Kinexus, mehr als nur ein Rheometer!

Oft besteht die Notwendigkeit, die tatsächlichen Viskositätswerte mit nicht-standardisierten Messsystemen auf einem Rotationsrheometer zu messen oder zumindest zu schätzen. Dies kann erforderlich sein, um einen Misch- oder Herstellungsprozess im Labormaßstab zu replizieren, eine Probe während einer Messung dispergiert und einheitlich zu halten oder eine rheologische Eigenschaft zu messen, die mit einer Standardkonfiguration wie Kegel-Platte oder konzentrischen Zylindern schwierig oder unmöglich wäre.

Während nicht-standardisierte Messsysteme an unseren Kinexus Rotationsrheometern verwendet werden können (z. B. maßgefertigte Systeme, die über unseren universellen Geometrieadapter angebracht sind), ist die Bestimmung der tatsächlichen Schubspannung und Schergeschwindigkeit für solche Konfigurationen alles andere als trivial. Anders als bei Kegel-Platte oder schmalen,Lücken-zylindern, wo die Schergeschwindigkeit und die Schubspannung in der Regel gut definiert und aus Rohmoment- und Verschiebungsdaten berechnet werden können, ist dies für nicht-standardisierte Geometrien wie Mixer und sogar reguläre Geometrien, die in einer Flüssigkeitsumgebung stehen, nicht der Fall, und es können normalerweise nur Rohdaten präsentiert werden.

Bei Malvern haben wir eine einfache empirische Methode entwickelt, um Drehmoment in Schubspannung und Winkelgeschwindigkeit in Schergeschwindigkeit für nicht-standardisierte Messsysteme umzuwandeln, sodass Benutzer die tatsächlichen Viskositätswerte in Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit für unsere Reihe von Dispersionswerkzeugen oder maßgefertigten Messsystemen schätzen können. Wir haben kürzlich ein Papier veröffentlicht, das diese Arbeit detailliert behandelt und den Titel „Einfache Methode zur Bestimmung von Stress- und Dehnungskoeffizienten für nicht-standardisierte Messsysteme auf einem Rotationsrheometer“ trägt, das in der August-Ausgabe von Applied Rheology und auf der Applied Rheology Website (Open Access) verfügbar ist.

Ohne hier auf die Details der Methode einzugehen (dies wird im Papier beschrieben), zeigen die beiden obigen Diagramme deren Gültigkeit. Diese zeigen vergleichbare Fließkurven, die mit einer Kegel-Platte- und einer Mixer-Tassen-Konfiguration (unten gezeigt) für ein Duschgel (links) und eine Körperlotion (rechts) erhalten wurden. Obwohl es möglicherweise nicht möglich ist, die gleiche Messgenauigkeit mit einer Mixer-Konfiguration wie mit einer Standardkonfiguration zu erreichen, insbesondere bei nichtnewtonschen Materialien, können vergleichbare Daten erhalten werden, wenn die Verwendung nicht-standardisierter Konfigurationen für eine bestimmte Anwendung oder Probentyp als notwendig oder vorteilhaft erachtet wird.

Ein solcher Probentyp ist ein Smoothie! In einem kürzlich erschienenen Blog (Smoothie Wars!) haben wir die Viskositätsprofile von frisch hergestellten Smoothies, die mit zwei beliebten Smoothie-Herstellern – dem Nutri Ninja Pro und dem Nutribullet – produziert wurden, verglichen. Wie unten (links) gezeigt, trennen sich diese Pulpsuspensionen schnell, wenn sie stehen gelassen werden, daher die Notwendigkeit, sie während der gesamten Messung dispergiert zu halten. Die Verwendung der obigen Mixer-Konfiguration erreichte dies sehr gut, indem die Probe suspendiert gehalten wurde und dabei gute rheologische Daten erzielt wurden (unten rechts). Der gleiche Ansatz könnte verwendet werden, um eine Vielzahl von verschiedenen Suspensionen zu evaluieren, die dazu neigen, sich abzusetzen, zu cremen oder Synärese zu zeigen, oder alternativ zur Überwachung der Entwicklung der Viskosität während eines Mischprozesses eingesetzt werden, um so die Möglichkeiten des Rheometers über standardisierte Tests hinaus zu erweitern.

Obwohl das Kinexus-Rheometer ein präzisionsgefertigtes analytisches Instrument ist, das hauptsächlich zur Bestimmung der viskosen oder viskoelastischen Eigenschaften von Proben, die von Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität bis hin zu steifen Feststoffen reichen, unter kontrollierten Bedingungen verwendet wird, ist es auch ein äußerst vielseitiges Instrument. Neben seinen Rotationsfähigkeiten verfügt es über erweiterte axiale Fähigkeiten, die für Klebestests, Quetschströmungsmessungen und Zugversuche von Filamenten genutzt werden können. Die gleichzeitige Anwendung von Axial- und Scherbelastung wurde auch genutzt, um das Kauen von Lebensmitteln nachzuahmen, wie in einem kürzlich erschienenen Artikel im Journal of Food Science and Technology unter dem Titel Chewing the Fat beschrieben.

Solche fortschrittlichen Fähigkeiten werden durch unsere rSpace-Software ermöglicht, die grundlegende rheologische Messaktionen (oder Testbausteine) miteinander oder mit anderen Software-/Instrumentenaktionen wie Benutzerfeedback und -wahlen, Berechnungen, Schleifen und Auslösern verknüpft, um „intelligente“ Tests zu erstellen. Grundsätzlich: Wenn Sie es sich vorstellen können – Kinexus kann es ausführen!

Besuchen Sie unsere Website für unsere aktuellen Anwendungshinweise zu Klebetests mit dem Kinexus und verpassen Sie nicht unser Webinar am 24. September über „Wie man Quetschströmungsmessungen durchführt„.

Achten Sie auch auf die Veröffentlichung der rSpace-Software (1.70) in diesem Monat, die unter anderem eine aktualisierte Bibliothek intelligenter integrierter Sequenzen (rSolution) zur Bewältigung einer Vielzahl von Anwendungsproblemen enthält und unser Website-Anwendungsmaterial ergänzt.

Um unser aktuelles Portfolio an Rheometern zu sehen, besuchen Sie bitte unsere Webseite für Rheometer hier – https://www.malvernpanalytical.com/en/products/category/rheometers