Zwichtspanning

Home Theorie Zwichtspanning

Een parameter die sterk gerelateerd is aan viscositeit is de zogenaamde zwichtspanning (in het Engels: Yield Stress). Materialen met een dergelijke zwichtspanning gedragen zich als een elastische vaste stof indien er een kracht op wordt uitgeoefend onder een bepaalde waarde.

Boven deze waarde (de zwichtspanning) beginnen deze materialen te stromen en gedragen ze zich als vloeistoffen. De verklaring voor het voorkomen van zwichtspanning kan het best worden geïllustreerd aan de hand van onderstaande figuur: 

Moleculaire bindingen of interacties tussen de deeltjes (vd Waals, elektrostatisch) zorgen voor de vorming van een netwerk. Indien door een kracht een kleine vervorming in dit netwerk wordt aangebracht blijft het materiaal elastisch. In dit stadium gedraagt de vervorming zich nog reversibel. Indien geen kracht meer op het systeem wordt uitgeoefend zal het materiaal terug in rusttoestand komen. Zijn de externe krachten echter groter dan de krachten van de bindingen of interacties dan breekt het netwerk. Het materiaal gaat stromen en gedraagt zich als een (visceuze) vloeistof. Het systeem is dan irreversibel. Vaak wordt de zwichtspanning verward met viscositeit. Er zijn echter applicaties waarbij juist de zwichtspanning het typische karakter van het materiaal bepaalt. Zwichtspanning kan op verschillende manieren worden gemeten:

Met behulp van de conventionele (Brookfield) rotatieviscositeitmeter kan men zogenaamde flowcurves genereren en vervolgens met curvefitting (Bingham, Casson) de zwichtspanning bepalen. 

Voorbeelden van materialen met een zwichtspanning:

Materiaal              Yield Stress waarde
Ketchup ~ 15 Pa
Spaghetti saus ~ 25 Pa
Mosterd ~ 60 Pa
Mayonaise ~ 90 Pa
Tomaten pasta ~ 125 Pa
Boter ~ 20.000 Pa