Inledning
Det breda utbudet av mätgeometrier som finns tillgängliga med Kinexus rotationsreometer möjliggör reologisk karakterisering av en mängd olika material i olika applikationer. Vissa tillämpningar kräver small volymer, t.ex. inom läkemedelsindustrin, där materialen ofta är dyra och testas i begränsade kvantiteter. Denna begränsade provvolym kan vara förknippad med tillämpningar som kräver höga skjuvhastigheter, t.ex. för sprutning.
Mooney Ewart System
Mooney Ewart-systemet (fig. 1) är en speciell geometri som används för applikationer som kombinerar small provmängder med höga skjuvhastigheter. Provet placeras i det ringformade utrymmet mellan två cylindrar med definierad geometri. Medan den yttre cylindern (koppen) är stillastående roterar den koaxiala inre cylindern (bob) med en definierad hastighet. Spalten är mindre än i andra cup-and-bob-system. Det har två fördelar:
- Högre skjuvhastigheter kan uppnås
- Lägre provvolymer krävs
Mätförhållanden
I det följande jämförs mätningar som utförts med en kon- och plattgeometri och med Mooneys Ewart-system. Det testade materialet är en silikonolja med känd viskositet.
Tabell 1: Mätparametrar
| Geometri | CP1/40 (kon/platta, kona: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.5 till 1 ml |
| Temperatur | 25°C | |
| Skjuvningshastighet | 1 till 10.000 s-1 | |
Resultat av mätning
Figur 2 visar de resulterande kurvorna för skjuvviskositet från de två mätningarna jämfört med den förväntade kurvan för silikonoljan. I skjuvhastighetsintervallet upp till 1.000 s-1 ger båda mätningarna samma skjuvviskositetsvärden (skillnaden mellan uppmätt och specificerat värde är lägre än 2%).
Därefter indikerar skjuvviskositetskurvan som erhållits med kon/plattgeometrin ett skjuvtunnande beteende. Detta beror på temperaturökningen i provet som orsakas av skjuvuppvärmning. Däremot återspeglar den kurva som erhållits med Mooney Ewart-systemet ytterligare provets förväntade Newtonska beteende. Från och med 6 300 s-1 blir det laminära flödet instabilt på grund av centrifugalkrafter, vilket resulterar i sekundärt flöde (Taylorvirvel). Detta leder till en uppenbar ökning av skjuvviskositeten.
Denna jämförelse av de skjuvviskositetskurvor som registrerats med de två geometrierna visar det utökade skjuvhastighetsintervall som uppnås med Ewart Mooney-systemet jämfört med det som kan uppnås med kon/plattgeometrin.
Slutsats
Reologiska mätningar i ett kon/platta-system är i allmänhet begränsade till ett visst skjuvhastighetsintervall på grund av att spalten töms vid höga skjuvhastigheter. För tillämpningar med högre skjuvhastigheter krävs en annan metod, t.ex. Rosands kapillärreometer. Här är skjuvhastigheter på upp till 1.000.000 s-1 möjliga. De kräver dock en större mängd material. En lösning för att utöka skjuvhastighetsintervallet för låga provvolymer är att arbeta med Ewart Mooney-systemet i Kinexus rotationsreometer.