Reologia Produselor Cosmetice

I.Aspecte generale

Reologia poate fi considerată ca o ramură a fizicii ce se ocupă cu comportarea corpurilor deformabile care posedă cel puţin una din următoarele proprietăţi: elasticitate, plasticitate sau vâscozitate. În anul 1929 Societatea Americană de Reologie a acceptat definiţia dată de E.C. Bingham "reologia este studiul deformării şi curgerii materiei". Dar acest obiect de studiu aparţine şi altor ştiinţe care derivă din ramura de bază a fizicii: mecanica. De asemena, poate fi remarcat că şi curgerea este un tip de deformare. Reiner, remarcând tautologia, defineşte reologia ca ştiinţa ce se ocupă cu studiul deformării materialelor, incluzând şi curgerea. Nici această definiţie nu este însă completă. Analizând obiectul reologiei, interferenţa ei cu ştiinţele adiacente şi precizându-se locul ei în asamblul ştiinţelor ce studiază curgerea şi deformarea corpurilor s-a propus următoarea definiţie: "Reologia este ştiinţa ce studiază interdependenţa între solicitările mecanice, răspunsul corpurilor şi proprietăţile acestora". Această ştiinţă stabileşte modelele matematice care formează funcţia răspuns a unui corp supus la solicitari. O forţă sau un sistem de forţe aplicat unui corp conduce la mişcarea acestuia. Mişcarea corpului poate consta în deplasări sau/şi deformari. În general, deplasarea nu modifică poziţia relativă a elementelor ce formează corpul, dar modifică poziţia acestuia, în raport cu un sistem de referinţă exterior. Ea constă din translaţia sau/şi rotaţia corpului. În alte condiţii, prin aplicarea unei forţe sau a unui sistem de forţe, corpul poate fi deformat, ceea ce determină modificarea poziţiei relative a elementelor constituiente. Un corp este deformat atunci când sub acţiunea solicitărilor se modifică forma sau/şi volumul. Deformarea, în cazul solidelor, are loc până la atingerea echilibrului între forţele interne şi externe, în timp ce fluidele, prin aplicarea unei forţe anizotrope şi neomogene, nu ajung la o deformaţie de echilibru. Gradul de deformare se schimbă continuu în timp. Deformaţia a cărei valoare creşte continuu şi nu se mai recuperează după îndepărtarea forţei se numeşte curgere. Fluidele opun rezistenţe mici la deformare, iar forţele de frecare internă, ce iau naştere în timpul curgerii, diminuează viteza de deformare. Sub acţiunea unei forţe viteza de deformare a fluidelor creşte până ce se stabileşte echilibrul cu forţa de frecare, după care viteza de deformare rămâne constantă. Răspunsul corpurilor la solicitări mecanice este funcţie de proprietăţile lor şi poate fi:

- neelastic (rigid) - deformaţia este egală cu zero;

- perfect elastic - deformaţie temporară recuperabilă;

- pur vâscos - deformaţie permanentă nerecuperabilă;

- simultan elastic şi vâscos - deformaţie parţial temporară, parţial permanentă;

- succesiv elastic şi vâscos - deformaţie temporară sau/şi permanentă;

- nevâscos - deformaţie permanentă pentru solicitare egală cu zero.

Curgerea este un proces cheie în majoritatea operaţiilor specific tehnologiilor de sinteză şi prelucrare a compuşilor din produsele cosmetice. Apelul la reologie este indispensabil dată fiind contribuţia acesteia la elucidarea comportării în curgere a diverselor produse cosmetice.

Noţiunile şi conceptele de bază ale reologiei:

Mărimile de bază care dau informaţii cantitative asupra efectelor provocate de forţe sunt deformaţia specifică şi viteza de deformare. Descrierea cantitativă a procesului de deformare se face cu ajutorul unor ecuaţii care leagă forţele de proprietăţile corpurilor şi de mărimea efectelor

provocate.

II.Tipuri de solicitări şi parametrii solicitării

Se considera un corp care un timp foarte îndelungat nu a suferit acţiunea unei forţe exterioare, încât forma şi dimensiunile sale au rămas invariabile. Dacă o forţă sau un sistem de forţe va acţiona asupra corpului se spune că este solicitat. Forţele care acţionează se numesc solicitări.

Totalitatea solicitărilor formează starea de solicitare sau starea de tensiune a corpului.

Asupra unui corp pot acţiona forţe exterioare, concentrate sau repartizate, forţe sau momente volumice, forţe de inerţie, forţe centrifugale, sarcini produse de un câmp termic, electromagnetic sau de radiaţii radioactive etc. Din punct de vedere reologic primele trei tipuri de solicitări sunt de o deosebită importanţă, iar forfecare stă la baza curgerii fluidelor. Se va insista, în continuare pe parametrii solicitării care includ: tensiunea (efortul unitar), deformaţia şi viteza de deformare.

Tensiunea

Se consideră un corp cu suprafaţa A asupra căruia acţionează o forţă F, uniform distribuită. Raportul F/A defineşte efortul unitar. Limita raportului când suprafaţa tinde către zero, reprezintă efortul unitar într-un punct şi poartă denumirea de tensiune. A cunoaşte starea de tensiune în vecinătatea unui punct înseamnă a cunoaşte tensiunile ce acţionează pe toate elementele de suprafaţă ce trec prin acel punct. Se numeşte tensiune internă sau tensiune proprie starea unui corp tensionat care nu este solicitat din exterior. Tensiunea de încărcare sau simplu încărcarea şi tensiunea de descărcare sau descărcarea reprezintă creşterea, respectiv descreşterea monotonă a unei solicitări externe.

Deformaţia

Sub acţiunea unei tensiuni un corp se deformează. Deformaţia poate modifica volumul sau forma corpului. De asemenea, deformaţia poate fi elastică şi se recuperează la descărcarea corpului, sau poate fi curgere şi rămâne nerecuperată. Se consideră un corp ce formează un continuu, supus la solicitări externe. Problema care se pune constă în stabilirea mijloacelor de exprimare analitică a deformaţiei unui mediu şi corelarea lor cu starea de tensiune.

Când asupra unui corp acţionează numai tensiunile normale după cele trei direcţii va avea loc o deformare care va modifica volumul şi va lăsa forma neschimbată (compresie - tensiunile normale sunt orientate spre interiorul corpului şi volumul se micşorează şi dilatare – tensiuni orientate în sens invers şi volumul se măreşte). Compresia şi dilatarea formează o clasă de deformaţii numite deformaţii volumice.