مقدمه ای بر رئولوژی
ویسکوزیته و رفتار ویسکوالاستیک را میتوان با ابزارهای مناسب در کنترل کیفیت، تحقیق و توسعه اندازهگیری کرد. تستهای چرخشی برای تعیین منحنیهای جریان و ویسکوزیته استفاده میشوند که وابستگی ویسکوزیته به نرخ برش را نشان میدهند. تستهای نوسانی نیز اطلاعات بیشتری در مورد خواص ویسکوالاستیک مواد مانند مدول ذخیره
G′ و مدول اتلاف G′′ ارائه میدهند. این تستها به ویژه برای مواد خمیری و نیمهجامد مانند چسبها و درزگیرها که دارای استحکام و اجزای الاستیک بالاتری هستند، مورد استفاده قرار میگیرند.
در این فایل، نمودارهایی برای نشان دادن سه نوع رفتار جریان ارائه شده است:
رفتار جریان ویسکوز ایدهآل (نیوتنی): در این حالت، ویسکوزیته تنها به دما بستگی دارد و نه به نرخ برش. 6این رفتار تنها در تعداد بسیار کمی از مایعات و فرمولاسیونهای پایه دیده میشود.
رفتار جریان رقیقشونده با برش: این رفتار که به آن شبهپلاستیک نیز گفته میشود، در پوششها بسیار رایج اس. در این حالت، ویسکوزیته با افزایش نرخ برش کاهش مییابد. این کاهش به دلیل جهتگیری مولکولهای پلیمری، ذرات یا قطرات امولسیون در جهت گرادیان برشی است.
رفتار جریان تیکسوتروپیک: این ویژگی میتواند علاوه بر رفتار رقیقشونده با برش، در بسیاری از فرمولاسیونها رخ دهد. در این حالت، ویسکوزیته و رابطه بین خواص ویسکوز و الاستیک ماده، هم به نرخ برش و هم به مدت زمانی که نیروهای برشی بر ماده وارد میشوند، بستگی دارد. در حالت سکون، ساختارهای شبکهای سهبعدی در ماده وجود دارند که هنگام برش تخریب شده و به صورت وابسته به زمان بازسازی میشوند.
کاربرد افزودنیهای رئولوژی Rheology Additives
افزودنیهای رئولوژی برای تنظیم ویژگیهای جریان و تغییر شکل در لاکها، رنگها و سایر مواد پوششی استفاده میشوند. خواص رئولوژیکی مورد نیاز بسته به اینکه پوشش در یک فرآیند خودکار یا به صورت دستی با برس، غلتک یا ماله اعمال شود، متفاوت است.
تنظیم این خواص به دلایل زیر اهمیت دارد:
کنترل پس از اعمال: بلافاصله پس از اعمال، رفتار روانشدن باید کنترل شود، در حالی که جریان خوب بر روی سطوح نیز باید به دست آید.
پایداری در نگهداری و حمل و نقل: باید از پایداری فرمولاسیونها در طول نگهداری و حمل و نقل اطمینان حاصل شود. ویسکوزیته به اندازه کافی بالا در محدوده نرخ برش پایین، به بهبود پایداری نگهداری کمک میکند، زیرا از ته نشین شدن یا شناور شدن ذرات جلوگیری میکند.
نرخهای برش برای مواد پوششی
پوششها در نرخهای برش متوسط و بالا فرآوری میشوند، بنابراین پروفیلهای جریان و ویسکوزیته با توجه به تکنیک پوشش، به صورت بهینه در یک نرخ برش خاص تنظیم میشوند. نرخهای برش مربوط به فرآیندها و خواص مختلف در جدول زیر خلاصه شده است:
خواص در طول نگهداری و حمل و نقل: نرخ برش کمتر از 0.001 تا 0.01 s−1 مربوط به ته نشین شدن ذرات و کرم شدن امولسیون است.
خواص بلافاصله پس از فرآوری: نرخ برش 0.01 تا 1 s−1 به جریان سطحی، روانشدن و چکیدن مربوط میشود.
خواص در طول فرآوری:
1 تا 100 s−1: اکستروژن، پوششدهی غوطهوری
10 تا 10000 s−1: اختلاط، هم زدن، پمپاژ
100 تا 10000 s−1: برسها، غلتکها
1000 تا 10000 s−1: اسپری
>10000 s−1: فرآیندهای پوششدهی با سرعت بالا