Reométer

A reométer olyan laboratóriumi eszköz, amely képes mérni a folyadék reológiáját . Ez vonatkozik nyíró a minta . Általában alacsony jellemzői ( a rotor nagyon alacsony mechanikai tehetetlensége ) lehetővé teszi a folyadék , szuszpenzió , emulzió , paszta, folyadék, műanyag , gyanta , hab , por viszkoelasztikus és folyási tulajdonságainak alapos tanulmányozását . , gél stb. , válaszul egy alkalmazott erőre .

Intézkedések

A reométer kifinomultabb és drágább, mint egy viszkoziméter . Segít megismerni a nyírósebesség , a nyírófeszültség τ (t) és a viszkozitás alapvető mennyiségeit . Az általa adott mérések összehasonlíthatók más technikákkal kapott mérésekkel. ${\ displaystyle {\ dot {\ gamma}} (t)}$

A forgási reométereket messze a legszélesebb körben használják. Az ilyen típusú reométer esetében a vizsgált termék kitölti a két koaxiális rész (a rotor és az állórész) közötti teret. A nyírt anyag egyik részéből a másikba továbbított M (t) nyomaték és a rotor Ω (t) forgási sebessége közötti arány adja a viszkozitást geometriai állandóig. A ϕ (t) forgásszög szintén bármikor mérhető t. Megkülönböztetnek készülékeket a (leggyakrabban alkalmazott) forgási sebességgel rendelkező készülékek és a megengedett forgatónyomatékú eszközök között. A Couette típustól eltérően a forgatónyomatékot a Searle típus rotorján mérik.

Bizonyos modellek szinuszos feszültség (oszcillációs mód) alkalmazásával lehetővé teszik az anyag belső viszkoelasztikus mennyiségének meghatározását, amelyek különösen az időtől (vagy az ω szögsebességtől ) és a hőmérséklettől függenek . Például a következőket mérik:

a dinamikus viszkozitás , µ vagy η, a ( viszkozitási görbe diagramja ), hőmérséklet, idő stb. függvényében ; ${\ dot \ gamma}$
a tangenciális τ feszültség a ( áramlási görbe ) függvényében ; ${\ dot \ gamma}$

rezgési módban (dinamikus teszt):

az η * komplex viszkozitás, amely összehasonlítható a forgási viszkozitással;
a G * komplex nyírómodul (hozzáférés a megőrzési G 'és a veszteség G' 'modulusokhoz) és a komplex megfelelés J * (= 1 / G *);
az erő és az elmozdulás közötti fáziseltolódás , amelyet fázisszögnek vagy veszteségi szögnek és a tan δ csillapítási tényezőnek nevezünk az átmenetek meghatározásához ( Tg , ...).

Az eszköz lehetővé teszi különösen a hozampont értékelését Bingham szerint (a termék alkalmazásával kapcsolatban), a tixotropiát (szerkezetátalakítás - egy anyag szerkezetátalakítása), a nyírás alatti viszkozitásmérések stabilitását, a kúszást , a visszanyerést , a stressz ellazulása , lebomlása.

Leírja a minta viselkedését folyékony (többé-kevésbé viszkózus) vagy pépes állapotban, a szilárd anyag határán.

A reométer lehetővé teszi a szuszpenzió részecskéinek [koncentráció ( térfogatrész Φ) (Krieger-Dougherty-egyenlet), méretének, méreteloszlásának, alakjának és töltetének] hatását a reológiai tulajdonságokra.

Tipológia

A következő geometriai típusokat különböztetjük meg:

koaxiális hengerek (DIN, Searle vagy Couette típusú ). Azt mutatják, hogy ha az arány a külső sugár R 2 , és a belső sugár R 1 jelentése kevesebb, mint 1,05, mondhatjuk állandó, és vegye a középérték . A nagyon gyakori Searle típusú reométer alkalmas folyadékmintákra : a belső henger nagy érintkezési felülettel rendelkezik, hogy növelje az ellenállási nyomatékot és ezáltal az érzékenységet. A mechanikai tehetetlenség nagy (nagy sebességnél instabilitás jelenhet meg, ami korlátozza az elérhető nyírási sebesség tartományát); ${\ dot \ gamma}$ ${\ displaystyle {\ dot {\ gamma}} _ {m}}$
párhuzamos lemezek (sík-sík, PP). A 0,2 és 3 mm között módosítható légrés lehetővé teszi a „részecskék” vagy töltött minták (például olvadt polimer termék) vizsgálatát. A nyírás (sebesség) a mérési térfogatban változó: nulla a közepén és a legnagyobb a periférián;
kúp-sík (CP). A kúpos angle szög nagyon kicsi (általában 0,5 ≤ θ ≤ 4 °), így a mérési térfogat szinte állandó. Ugyanazon forgási sebesség esetén minél alacsonyabb θ, annál nagyobb. ${\ dot \ gamma}$ ${\ dot \ gamma}$

A PP és CP típusoknál a hőszabályozott alsó sík rögzített (állórész), a felső geometria forog (rotor) vagy rövid távolságon oszcillál, a minta kis mennyiségben kitölti a mérési térfogatot.

