İpuçları & Püf Noktaları
Yeni Başlayanlar İçin Reoloji - Bir El Kreminin Viskozitesinin Belirlenmesi
Bir krem veya losyonun reolojik özellikleri, farklı kullanıcı beklentileriyle yakından ilişkilidir:
- Sıkılmadığı sürece tüp içinde kalabilme özelliği
- Sürülene kadar dağıtıldığı yerde kalabilme özelliği
- Sürtünme sırasında iyi akışkanlık.
Aşağıda, Kinexus rotasyonel reometre ile yapılan ölçümlerin bir el kreminin bu istenen davranışı hakkında nasıl bilgi sağladığını göstereceğiz.
Genel Bilgiler
Bir rotasyonel reometre tipik olarak, aralarında numunenin yüklendiği iki paralel plakadan oluşur. Üst plaka dönerek numune boyunca sürüklenir. Alt plaka sabit kalır. Kinexus tipik olarak iki tür ölçüm gerçekleştirmek için kullanılır:
Viskozimetri:
Üst plaka, boşluk ve dönme hızı tarafından kontrol edilen tanımlanmış bir kesme hızıyla döner. Sonuç olarak, numunenin viskozitesini, η, yani akışa karşı direncini kaydederiz.
Salınım:
Üst plaka tanımlanmış bir genlik ve frekans ile salınır. Sonuç olarak, numunenin elastik kesme modülü, G´, kayıp modülü, G" ve faz açısı, δ (birkaç isim vermek gerekirse) ile tanımlanan viskoelastik özelliklerini elde ederiz.
Viskozimetri - Kremin Tüp İçindeki, Tüpten Sıkma Sırasındaki ve Ele Sürme Sırasındaki Davranışı Nasıl Ölçülür?
Şekil 1, uygulanan kesme hızlarının bir fonksiyonu olarak ticari bir el kreminin viskozite eğrisini göstermektedir. Malzeme kayma inceltici bir davranış göstermektedir: viskozite artan kayma hızlarıyla azalmaktadır.
Düşük kesme hızları, kremin dinlenmeye yakın koşullardaki davranışını yansıtmaktadır. Düşük kayma oranlarında daha yüksek viskozite, ürünün iki özelliğini garanti eder: Krem, dışarıdan baskı olmadan tüpten çıkmayacaktır (= tüpün sıkılması). Ayrıca, cilde dağıtıldıktan sonra akıp gitmeden elde kalacaktır.
Kullanıcı tüpü sıkar sıkmaz, kremaya daha yüksek kesme oranları uygulanır. Ortaya çıkan eğriye göre bu, ürünün viskozitesinin azalmasına yol açar, böylece tüpten kolayca akar. Daha yüksek kesme hızları, kremin cilt üzerinde yayılma sırasındaki davranışını da taklit eder. Düşük viskozite sayesinde bu işlem daha kolay hale gelir ve ciltte daha pürüzsüz bir his yaratır. Bu bağlamda önemli bir terim akma gerilmesidir, yani bir malzemenin akmasını sağlamak için uygulanması gereken minimum gerilmedir.
Şekil 2, el kremi üzerindeki akma gerilimi ölçümünü göstermektedir. Düşük kayma gerilimi aralığında, akmadan önce gerilen numune yapısından kaynaklanan viskozitede belirgin bir artış görüyoruz. El kremi viskozitedeki tepe noktasından sonra akmaya başlar (bkz. kırmızı ok). Bu örnek için, daha yüksek gerilimde başka bir geçiş vardır, bu noktadan itibaren viskozite güçlü bir şekilde azalır ve serbest akışa geçer. Yazılım, akma gerilimi değerini otomatik olarak hesaplar: krem, 11,7 Pa'lık bir kayma geriliminden itibaren akmaya başlayacaktır.
