Giriş
Ürünleri hem doğru işlevsel hem de duyusal özelliklere sahip olacak şekilde formüle etmek zor bir iş olabilir. Özellikle ikincisi, büyük ölçüde kullanıcı geri bildirimine dayanır ve bu da elde edilmesi önemli ölçüde zaman ve çaba gerektirebilir. Buna ek olarak, bu tür geri bildirimleri malzeme özellikleri ve dolayısıyla reolojik veriler bağlamında yorumlamak her zaman kolay değildir.
Reolojiyi ürün dokusunu değerlendirmede bir araç olarak kullanmak için, hangi reolojik test modunun belirli bir uygulamayı en iyi şekilde taklit ettiğini ve ayrıca bu testte kullanılacak en uygun parametreleri anlamak önemlidir. Örneğin, cilt kremi uygulaması ve ovalama yüksek kayma oranlı bir işlemdir ve en iyi şekilde uygun kayma oranında sabit kayma testi kullanılarak değerlendirilir. Kaptaki dokunun tersine, doku altta yatan mikroyapı ile ilgilidir ve en iyi salınım testi veya 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 ile değerlendirilir.
Malzeme dokusunu small deformasyonları altında değerlendirmek için basit bir test, salınım genliği taramasıdır. Bu, numune sertliği, yaylanma, yapısal mukavemet ve deformasyon ile ilgili önemli bilgiler sağlayabilir. Sertlik, daha yüksek değerlerin daha sert bir yapıya işaret ettiği karmaşık G* modülüne yansırken, δ faz açısı elastikiyet derecesini ve dolayısıyla yapının yaylanma özelliğini gösterir. Bu bilgi, Şekil 1'de gösterildiği gibi G* ile δ'nın basit bir grafiği kullanılarak sunulabilir.
Böyle bir testten elde edilebilecek diğer bilgiler, sırasıyla yapısal mukavemet ve yapısal deformasyonun kapsamı ile ilgili olan 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 ve akma gerinimidir. Bu bilgi, gerilmeye karşı elastik gerilme σ' (Elastik (veya Depolama) Modülü G' ile ilişkili gerilme) grafiğinden elde edilebilir. Şekil 2'de gösterildiği gibi, elastik gerilmedeki bir tepe noktası akma noktasını ve bu noktada ölçülen gerilme ve gerinim değerleri de sırasıyla 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 ve akma gerinimini gösterir.
Tüm bu bilgileri birleştirerek, bir malzemenin makroskopik akışın başlamasından önce small kesme deformasyonlarına nasıl tepki vereceğine dair bir gösterge elde etmek mümkündür.
Bu, ürünlerin kıyaslanması veya bir üründe belirli duyusal özelliklerin veya işlevsel faydaların tasarlanmasına yardımcı olmak için yararlı olabilir.
Deneysel
- Bir dizi farklı ürün, dokusal özellikleri açısından aralarındaki farklılıkları göstermek için değerlendirilmiştir.
- Rotasyonel reometre ölçümleri, Peltier plaka kartuşu ve 40 mm pürüzlendirilmiş paralel plakalar ölçüm sistemine (geometri yüzeylerinde numune kaymasını önlemek için)2 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 sırası kullanılmıştır.
- Tüm reoloji ölçümleri belirtilmediği sürece 25°C'de gerçekleştirilmiştir.
- Ölçüm, malzemenin akma gerilmesinin ötesinde gerinim kontrollü bir genlik taraması gerçekleştirmeyi ve doğrusal bölge içinde bir G* ve δ değeri ve elastik gerilmedeki zirveye (σ') dayalı olarak 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 ve 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 için bir değer vermek üzere verileri otomatik olarak analiz etmeyi içeriyordu.
Sonuçlar ve Tartışma
Şekil 3, bir dizi farklı ürünü 1 Hz frekansta göreceli sertlikleri ve elastikiyetleri açısından karşılaştırmaktadır. Bu grafikten, çoğu numunenin 45º'den düşük faz açılarıyla ağırlıklı olarak elastik olduğu görülebilir. Bununla birlikte, bu numuneler farklı sertlik dereceleri göstermektedir; örneğin vücut yağı, vücut losyonundan 25 kat daha sert (daha yüksek modül) ve saç sakızı neredeyse 100 kat daha serttir. Buna karşılık, duş kremi 90º'ye yakın bir faz açısı ve vücut yağı için yaklaşık 8000 Pa ile karşılaştırıldığında sadece 23 Pa'lık bir G* değeri ile nispeten düşük bir sertlik ile ağırlıklı olarak akışkan gibidir.