Ehhez a három reométerhez oldószercsapda (vagy harang) használható a minta párolgásának vagy száradásának csökkentésére;

forced- áramlási kapilláris (más néven „magas nyomás” kapilláris). Nem túl elterjedt, drága eszköz, amelyet a megnyúlási tulajdonságokhoz (nyúlási viszkozitás stb.) Való hozzáféréshez és a magas szintet igénylő alakítások (szivattyúzás, extrudálás , permetezés stb. ) Szimulálásához használnak . A nagyon erős hengeres acéltartályban lévő terméket egy kör alakú vagy téglalap alakú és ismert méretű présszerszámon keresztül kényszerítik egy olyan dugattyú segítségével, amelynek sebessége szabályozható. A nyírófeszültségek nagyok, lehetővé téve a látszólagos viszkozitású termékek vizsgálatát 10 7 Pa s-ig . A Severs és az MFI extrudáló laboratóriumi áramlásmérők ugyanazon az elven működnek (dugattyú plusz szerszám). ${\ dot \ gamma}$

Oszcillációs módban a mintát szinuszos feszültségnek (ω szögsebességnek) vetik alá a viszkoelaszticitás lineáris tartományában (nagyon alacsony igénybevétel és feszültség mellett végeznek kísérleteket , a törzs ezután lineárisan változik a feszültséggel).

Egy szoftver lehetővé teszi a tesztparaméterek programozását és vezérlését [a légrés értéke, alakváltozás, idő, frekvencia, izoterm, fokozatok, rámpa vagy hőmérsékleti profil (rámpák és fokozatok kombinációja), nyírófeszültség vagy a folyadék sebességgrádiense stb. . ], az adatok biztonsági mentése és feldolgozása.

A reométer kiválasztása az alkalmazásnak megfelelően

Az alábbi táblázat a mérési geometria fontosságát mutatja (az értékek jelzésként vannak megadva). Ezek a forgó készülékek Couette nyírást használnak ( a fordulat két felülete között ). Az alacsony viszkozitású Mooney-Ewart és a kettős légrés koaxiális hengergeometriákat nem veszik figyelembe.

Parameter \ Type	DIN, Searle vagy paplan	Párhuzamos tálcák	Kúp-sík
Átmérő ⌀ (mm)	Henger: 20 mm-től néhány cm-ig	Terv: 20 - 60	Kúp: 20 - 60
Légrés h (mm)	0,1-től néhány mm-ig	0,2 - 3	A kúp θ és ⌀ függvénye
A minta térfogata (ml)	Viszonylag hosszú ⇒ meglehetősen hosszú bemelegedési idő	Alacsony	Alacsony (~ 0,5 - 2)
Mechanikai és termikus tehetetlenség	Magas	Nagyon gyenge	Nagyon gyenge
Nyírósebesség ( ) a mérési térfogatban ${\ dot \ gamma}$	Szinte állandó, ha h kicsi a hengerek sugarához képest ( ) ⇒ abszolút η mérés lehetséges ${\ displaystyle {\ frac {R_ {2}} {R_ {1}}} <1,05}$	A relatív η változó ⇒ mértéke	Szinte állandó, ha θ nem haladja meg a 4 ° -ot ⇒ lehetséges a η abszolút mérése
Nagy nyírósebesség (nagy forgási sebességet feltételez)	Nem (a tehetetlenség miatt)	Igen ilyen alacsony	Igen, ha θ alacsony
Rezgő frekvenciatartomány	Csak alacsony frekvenciák (tehetetlenség miatt)	Nagy ⇒ dinamikus reométer (h <1 mm-es mérések)	Nagy ⇒ dinamikus reométer
A gyenge η mérései	Igen (nagy érintkezési felület, jó érzékenység)	With 60-as tervvel lehetséges	Con 60-as kúppal lehetséges
Erős mérések η	Nem	Tervvel plan 20	Kúppal ⌀ 20
Mérések nagyon nagy részecskéket tartalmazó mintákon	Igen, ha magas h (kicsi mobil egy nagy vödörben)	Igen, ha magas h	Nem (kis légrés a csonkolás szintjén)
Egyszerű használat	Nagyon finom töltelék, néha nehezen tisztítható	Könnyen tisztítható	Elég érzékeny a rossz töltésre; könnyű tisztítás
Különféle	Olcsó (kivéve, ha nagyon keskeny légrések ⇒ szigorú mechanikai felépítés)	Széles körben használják mérésekhez: összehasonlító viszkozitás, dinamikus, kúszó és stressz relaxációs mérések	Gondos megvalósítás ⇒ drága

Alkalmazás

Rheometers főként a kutatás és fejlesztés , például a készítményben a ragasztók , olajok , bitumenek , festékek , kozmetikumok , vagy monitorozására térhálósító egy hőre keményedő gyanta (mérése minimális viszkozitás, fagyasztás időjárás ...).

Megjegyzések

Például, a szilárd állapotban lebomlását egy polimer tanulmányozták reológiai a „megolvadt” állapotban (folyadék vagy deformálható állapotban).
Két koaxiális henger, belső kúpos fenekű hengerrel, a parazita hatások (véghatások) elkerülése érdekében a henger vízszintes alján.
magas frekvenciák nem érhetők el, ha a forgórész mechanikai tehetetlensége nagy (koaxiális hengerű reométerek esetén).
Más néven kis minta sejt vagy nagy nyírású sejt.
nagy légrések nem teszik lehetővé az állandó nyírási sebesség elérését a mérési térfogatban: a konfiguráció csak Newton-folyadékokkal elfogadható . A kis légrés lehetővé teszi az összes réteg ekvivalens lamináris áramlását egymáshoz képest.

Kapcsolódó cikkek

Viscoanalyst , készülék, amely lehetővé teszi a mérések komplex modulus a szilárd ( elasztomerek , ragasztóanyagok, kompozitok , stb ), komplex viszkozitást, csillapítási tényező, meghatározása átmenetek, létrehozása mester görbék polimerek, stb
Gél
Weissenberg-effektus