The generalized theory of flow of plastic disperse systems with account of the wall effect

Summary

This work is concerned with the generalized approach to an estimation of the influence of the wall effect on measurements of the viscous properties of plastic disperse systems in capillary and rotational instruments.

Use is made of the model concept of the existence of a separate phase in the wall layer and of the equilibrium between this phase and the system in the bulk. Based on the conception of the activation mechanism of the flow process, the authors introduce characteristic parameters which have the dimensions of length and which depend on the shape and size of the measuring surfaces. The use of these parameters permits obtaining a linear relationship between the apparent rate of shear gradient and the characteristic sizes of the measuring surfaces. The angular coefficient of these relations determine the shear-rate-dependent apparent velocity of slippage, which makes it possible to calculate the rate of shear gradient for the system in the bulk and, hence, to find the true flow curves for PDS. The normalization of the slippage velocity and the walllayer thickness with respect to the characteristic parameters enables one to find the values of viscosity and the concentrations of the dispersed phase in the wall layers as a function of the shear rate on the surfaces of the measuring devices.

Zusammenfassung

Es wird ein verallgemeinertes Verfahren zur Abschätzung des Wandeinflusses auf die Messung der Viskositätseigenschaften von plastischen dispersen Systemen (PDS) in Kapillar- und Rotationsinstrumenten behandelt.

Dabei wird die Modellvorstellung der Existenz einer separaten Phase in der Wandschicht und deren Gleichgewicht mit der Volumenphase in Ansatz gebracht. Mit Hilfe des Konzepts des Strömungsvorgangs als eines Aktivierungsmechanismus werden charakteristische Parameter eingeführt, welche die Dimension einer Länge besitzen und von der Gestalt und den Abmessungen der Oberflächen der Meßanordnung abhängen. Die Einführung dieser Parameter führt zu einer linearen Abhängigkeit der scheinbaren Schergeschwindigkeit von den charakteristischen Abmessungen der Meßflächen. Der hierin auftretende Koeffizient bestimmt die von der Schubspannung abhängige effektive Gleitgeschwindigkeit, wodurch die Berechnung der Schergeschwindigkeit im Volumen und somit auch die Bestimmung der wahren Fließkurven der PDS ermöglicht wird. Die Normierung der Gleitgeschwindigkeit und der Dicke der Wandschicht in bezug auf die charakteristischen Parameter ermöglicht es, den Wert der Viskosität und der Konzentration der dispersen Phase in den Wandschichten als Funktion der Schubspannung an den Oberflächen der Meßanordnung zu ermitteln.