Perché eseguire misurazioni di reologia?

Chiunque inizi a imparare a pensare reologicamente dovrebbe prima porsi la seguente domanda: Perché le misurazioni della viscosità?

La risposta a questa domanda sta nell'esperienza di migliaia di persone che hanno effettuato tali misurazioni, dimostrando quanto utile possa essere la conoscenza preventiva del comportamento dei materiali, o degli effetti prodotti da cambiamenti nei processi di fabbricazione, cambiamenti nella formulazione. , fenomeni di invecchiamento, ecc. L'area che più frequentemente giustifica le misurazioni delle proprietà reologiche è l'area del controllo qualità, dove le materie prime devono essere identiche lotto dopo lotto. In genere, il comportamento del flusso è una misura indiretta della qualità e della conformità di un prodotto. Un altro motivo che giustifica gli studi sul comportamento del flusso è che consentono di giustificare la fattibilità dei processi di produzione. Ad esempio, un liquido altamente viscoso richiederà più energia per essere pompato rispetto a un prodotto meno viscoso. La conoscenza delle proprietà reologiche è quindi utile per definire sistemi di pompaggio e tubazioni. La reologia ha dimostrato di essere il metodo più sensibile per caratterizzare i materiali perché il comportamento del flusso è direttamente correlato a proprietà fisiche come il peso molecolare e la distribuzione del peso molecolare. Queste relazioni sono utili ad esempio per le sintesi molecolari perché consentono differenze relative visibili senza dover effettuare misurazioni di massa molecolare. Le misurazioni reologiche sono utili anche per monitorare il corso di una reazione chimica. Tali misurazioni possono essere eseguite come test di qualità durante la produzione o per tracciare, contrassegnare e controllare l'avanzamento del processo. Le misurazioni reologiche consentono di studiare trattamenti chimici, meccanici e termici, l'influenza degli additivi o di seguire l'evoluzione di una reazione di cottura. Sono anche i mezzi per prevedere o controllare una quantità di proprietà del materiale, il suo comportamento e le sue prestazioni nella situazione di utilizzo finale.

Pensa reo-logicamente

Per cominciare, considera la domanda: è possibile correlare un dato reologico con un parametro del processo di produzione o un aspetto del comportamento del prodotto?

Per determinarlo, è necessario sviluppare un certo “istinto” per comprendere i fenomeni fisici e chimici che influenzano la risposta reologica. Per il momento, si consideri che questa informazione è nota e che sono state individuate diverse possibilità. Il passaggio successivo consiste nel raccogliere dati reologici preliminari al fine di determinare quale tipo di comportamento del flusso è caratteristico del fenomeno studiato. Al livello più elementare, ciò implica effettuare misurazioni con qualsiasi viscosimetro Brookfield disponibile e trarre alcune conclusioni basate sulla descrizione dei diversi tipi di comportamento reologico descritto nel Capitolo 4. Una volta che il tipo di comportamento al identificato il flusso, è possibile comprendere meglio come interagiscono i componenti del sistema (maggiori informazioni su ciò che influenza le proprietà reologiche si possono trovare nella sezione 4.7). I dati così ottenuti possono poi essere confrontati con uno dei modelli matematici che sono stati utilizzati con successo con i dispositivi Brookfield. La maggior parte di questi modelli è presentata nel Capitolo 5. Questi modelli matematici sono classificati dal più semplice al più complesso. Alcuni implicano semplicemente il disegno di curve su carta millimetrata, altri comportano il calcolo di un rapporto tra due numeri. Alcuni sono piuttosto sofisticati e richiedono l'uso di una calcolatrice programmabile o di un computer. Questi tipi di analisi sono il modo migliore per ottenere la maggior parte delle informazioni dalle misurazioni e spesso ne derivano una o due "costanti" che riassumono le misurazioni e possono essere utilizzate per quantificare le prestazioni del prodotto o del processo. . Non appena viene trovata una correlazione tra i dati reologici e il comportamento del prodotto, la procedura può essere invertita e i dati reologici possono essere utilizzati per prevedere le prestazioni e il comportamento del prodotto.

Tre scuole di pensiero riguardanti le misurazioni della viscosità

Nella nostra esperienza, ci sono tre scuole di pensiero riguardanti l'uso dei viscosimetri nelle applicazioni reologiche. Ve li presentiamo qui e vi invitiamo a scegliere quello che fa per voi, tenendo presente che nessuno dei tre è il migliore e che ognuno ha i suoi vantaggi.

La scuola pragmatica

La prima scuola di pensiero è la più pratica. Le persone che frequentano questa scuola sono interessate solo al fatto che il viscosimetro Brookfield genera numeri che forniscono informazioni utili sul prodotto o processo. Queste persone hanno poca considerazione per le teorie reologiche e i parametri di misurazione espressi in termini assoluti. Le applicazioni tipiche in questa categoria sono il controllo di qualità o le applicazioni di controllo della produzione.

La scuola teorica

La seconda scuola di pensiero implica un approccio più teorico. Coloro che aderiscono a questa scuola sanno che alcuni modelli di viscosimetri Brookfield non produrranno direttamente misurazioni della viscosità assoluta a velocità di taglio fissate per prodotti non newtoniani. Tuttavia, ritengono che sia possibile trovare correlazioni tra le viscosità apparenti (cifra indicata dal quadrante del viscosimetro) e parametri importanti riguardanti la loro produzione o il loro processo. La maggior parte degli utenti segue questa scuola di pensiero. Le documentazioni di reologia dell'applicazione pullulano di osservazioni come "So che i dati non sono definiti in modo assoluto e formale, ma tenendo a mente questi dati, elaboro le informazioni di reologia così come vengono misurate". Nella maggior parte dei casi questo produce risultati molto soddisfacenti ed elimina la necessità di acquistare apparecchiature reologiche altamente sofisticate ed eccessivamente costose.

Scuola accademica

La terza scuola di pensiero è di natura piuttosto accademica. I sostenitori di questa scuola richiedono che tutti i parametri di misurazione, in particolare velocità di taglio e sollecitazione, siano noti e ben definiti. Hanno bisogno di attrezzature con geometrie ben definite come geometria cono / piano o geometria coassiale. Le apparecchiature della gamma Brookfield che soddisfano questi criteri sono i viscosimetri a cono / piano Wells-Brookfield, viscosimetri CAP, ULA, SSA, DIN, adattatori a spirale SAA, sistema thermosel, reometri R / S, R / S-CPS e PVS. Con questa apparecchiatura si definisce la velocità di taglio e si ottengono così direttamente misurazioni precise della viscosità assoluta. Quindi ecco la nostra opinione sulle tre scuole di pensiero riguardanti le misurazioni della viscosità. Dovrai pensare in termini che corrispondono all'una o all'altra di queste scuole in base alle tue conoscenze, approcci, obiettivi e in base al materiale in tuo possesso. Gli utenti del viscosimetro Brookfield rientrano tutti in una di queste 3 categorie.