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 ila 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 bozulmaya başlar ve kayma incelmesine (gerinim yumuşaması) ve bunun sonucunda akışa neden olur. Yapısal iskeletin bu yıkıcı parçalanmasının meydana geldiği gerilim akma gerilimidir.
Akma gerilmesini belirlemek için bir dizi deneysel test vardır. En hızlı ve en kolay yöntemlerden biri, bir kayma gerilimi taraması gerçekleştirmek ve viskozite pikinin gözlemlendiği gerilimi belirlemektir. Bu viskozite tepe noktasından önce malzeme elastik deformasyona uğramaktadır. Dolayısıyla bu tepe noktası, elastik yapının bozulduğu (aktığı) ve malzemenin akmaya başladığı noktayı temsil eder. Bu durum Şekil 1'de gösterilmektedir.
Bu uygulama notu, farklı formülasyonlara sahip iki duş jeli (vücut yıkama) ürünü için 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 rampası testinden elde edilen metodoloji ve verileri göstermektedir.
Akma gerilmesi, akmaya başlamadan önce numuneye uygulanması gereken gerilme olarak tanımlanır.
Deneysel
- İki ticari duş jeli ürünü değerlendirilmiştir; biri sadece yüzey aktif madde içerirken diğeri yüzey aktif madde ve birleştirici bir kıvamlaştırıcı içermektedir.
- Rotasyonel reometre ölçümleri, Peltier plaka kartuşu ve koni ve plaka ölçüm sistemine1 sahip bir Kinexus reometresi kullanılarak ve rSpace yazılımında önceden yapılandırılmış standart diziler kullanılarak yapılmıştır.
- Numunenin tutarlı ve kontrol edilebilir bir yükleme protokolüne tabi tutulmasını sağlamak için standart bir yükleme dizisi kullanılmıştır.
- Bir kayma gerilimi rampası gerçekleştirilmiş ve veriler, akma gerilimini belirlemek için bir tepe analizi kullanılarak analiz edilmiştir.
- Tüm reoloji ölçümleri 25°C'de gerçekleştirilmiştir.
Sonuçlar ve Tartışma
Şekil 2, 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 rampası testinde iki duş jeli numunesi için strese karşı viskozite eğrilerini göstermektedir. Bodywash 2 için veriler 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 rampası testinde net bir viskozite zirvesi gösterirken Bodywash 1 için veriler nispeten düzdür. Bu da Vücut Çalkalama Suyu 2'nin akma gerilimi ile ilişkili gerinim sertleşmesi sergilediğini, Vücut Çalkalama Suyu 1'in ise sıfır kayma viskozitesine sahip bir sıvı gibi davrandığını göstermektedir. Bazı durumlarda, viskoelastik sıvılar gerçek bir akma gerilimine sahip olmasalar bile viskozitede hafif bir tepe noktası gösterebilirler.
Bu durumda, kullanıcının takdiri gerekebilir veya alternatif olarak sıfır kayma viskozitesinin olmadığını doğrulamak için 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 veya kayma hızı testi tablosu gibi alternatif bir test kullanarak onaylama gerekebilir2.
Sonuç
İki duş jeli ürünü rotasyonel reometre üzerinde akma gerilimi rampa testi kullanılarak karşılaştırılmıştır. Birleştirici koyulaştırıcı içeren Vücut Çalkalama Maddesi 2'nin akma geriliminin 4 Pa olduğu görülmüştür. Vücut Çalkalama Maddesi 1, gerilim rampası testinde viskozitede pik göstermemiştir ve bu nedenle akma geriliminin olmadığı kabul edilmiştir.
1Testlerinkoni ve plaka veya paralel plaka geometrisi ile gerçekleştirilebileceğinilütfenunutmayın; large partikül boyutlarına sahip dispersiyonlar ve emülsiyonlar için ikincisi tercih edilir. Bu tür malzeme türleri, geometri yüzeyinde kayma ile ilgili artefaktları önlemek için tırtıklı veya pürüzlü geometrilerin kullanılmasını da gerektirebilir.