Salınım - Tek Malzeme, Farklı Davranışlar ... Sürecin Zaman Ölçeğine Bağlı Olarak
Genlik Taraması
Bir osilasyon ölçümünde, numune, uygulanan gerinim veya stresin numunenin ilişkili yapısının kırılmasına yol açmadığı doğrusal viskoelastik bölge (Doğrusal Viskoelastik Bölge (LVER)LVER'de, uygulanan gerilimler yapının yapısal bozulmasına (akma) neden olmak için yetersizdir ve bu nedenle önemli mikro-yapısal özellikler ölçülmektedir.LVER) olarak adlandırılan bölgede olmalıdır. Bu nedenle, ilk adımda malzeme üzerinde tanımlanmış bir frekansa ve değişen bir deformasyon genliğine sahip bir salınım testi gerçekleştirilir. Sonuç olarak, tahribatsız bir teste izin veren maksimum genlik elde edilir - Doğrusal Viskoelastik Bölge (LVER)LVER'de, uygulanan gerilimler yapının yapısal bozulmasına (akma) neden olmak için yetersizdir ve bu nedenle önemli mikro-yapısal özellikler ölçülmektedir.LVER'in gerilme veya gerinim sınırı.
Şekil 3, genlik taraması sırasında Elastik modülKarmaşık modül (elastik bileşen), depolama modülü veya G', numunelerin genel karmaşık modülünün "gerçek" kısmıdır. Bu elastik bileşen, ölçüm yapılan numunenin katı benzeri veya faz içi tepkisini gösterir. elastik modül, G' ve Viskoz modülKarmaşık modül (viskoz bileşen), kayıp modülü veya G'', numunelerin genel karmaşık modülünün "hayali" kısmıdır. Bu viskoz bileşen, ölçüm yapılan numunenin sıvı benzeri veya faz dışı tepkisini gösterir. viskoz modül, G" eğrilerini göstermektedir. Elastik modülKarmaşık modül (elastik bileşen), depolama modülü veya G', numunelerin genel karmaşık modülünün "gerçek" kısmıdır. Bu elastik bileşen, ölçüm yapılan numunenin katı benzeri veya faz içi tepkisini gösterir. Elastik modül %0,2'ye kadar sabit kalmaktadır. Bu, %0,2'den daha düşük deformasyonlar için maddenin Doğrusal Viskoelastik Bölge (LVER)LVER'de, uygulanan gerilimler yapının yapısal bozulmasına (akma) neden olmak için yetersizdir ve bu nedenle önemli mikro-yapısal özellikler ölçülmektedir.LVER'de olduğu anlamına gelir.
Frekans Taraması
Bir sonraki ölçümde, genlik %0,1 olarak ayarlanırken, malzemenin farklı zaman ölçeklerindeki tepkisini araştırmak için frekans değiştirilmiştir. Sonuçlar şekil 4'te gösterilmiştir.
Ölçülen frekans aralığının tamamında, G´ değerleri G" değerlerinden larger daha yüksektir: Kremin elastik özellikleri viskoz özelliklerinden daha baskındır. Krema akmaz, ancak bir katı gibi davranır. Bu, numunenin akışkanlığının bir ölçeği olan faz açısında da görülebilir; sıfırdan tamamen katıya benzerlikten 90°'ye kadar mükemmel sıvı benzeri davranışa işaret eder. Şekil 4, bu numunenin test edilen tüm frekans aralığı boyunca daha katı benzeri (yani faz açısı <45°) kaldığını, yani akmadığını göstermektedir
Sonuç
Bir tüketici el kreminden neredeyse birbiriyle çelişen davranışlar bekler: Kullanıcı sıkmadan önce tüpten akıp gitmesini engellemek için katı gibi davranmalı ve dağıtıldıktan sonra kullanıcının elinden akıp gitmemelidir. Bununla birlikte, cilt üzerinde yayılma sırasında serbestçe akarak bir sıvı gibi de davranmalıdır. Reoloji ölçümleri bu farklı deformasyon ve deformasyonsuz senaryoları taklit eder. Kremin viskozitesi artan kayma oranlarıyla azalır: tüpü sıkarken veya kremi cilde sürerken, kullanıcının beklediği gibi, durgun halinden daha "düşük viskoziteli" hissedilir.