Sıcaklığın tereyağı dokusu üzerindeki etkisi oldukça önemlidir; düşük sıcaklıklarda (buzdolabında) yağ kristalleşmesi sert ve oldukça elastik bir yapı oluştururken, oda sıcaklığında bu yağ matrisinin erimesi daha yumuşak ve daha az elastik bir yapıyla sonuçlanır, doku olarak vücut yağı ürününe ve diş macununa daha çok benzer.
Tablo 1, ürün yelpazesi için karşılık gelen akma gerilimi ve 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 değerlerini göstermektedir. Akma gerilmesinin esasen ağ yapısının bozulmasını başlatmak için gereken gerilmeyi tanımladığını unutmayın. Viskoelastik akışkanlar (δ > 45º) bir ağ yapısına sahip olmadığından, bu durumda akma gerilimi önemli ölçüde akış (kayma incelmesi) başlatmak için gereken gerilimle ilgilidir.
Tablo 1: Gerilme-gerinim eğrilerinin tepe analizinden elde edilen sonuçlar
| Örnek | 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 (Pa) | Verim Gerilmesi (%) |
|---|---|---|
| Mayonez | 11.26 | 1.79 |
| Diş Macunu | 1.86 | 0.057 |
| Vücut yağı | 15.87 | 0.81 |
| Vücut losyonu | 2.24 | 2.63 |
| Duş kremi | 10.18 | 27.22 |
| Saç şekillendirici sakız | 11.12 | 0.15 |
| Tereyağı (5°C) | 34000 | 1.06 |
| Tereyağı (25°C) | 1.12 | 0.096 |
Vücut yağı ve vücut losyonu karşılaştırıldığında, ilkinin yapıyı parçalamak için daha yüksek bir 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 gerektirdiği açıktır. Bu durum, ürünün kullanımı sırasında vücut yağının akışı başlatmak için daha fazla kuvvet gerektirmesiyle açıkça görülmektedir. Vücut losyonu daha yüksek bir akma gerinimine sahiptir ve incelmeden önce daha fazla deforme olacaktır, bu da daha sünek/daha az kırılgan bir yapıya işaret etmektedir. Elastik baskın mayonez, kavanozda gözlemlenen 'kauçuksu dokusunu' yansıtan hem yüksek akma gerilmesine hem de akma gerinimine sahiptir.
Vücut yıkama suyu yüksek bir kritik gerilme ve gerinim göstermesine rağmen, mayonezin aksine bir ağ yapısına sahip değildir (δ > 45º). Dolayısıyla bu kritik değerler, akış önemli ölçüde artmadan önce malzemenin dayanabileceği 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 ve deformasyonla ilgilidir. Bu, bazen filament oluşumunun derecesi veya ürün ipliği ile ilgili olabilir.
Buzdolabı sıcaklığındaki tereyağı çok yüksek bir akma gerilimine sahiptir, bu yüzden yayılması zor olabilir; ancak 25ºC'de kristal yağ matrisinin erimesi nedeniyle akma geriliminde önemli bir düşüş gözlemlenebilir. İlginç bir şekilde tereyağı bu yüksek sıcaklıkta smallerime gerilmesinin de gösterdiği gibi daha kırılgandır.
Sonuç
Bir genlik tarama testi, sertlik, yaylanma, yapısal mukavemet ve kırılganlık gibi bir malzemenin dokusal özellikleriyle ilgili önemli bilgiler sağlayabilir. Bu özelliklerle ilişkili parametreleri ölçerek, bir malzemenin small deformasyonları altında nasıl görüneceği ve davranacağına dair bir resim oluşturmak mümkündür. Böyle bir teknik, uygun malzemeyi karakterize etmek ve karşılaştırmak için kullanışlıdır.
Lütfen testlerin koni ve plaka veya paralel plaka geometrisi ile yapılmasının tavsiye edildiğini unutmayın; 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.