Giriş
Ağ oluşturan polimerler, yüzey aktif madde mezofazları ve konsantre emülsiyonlar gibi birçok karmaşık akışkan, uygulanan gerilim akma gerilimi olarak bilinen belirli bir kritik değeri aşana kadar akmaz. Bu davranışı sergileyen malzemelerin akma davranışı sergilediği söylenir. Bu nedenle akma gerilimi, akmaya başlamadan önce numuneye uygulanması gereken gerilim olarak tanımlanır. Akma geriliminin altında numune elastik olarak deforme olur (bir yayı germek gibi), akma geriliminin üzerinde ise numune bir sıvı gibi akar.
Akma gerilimine sahip çoğu akışkan, sistemin tüm hacmi boyunca uzanan yapısal bir iskelet olarak düşünülebilir. İskeletin gücü, dağılmış fazın yapısı ve etkileşimleri tarafından yönetilir. Normalde, sürekli fazın viskozitesi düşüktür, ancak dağılmış fazın yüksek hacim fraksiyonları viskoziteyi bin kat artırabilir ve hareketsizken katı benzeri davranışa neden olabilir.
Akma davranışı sergileyen karmaşık bir akışkan, 0,01 - 0,1 s-1 aralığında ve kritik geriniminin altında düşük kesme hızlarında kesildiğinde, sistem iş sertleşmesine maruz kalır. Bu, katı benzeri davranışın karakteristiğidir ve elastik elemanların kayma alanında gerilmesinden kaynaklanır. Bu tür elastik elemanlar kritik gerinimlerine yaklaştığında, yapı parçalanmaya başlar ve kayma incelmesine (gerinim yumuşaması) ve ardından akışa neden olur. Bu, akma gerilmesine eşit olan kayma gerilmesinde bir tepe değerine denk gelir. Bu durum Şekil 1'de gösterilmektedir.
Akma gerilimi, akmaya başlamadan önce numuneye uygulanması gereken gerilim olarak tanımlanır.
Genellikle, bu testlerde malzemenin zaman gevşemesi özelliklerini hesaba katmak için düşük bir kesme hızı kullanılır, ancak ilgilenilen uygulamaya bağlı olarak farklı kesme hızları kullanılabilir. Dağıtma gibi hızlı süreçler kısa zaman ölçeklerinde gerçekleşir ve bu da daha yüksek kayma hızlarına karşılık gelirken, çökelme / kremleşmeye karşı stabilite daha uzun sürelerde gerçekleşir ve daha düşük kayma hızlarında daha iyi değerlendirilir. Akma gerilmesi genellikle zamana bağlı bir özellik olduğundan, ölçülen değerler farklı olabilir. Bununla birlikte, 0,01 s-1 'lik bir kesme hızı, bu tür bir testte yaygın olarak kullanılır ve SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme testi gibi diğer akma gerilimi yöntemleriyle iyi bir uyum sağladığı bulunmuştur [1].
Bu uygulama notu, bir vücut losyonu için yapılan StresStres, iyi tanımlanmış bir kesite sahip bir numune üzerine uygulanan kuvvet seviyesi olarak tanımlanır. (Stres = kuvvet/alan). Dairesel veya dikdörtgen kesitli numuneler sıkıştırılabilir veya gerilebilir. Kauçuk gibi elastik malzemeler orijinal uzunluklarının 5 ila 10 katına kadar gerilebilir.stres büyüme testinden elde edilen metodoloji ve verileri göstermektedir.
Deneysel
- Analiz için ticari bir vücut losyonu ürünü seçilmiştir.
- Rotasyonel reometre ölçümleri, Peltier plaka kartuşlu bir Kinexus reometresi ve 40 mm pürüzlendirilmiş paralel plakalar ölçüm sistemi (geometri yüzeylerinde numune kaymasını önlemek için)2 kullanılarak ve rSpace yazılımında önceden yapılandırılmış standart diziler kullanılarak yapılmıştır.
- Paralel plaka geometrisi için kesme konumu, rSpace yazılımında (geometri veritabanı kullanılarak) akma başlangıcındaki gerilimi ölçmek için %100 olarak ayarlanmıştır.
- Numunenin tutarlı ve kontrol edilebilir bir yükleme protokolüne tabi tutulmasını sağlamak için standart bir yükleme dizisi kullanılmıştır.
- Tek bir kayma hızı testi 0,01 s-1 kayma hızında gerçekleştirilmiş ve zamanın bir fonksiyonu olarak gerilme gelişimi ölçülmüştür.
- Veriler, akma gerilmesini belirlemek için bir tepe analizi kullanılarak analiz edilmiştir.
- Tüm reoloji ölçümleri 25°C'de gerçekleştirilmiştir.
Sonuçlar ve Tartışma
Şekil 2, vücut losyonu numunesi için gerilime karşı zaman eğrisini göstermektedir. Gerilme başlangıçta gerinim arttıkça artar ve akma gerilmesine eşit olan kritik gerinimde bir tepe değerine ulaşır.
Tablo 1: Vücut losyonu numunesi için gerilme evrimi eğrisinden elde edilen tepe analizi sonuçları
| Örnek Açıklama | Saf Vücut Losyonu |
|---|---|
| Deney adı | gerilim büyümesi ile akma geriliminin belirlenmesi |
| Eylem adı | |
| Nokta endeksi | 1 |
| Kayma gerilimi (Pa) | 75.42 |
Kayma viskozitesi (Pas) | 7.53E+003 |
Bu tepe değeri bir tepe analizinden otomatik olarak belirlenir ve Tablo 1'de gösterildiği gibi rSpace yazılımında tablo şeklinde raporlanır. Bu vücut losyonu için bildirilen akma gerilimi değeri 75,4 Pa'dır ve bunun yaklaşık 0,5'lik (%50) bir gerilmede meydana geldiği bulunmuştur.
Giriş bölümünde belirtildiği gibi, bazı malzemeler için ölçülen akma gerilimi, özellikle zamanla önemli yapısal gevşeme meydana geldiğinde, kesme hızına bağlı olabilir. Bu durumlarda, yapının gevşemesi için daha az zaman olduğundan, daha yüksek kesme hızları için daha yüksek bir Akma GerilmesiAkma gerilmesi, altında akmanın meydana gelmediği gerilme olarak tanımlanır; kelimenin tam anlamıyla hareketsizken zayıf bir katı gibi, akarken ise bir sıvı gibi davranır.akma gerilmesi gözlemlenecektir.
Örneğin, aynı vücut losyonu üzerinde 0,01 s-1 yerine 0,1 s-1 kayma hızında gerçekleştirilen aynı gerilme büyümesi testi 82 Pa akma gerilimi vermiştir.
Sonuç
Gerilme büyümesi, bir malzemenin akma gerilmesini belirlemek için hızlı ve doğru bir testtir. Bununla birlikte, karşılaştırmalı test için sabit bir kayma hızı kullanmak önemlidir, çünkü farklı kayma hızları test edilen malzemenin gevşeme davranışına bağlı olarak farklı sonuçlar verebilir.
Lütfen unutmayın ...
testin koni ve plaka veya paralel plaka geometrisi ile gerçekleştirilebileceği - ikincisi large partikül boyutlarına sahip dispersiyonlar ve emülsiyonlar için tercih edilir. Bu tür malzeme türleri, geometri yüzeyinde kayma ile ilgili artefaktları önlemek için tırtıklı veya pürüzlü geometrilerin kullanılmasını da gerektirebilir.