Giriş
Kinexus rotasyonel reometrede mevcut olan çok çeşitli ölçüm geometrileri, çeşitli uygulamalarda çok çeşitli malzemelerin reolojik karakterizasyonunu sağlar. Bazı uygulamalar, örneğin malzemelerin genellikle pahalı olduğu ve sınırlı miktarlarda test edildiği ilaç endüstrisinde small hacimler gerektirir. Bu sınırlı numune hacmi, örneğin püskürtme için yüksek kesme hızları gerektiren uygulamalarla ilişkilendirilebilir.
Mooney Ewart Sistemi
Mooney Ewart sistemi (şekil 1) small numune miktarlarını yüksek kesme hızlarıyla birleştiren uygulamalar için kullanılan özel bir cupand- bob geometrisidir. Numune, tanımlanmış geometriye sahip iki silindir arasındaki dairesel boşluğa yerleştirilir. Dış silindir (çanak) sabitken, eş eksenli iç silindir (bob) tanımlı bir hızda döner. Boşluk diğer çanak ve bob sistemlerine göre daha küçüktür. Bunun iki avantajı vardır:
- Daha yüksek kesme hızları elde edilebilir
- Daha düşük numune hacimleri gereklidir
Ölçüm Koşulları
Aşağıda, koni-plaka geometrisi ve Mooney Ewart sistemi ile yapılan ölçümler karşılaştırılmaktadır. Test edilen malzeme viskozitesi bilinen bir silikon yağıdır.
Tablo 1: Ölçüm parametreleri
| Geometri | CP1/40 (koni/plaka, koni: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.5 ila 1 ml |
| Sıcaklık | 25°C | |
| Kayma oranı | 1 ila 10.000 s-1 | |
Ölçüm Sonuçları
Şekil 2, silikon yağının beklenen eğrisine kıyasla iki ölçümün sonuç kayma viskozitesi eğrilerini göstermektedir. Kayma hızı 1.000 s-1'e kadar olan aralıkta, her iki ölçüm de aynı kayma viskozitesi değerlerini vermektedir (ölçülen ve belirtilen değer arasındaki fark %2'den düşüktür).
Bundan sonra, koni/plaka geometrisi ile elde edilen kayma viskozitesi eğrisi kayma incelmesi davranışını gösterir. Bu, kayma ısıtmasının neden olduğu numunenin sıcaklık artışından kaynaklanmaktadır. Buna karşılık, Mooney Ewart sistemi ile elde edilen eğri, numunenin beklenen Newton davranışını daha da yansıtmaktadır. 6.300 s-1'den itibaren laminer akış, merkezkaç kuvvetleri nedeniyle kararsız hale gelir ve ikincil akışa (Taylor girdabı) neden olur. Bu da kayma viskozitesinde belirgin bir artışa yol açar.
İki geometri ile kaydedilen kayma viskozitesi eğrilerinin bu karşılaştırması, koni/plaka geometrisi ile elde edilebilene kıyasla Ewart Mooney sistemi kullanılarak elde edilen genişletilmiş kayma hızı aralığını göstermektedir.
Sonuç
Koni/plaka sistemindeki reolojik ölçümler, yüksek kayma hızlarında boşluk boşalması nedeniyle genellikle belirli bir kayma hızı aralığıyla sınırlıdır. Daha yüksek kayma hızlarıyla ilgili uygulamalar, örneğin Rosand kapiler reometresi gibi başka bir yöntem gerektirir. Burada 1.000.000 s-1 'e kadar kayma hızları mümkündür. Ancak, daha büyük miktarda malzeme gerektirirler. Düşük numune hacimleri için kayma hızı aralığını genişletmeye yönelik bir çözüm, Kinexus rotasyonel reometredeki Ewart Mooney sistemi ile çalışmaktır.