Katedra Towaroznawstwa Przemysłowego 
Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie 

ul. Henryka Sienkiewicza 4, 30-033 Kraków, Polska  
tel.: (12) 293 78 68 | tel./fax: (12) 294 53 57  
internet: http://www.tktp.uek.krakow.pl  
e-mail:  


Towaroznawstwo

TyGRyS

PRACOWNIA BADAŃ REOLOGICZNYCH
KATEDRY TOWAROZNAWSTWA PRZEMYSŁOWEGO UEK W KRAKOWIE
Pracownia wyposażona jest w lepkościomierz rotacyjny (reometr) typu Rheotest 3.1 produkcji niemieckiej firmy RHEOTEST Medingen GmbH. Reometr zbudowany jest z dwu współosiowych cylindrów. Cylinder zewnętrzny jest elementem stacjonarnym pozwalającym na łatwą regulację i stabilizację temperatury, podłączanym do zewnętrznego układu termostatującego. Próbka cieczy wypełniająca pierścieniową szczelinę między cylindrem zewnętrznym i wewnętrznym może być poddana ścinaniu przez dowolnie długi czas. Podczas ruchu obrotowego cylindra wewnętrznego (wirnika) powstaje przepływ laminarny na podstawie, którego wyznacza się naprężenie ścinające, szybkość ścinania i lepkość.

Reometr może pracować w dwu podstawowych trybach pomiarowych
przy regulowanej wejściowej szybkości ścinania
i wyznaczaniu powstających naprężeń ścinających (tryb CR)
przy regulowanych naprężeniach wejściowych
i wyznaczaniu powstających szybkości ścinania (tryb CS)


Układ czujnikowy może być zmodyfikowany tak, że naczynie zewnętrzne jest wymienione na stacjonarną płytkę dolną, a cylinder wewnętrzny na obracający się stożek albo płytkę górną.


Podstawowe układy pomiarowe reometrów rotacyjnych
a - koncentryczny cylinder, b - stożek-płytka, c - równoległe płytki

Rheotest RN 3.1 pracuje przy momencie obrotowym w zakresie 0,1-160 mNm i prędkości obrotowej 0,1-1000 rpm. Układ pomiarowy S1 pozwala na pomiar lepkości przy prędkościach ścinania 0,13-1300 s-1, w zakresie od 1-107 mPas zaś układ HS w zakresie od 0,5-2 .106 mPas.

Przyrząd połączony jest z komputerem co pozwala na bezpośrednią, graficzną obserwację wszystkich parametrów pomiaru w trakcie jego przebiegu. Ponadto obsługujący go program pozwala na dopasowanie uzyskanych danych doświadczalnych do jednego z licznych modeli reologicznych (Newton, Ostwald - De Waele, Golub, Cross, Carreau, de Haven, Reiner Phillippoff, Meter, Bingham, Herschel -Bulkley, Casson, Casson - Allgemein, Tscheuschner - Allgemein) opisujących zależność między naprężeniem ścinającym t (TAU) i prędkością ścinania (D).




Przykładowy wykres kreślony przez przyrząd na monitorze komputera podczas pomiaru lepkości.
Zależność lepkości (h - ETA), naprężenia ścinającego (t - TAU) i prędkości ścinania (D) od czasu (t)
podczas pomiaru lepkości żelu pod prysznic.


Lepkość stanowi jedno z podstawowych pojęć reologii, czyli nauki będącej działem mechaniki klasycznej, zajmującej się powstawaniem i wzrastaniem w czasie odkształceń wszelkich ciał rzeczywistych. Reologia w dosłownym tłumaczeniu oznacza naukę o płynięciu materiałów (od greckiego reo - płynąć).

Dział chemii fizycznej zajmujący się badaniem i interpretacją lepkości rozmaitych układów fizykochemicz-nych nazywa się wiskozymetrią. Nazwa wywodzi się od łacińskiego słowa viscosus - to znaczy lepki.

Lepkość jest wynikiem tarcia wewnętrznego, występującego podczas przesuwania się względem siebie warstw płynu poddanego naprężeniu ścinającemu. Parametrem charakteryzującym lepkość ilościowo jest stała zwana lepkością dynamiczną lub współczynnikiem lepkości, równa stosunkowi naprężenia ścinającego do prędkości ścinania. Płyny, dla których stosunek ten nie zależy od prędkości ścinania nazywają się płynami newtonowskimi, pozostałe zaś nienewtonowskimi.

Znajomość lepkości rozmaitych cieczy, szczególnie w funkcji temperatury, ma istotne znaczenie w wielu zagadnieniach techniki i jest bardzo ważnym kryterium jakości. Przykładem mogą być oleje i smary oraz inne liczne produkty przemysłowe bazujące na emulsjach (np. lakiery i farby malarskie, środki do mycia i czyszczenia, środki połyskowe, środki owadobójcze i chwastobójcze, kosmetyki, produkty farmaceutyczne). Lepkość może także charakteryzować stan licznych produktów spożywczych (np. kefiry, jogurty, majonezy).

Właściwości reologiczne emulsji przedstawia się zwykle w postaci krzywych płynięcia lub krzywych lepkości. Krzywe lepkości opisują zależność naprężenia ścinającego od prędkości ścinania zaś krzywe lepkości - zależność lepkości od prędkości ścinania.

Na właściwości reologiczne wpływa wielkość cząstek i stopień ich flokulacji lub koagulacji. Z przebiegu krzywej płynięcia można wnioskować o rozkładzie wielkości cząstek rozproszonych oraz o jakości wyrobu. Łamany przebieg krzywej świadczy o nierównej wielkości cząstek, czyli o nietrwałości układu emulsyjnego. Zmiany lepkości emulsji w czasie przechowywania pozwalają na obserwację zmian rozkładu wielkości cząstek emulsji.


    Rheotest RN 3.1 został wykorzystany w badaniach statutowych Katedry:
  • Zastosowanie badań reologicznych w kontroli jakości wyrobów przemysłowych.
  • Zastosowanie badań reologicznych do oceny trwałości produktów chemii gospodarczej.
    Wykonane badania opublikowano w Zeszytach Naukowych Akademii Ekonomicznej oraz w materiałach Zjazdów Towaroznawczych we Włoszech:
  • Wiskozymetryczne badanie szamponów.
  • Lepkość lateksu naturalnego i jej zależność od temperatury.
  • Wiskozymetryczne badanie środków myjących.
  • Tensione superficiale delle soluzioni gel per il lavaggio sotto la doccia.
  • La viscosita' come criterio di valutazione di detergenti liquidi.
    Ponadto z wykorzystaniem Rheotestu RN 3.1 studenci wykonali
    następujące prace inżynierskie i magisterskie z zakresu wiskozymetrii
    :
  • Własności reologiczne wybranych farb i lakierów.
  • Badanie i ocena właściwości reologicznych lakierów do paznokci.
  • Badanie i ocena właściwości reologicznych szamponów.
  • Badanie i ocena lepkości wybranych emulsji kosmetycznych.
  • Lepkość jako kryterium jakości płynów do mycia naczyń.
  • Wiskozymetryczne badanie wybranych produktów chemicznych.
©1924-2017 KTP UE Kraków