Caso di studio: misurazione della compattezza della cera secondo ASTM D937-92

PRINCIPIO DEL TEST

L'obiettivo del test è valutare la durezza o la fermezza della cera utilizzando una sonda conica secondo il metodo standard ASTM D937-92.

CONTESTO

Le cere sono prodotti organici prodotti sinteticamente e naturalmente. In genere tendono ad essere più morbidi a temperature più elevate e più duri a temperature più basse (più fredde). Pertanto, la "viscosità" e la durezza di alcune cere dipenderanno dalla temperatura. Le cere dure sono meno appiccicose e quindi adesive. Variando la durezza della cera utilizzando diversi gradi di cera, è possibile modificare la natura adesiva o la trazione della cera.

Molti prodotti cosmetici, medici e per la cura personale contengono cere. La capacità delle cere di produrre una buona lucentezza, la fermezza del prodotto, nonché le loro proprietà di modellatura le rendono complementari alla consistenza finale del prodotto. La misurazione della durezza (fermezza) di una cera determina se una cera di interesse sarà adatta a un particolare prodotto per produrre le proprietà desiderate.

Il metodo standard D937-92 utilizza un penetrometro per determinare la profondità di penetrazione di un cono standard in condizioni definite. Il CT3 Texture Analyzer ha adottato questo metodo standard utilizzando i parametri specificati e metodi di misurazione alternativi come la determinazione della forza per penetrare una distanza specificata. Gli angoli del cono possono variare da 15 a 90 °.

METODO

Attrezzatura: CT3 con cella di carico da 4,5 kg

Sonda conica 30°

Software TexturePro CT

Impostazioni:

Tipo di prova: Voltaggio

Tipo di pre-test: 1,0 mm / s

Test di velocità: 2,0 mm/sec

Velocità post-test: 2,0 mm/sec

Tipo di destinazione: Distanza

Valore obiettivo: 30 mm

Forza di attivazione: 20 grammi

Nota: si consiglia che la velocità di pre-test sia uguale o inferiore alla velocità di test per un rilevamento accurato del trigger; ad esempio, una velocità di prova di 2 mm/s richiederà una velocità di pre-test ≤ 2 mm/s.

I campioni molto morbidi non saranno in grado di raggiungere una forza di 150 g. In tali circostanze, il campione più morbido dovrebbe essere testato prima per determinare se la procedura funziona. Potrebbe essere necessario sviluppare un metodo appropriato.

PREPARAZIONE DEL CAMPIONE

Nel metodo standard, il campione viene fuso a 82°C e versato in un contenitore standard. Il campione viene raffreddato a temperatura ambiente per 16-18 ore (fare riferimento al metodo standard ASTM per ulteriori informazioni). Un altro metodo (utilizzato anche in questo test) è quello di testare i campioni direttamente dai loro contenitori originali. Se si utilizza questo metodo, le dimensioni del contenitore prescelto devono essere riportate e applicate ai successivi test. La superficie del campione deve rimanere intatta e inalterata in quanto ciò potrebbe influenzare il risultato.

PROCEDURA

1. Collegare la sonda conica al trasduttore di forza.

2. Allineare il campione al centro sotto la sonda conica ea 15 mm dal bordo del contenitore.

3. Avviare il test di penetrazione.

4. Quando la sonda si ritira dal campione, tenere saldamente il contenitore per evitare che si sollevi.

5. Quando si procede al test successivo, pulire la sonda conica con un panno pulito e asciutto per rimuovere tutte le tracce di cera.

Nota: anche la temperatura del cono deve essere a temperatura ambiente prima di iniziare il test.

Questo test misura la distanza necessaria per generare un carico di 150 g. Un metodo alternativo può essere utilizzato anche quando viene misurata la forza richiesta per penetrare una distanza specificata.

RISULTATI

Quello che segue è un tipico grafico TexturePro CT. Il grafico mostra la durezza della cera di una vaselina utilizzando una sonda conica.

Il grafico in Figura I mostra la durezza della vaselina misurata da 50 ml, 3,5 x 5,0 cm.

Il grafico nella Figura II mostra il carico in funzione del tempo per la durezza della vaselina.

Il grafico nella Figura II mostra il carico in funzione del tempo per la durezza della vaselina.

OSSERVAZIONI

Quando viene raggiunta una forza di innesco di 5 g, la sonda penetra nel campione fino a raggiungere una forza di 150 g. Questo è seguito da un tempo di attesa di 5 secondi prima che la sonda si ritiri dal campione a una velocità post-test di 10 mm/s. La distanza di penetrazione dipende dalla durezza del campione. Una grande distanza di penetrazione indicherà un campione morbido mentre una piccola distanza di penetrazione indicherà un campione più duro. Il test è utile per confrontare la durezza di diverse cere per determinare la scelta della cera per un particolare prodotto.

La tabella seguente mostra i valori medi per una vaselina testata in diversi siti.