Orthogonale Superposition

Orthogonal Superposition (OSP) ermöglicht direkte Messungen der Viskoelastizität unter gleichzeitiger Scherung zur vollständigen Charakterisierung von Materialien in allen Anwendungsstadien. Diese neue Dimension der rheologischen Prüfung schließt die Lücke zwischen Oszillation und Fließen und misst das viskoelastische Verhalten eines Materials unter den gleichen Scherbedingungen wie bei kritischen Prozessen wie Mischen, Extrudieren, Gießen, Pumpen oder Streichen.

Die Rheologie komplexer Flüssigkeiten (Emulsionen, Suspensionen, Gele, Pasten und mehr) wird traditionell durch Oszillation oder stetige Scherung charakterisiert. Stetige Scherung misst die nicht-Newtonsche Viskosität über einen Bereich von Scherraten oder Spannungen und stellt sicher, dass die Probe während der Verarbeitung, Abgabe und Endverwendung fließt. Die oszillatorische Rheologie bietet eine informativere Messung, die die viskoelastische Reaktion des ruhenden Materials charakterisiert, die direkt aus seiner Mikrostruktur resultiert.

Mit OSP werden G’, G“ und Tan Delta direkt unter den anwendungsrelevanten Fließbedingungen quantifiziert. Messungen der Viskoelastizität während des Fließens bieten einen Einblick in die scherinduzierten Veränderungen der Mikrostruktur, was zu Informationen zur Materialleistung in den wichtigsten Anwendungsstadien führt. OSP bietet auch die Möglichkeit für 2D-SAOS (gleichzeitige Oszillation mit kleinen Amplituden sowohl in Rotations- als auch in axialer Richtung) zur Charakterisierung von anisotropem Materialverhalten oder Partikelorientierung unter Scherung. Diese Testfunktionen liefern neue Einblicke in die Beziehung zwischen Struktur und Leistung und liefern ein fehlendes Stück bei der Charakterisierung von komplexem rheologischem Verhalten.

Merkmale

• Direktes Messen von G’, G“ und Tan Delta während die Probe gleichzeitig geschert wird mit präzise kontrollierter axialer Oszillation durch das patentierte Magnetlager des DHR
• Messen Sie Änderungen der scherempfindlichen Mikrostruktur komplexer Flüssigkeiten mit der verbesserten Kraftsensitivität der SmartSwapTM OSP-Zelle
• Stellen Sie Datengenauigkeit bei Rotations- und Axialmessungen sicher und vermeiden Sie Pump- und Oberflächenspannungseffekte mit der speziell entwickelten OSP-Geometrie
• Überwachen Sie temperaturabhängige Änderungen und reproduzieren Sie reale Verarbeitungsbedingungen mit optionaler Temperaturkontrolle durch den ETC-Ofen (-10 °C bis 150 °C)
• Einfache Programmierung von OSP- und 2D-SAOS-Experimenten und schnelle Datenanalyse mit der leistungsstarken TRIOS-Software

Technologie

• Sinusförmige axiale Verformung wird durch das patentierte Magnetlager des DHR präzise gesteuert
• Die Smart Swap OSP-Zelle bietet die verbesserte Kraftsensitivität, die für axiale Oszillationsmessungen von Flüssigkeiten erforderlich ist
• OSP-Becher- und Rotorgeometrien sind auf Genauigkeit bei Rotations- und Axialmessungen optimiert
• Optionale Temperaturregelung (-10 °C bis 150 °C) über den ETC-Ofen möglich

OSP: Charakterisierung der Rheologie einer Lotion während der Anwendung

Die Rotationsrheologie liefert wertvolle Messungen von scherverdünnenden Materialien wie Lotionen und anderen Körperpflegeprodukten. Viskositätsmessungen fehlen jedoch Einsicht in Eigenschaften wie Konsistenz und Textur, die für das Verbrauchererlebnis wichtig sind. Eine vollständige rheologische Charakterisierung der Lotion erfordert die Bestimmung des viskoelastischen Verhaltens durch Oszillationsmessungen.

Die obige Abbildung zeigt oszillatorische Frequenz-Sweeps an einer Lotion, orthogonal zur simultanen Scherung. Die viskoelastische Reaktion bei jeder Geschwindigkeit spiegelt die scherinduzierte Änderung der Emulsionsmikrostruktur und das daraus resultierende Verhalten in der jeweiligen Anwendungsstufe wider:

– In Ruhe: Die Lotion verhält sich wie ein „weicher Feststoff“; G’ ist größer als G“, was darauf hinweist, dass die Lotion nicht ohne weiteres fließt. Dies ist vorteilhaft für die Lagerstabilität und die einfache Handhabung durch den Verbraucher.

– Abgabe: Bei Schergeschwindigkeiten, die beim Pumpen oder Auspressen aus einer Tube auftreten, zeigt die Lotion eine Abnahme von G’, was auf eine weniger elastische Struktur hinweist. Bei hohen Frequenzen ist G’ größer als G“, was eine Elastizität widerspiegelt, die ein Tropfen während des Dosierens verhindert.

– Verreiben: Bei höherer Scherung ist G’ stark verringert und niedriger als G“, insbesondere bei niedrigen Frequenzen. In diesem Zustand lässt sich die Lotion leicht verteilen und kann gut von der Haut aufgenommen werden.

OSP-Messungen von Lotionen gehen über die Bestimmung einer herkömmlichen Fließkurve hinaus und charakterisieren das rheologische Verhalten, das für ihre Leistung während der Anwendung am relevantesten ist.