08.01.2024 by Dr. Shona Marsh
Användning av reologi för snabbare och smartare materialformulering
Reologi uppfattas ofta som en teoretisk, mycket matematisk disciplin, men i själva verket har den stor praktisk betydelse när det gäller att definiera det reologiska beteendet hos en mängd olika material, t.ex. polymerer, asfalt, kosmetika, livsmedel, färger, bläck, blod och mycket mer.
Reologi finns överallt omkring oss och vi utför ständigt reologiska tester varje gång vi applicerar en kraft på ett av dessa material för att deformera eller få det att flöda med önskad hastighet, oavsett om det handlar om att klämma tandkräm, sprida cement eller tugga mat. Förhållandet mellan den applicerade kraften (spänningen) och den uppmätta deformationen (töjningen) eller flödeshastigheten (töjningshastigheten) är det som styr beteendet och är relaterat till de reologiska materialegenskaperna som modul (spänning/töjning) eller viskositet (spänning/töjningshastighet), vars kunskap kan hjälpa till att förutsäga hur en materialvolym kommer att bete sig under en given kraft eller deformation.
Vi bedömer kvalitativt ett materials modul, elasticitet eller viskositet med hjälp av våra sinnen när vi fysiskt rör vid ett material.
Men vi gör också kvalitativa reologiska bedömningar med synen, till exempel kan vi ofta se skillnader i de reologiska egenskaperna hos två olika ketchupprover genom hur de ligger på tallriken. Sådana bedömningar är subjektiva och kan i de flesta fall inte kvantifieras annat än genom en jämförande panelbedömning som kan gradera olika produkter efter tjocklek, trådighet, KlibbighetKlibbighet beskriver interaktionen mellan 2 lager av identiska (autohesion) eller olika (kohesion) material i termer av ytans klibbighet.klibbighet och så vidare.
Även om sådan feedback är viktig, särskilt för livsmedels- och hygienindustrin, är den något opraktisk i de tidiga stadierna av produktutvecklingen där det ofta finns ett large stort antal formuleringskandidater. Därför är objektiva mätvärden som på ett tillförlitligt sätt korrelerar med viktiga aspekter av produktens prestanda oerhört värdefulla.
Sådana objektiva mätvärden kan erhållas med hjälp av reometri, och i synnerhet rotationsreometri, där det är möjligt att mäta både viskositet och viskoelastiska egenskaper hos komplexa material under förhållanden som är relevanta för den aktuella applikationen eller processen. Nyckeln till en framgångsrik användning av reologi är att identifiera de relevanta parametrarna som korrelerar direkt med prestandaaspekten. För att säkerställa relevansen måste man noga överväga följande frågor:
- Vilket test ska jag använda?
- Vilka reologiska parametrar ska jag mäta?
- Vilka testförhållanden bör tillämpas?
- Hur tolkar jag de resultat som genereras?
- Vad betyder data?
Sådana frågor är inte alltid lätta att besvara och därför lades stor vikt vid utvecklingen av reometerplattformen Kinexus Prime, där målet var att göra reologisk testning lättillgänglig för nybörjare samtidigt som expertanvändaren skulle få tillgång till avancerad funktionalitet och flexibilitet. Detta förverkligades med programvaranrSpace som använder en standardiserad arbetsmetod (SOP) och inbyggd intelligens för att ge stöd genom alla aspekter av mätprocessen; genom provladdning, mätning, analys och resultattolkning. Förutom alla reologiska standardtester finns det också en samling dedikerade rSolution-mätningar för benchmarking av prestanda och materialegenskaper i förhållande till textur, spridningsbeteende, SträckgränsFlytspänning definieras som den spänning under vilken inget flöde uppstår; bokstavligen beter sig som ett svagt fast ämne i vila och som en vätska när det flyter.flytspänning, produktleveransegenskaper, formuleringsstabilitet och till och med klistertestning.
Sammanfattningsvis är reologi både ett praktiskt och viktigt formuleringsverktyg som kan ge viktiga insikter om produktens mikrostruktur och prestanda. Att veta vilket test som ska tillämpas och hur man gör relevanta mätningar är nyckeln till framgång och något som NETZSCH:s reologispecialister kan hjälpa till med.
Läs mer om vårt large produktsortiment av kapillär- och rotationsreometrar:
För mer information besök våra produktsidor:
