubbla orbitalkulan.
Mätning av parametrar
En rotationsmätning (viskositet) utfördes på en väggfärg med den dubbla orbitalkulan (relativ geometri) och ett kon/plåtsystem (absolut geometri).
De förhållanden som användes för testerna sammanfattas i tabell 1.
För alla reometrar används geometrikonstanter som omvandlingsfaktorer, som tar instrumentparametrar som vridmoment och förskjutning och omvandlar dem till spänning och skjuvhastighet. För konen och plattan är dessa konstanter väldefinierade1. För en relativ geometri, t.ex. den dubbla orbitalkulan, används en alternativ procedur2 för att skapa en nära överensstämmelse med den absoluta geometrin.
1 Macosko CW: Rheology Concepts, Principles and Applications, Wiley-VCH (1992)
2 Duffy JJ, Hill AJ, Murphy SH: Simple method for determining StressSpänning definieras som en kraftnivå som appliceras på ett prov med ett väldefinierat tvärsnitt. (Spänning = kraft/area). Prover med cirkulärt eller rektangulärt tvärsnitt kan komprimeras eller sträckas. Elastiska material som gummi kan sträckas upp till 5 till 10 gånger sin ursprungliga längd.stress and strain constants for non-standard measuring systems on a rotational rheometer, Appl. Rheol. 25 (2015) 42670
Tabell 1: Testförhållanden
| Provtagning | Väggfärg | |
| Enhet | Kinexus ultra + | |
| Geometri | Absolut: CP1/40 (konplatta, diameter: 40 mm, konvinkel: 1°) | Dubbla orbitala kulor |
| Spalt | 26 μm | 1 mm (Avstånd mellan kulorna och botten på koppen) |
| Skjuvningshastighet | 0.1 till 100 s-1 | |
Resultat av mätning
Figur 2 visar de resulterande kurvorna från de två mätningarna under viskosimetrimätningen i stationärt tillstånd mellan 0,1 och 100 s-1.
Kurvorna visar god överensstämmelse mellan de skjuvviskositetsvärden som erhållits med den dubbla orbitalkulan och de som härrör från mätningen med kon/platta-systemet under de tre decennierna av skjuvhastighet.
Slutsats
En absolut geometri, t.ex. en kon/plattgeometri, är förstahandsvalet för att erhålla värden för skjuvviskositet. Men om ett prov är mycket instabilt, dvs. om sedimentering eller separation förekommer, eller om provet innehåller large partiklar, är en absolut geometri inte lämplig eftersom värdena för skjuvviskositet inte är representativa. Den dubbla orbitalkulan ger mer konsekvent och representativ information om provets viskositet under reologisk testning. I det här exemplet visades att mätningar med den dubbla orbitala kulgeometrin ger representativa skjuvviskositetsvärden för ett material.