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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN ISO 12058-1 de décembre 2004 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 12058-1 (T51-439-1) "Plastiques - Détermination de la viscosité au moyen d'un viscosimètre à chute de bille - Partie 1 : méthode du tube incliné " Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1809 (octobre 2018).
RÉSUMÉ
Afin de choisir au mieux la méthode appropriée à la mesure de la viscosité, il est nécessaire de définir la nature de la mesure et les grandeurs que l’utilisateur cherche à déterminer. Dans une première partie, seront donc exposées ces différentes grandeurs : la viscosité de cisaillement seule, la viscosité élongationnelle seule, l’élasticité, etc. D’autres paramètres entrent également en jeu, comme la nécessité d’une mesure normalisée, le coût d’investissement et/ou de fonctionnement ou la précision requise. Dans une deuxième partie, une description sera faite de quelques appareils commerciaux, tels que les viscosimètres capillaires, les rhéomètres basés sur écoulement oscillatoire, les viscosimètres et rhéomètres rotatifs.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Dominique DUPUIS : Professeur des universités, université de Haute-Alsace - Laboratoire de physique et mécanique textiles UMR 7189 CNRS/UHA
INTRODUCTION
Le choix de la méthode de mesure dépend d'abord des grandeurs que l'utilisateur veut déterminer :
-
la viscosité de cisaillement seule ;
-
la viscosité élongationnelle seule ;
-
l'élasticité, accessible soit par la viscosité élongationnelle, soit par la mesure de la première différence de contraintes normales, soit encore par une étude en régime oscillatoire ; ces deux dernières mesures sont en général combinées, sur un même appareil, avec celle de la viscosité de cisaillement ;
-
l'élasticité, accessible soit par la viscosité élongationnelle, soit par la mesure de la première différence de contraintes normales, soit encore par une étude en régime oscillatoire ; ces deux dernières mesures sont en général combinées, sur un même appareil, avec celle de la viscosité de cisaillement.
Toutes ces grandeurs sont définies dans « Mesure de la viscosité. Principes généraux » [R 2 350v2].
L'utilisateur doit ensuite définir la nature de la mesure : absolue ou relative. Actuellement, il n'existe de normes précises de mesures absolues que pour la viscosité de cisaillement. C'est également dans ce seul domaine qu'il existe des liquides de référence permettant des mesures relatives avec des étalons normalisés.
Les autres paramètres de choix sont les suivants :
-
nécessité, ou non, d'une mesure normalisée : l'appareil de mesure et son mode de fonctionnement sont alors très souvent imposés ; la méthode recommandée a parfois un caractère empirique, pouvant entraîner des erreurs d'appréciation considérables avec des fluides non newtoniens ;
-
coût d'investissement : en règle générale, l'investissement dans la mesure de viscosité de cisaillement simple est sensiblement inférieur à celui des autres méthodes (élasticité ou viscosité élongationnelle) ;
-
coût de fonctionnement : là aussi, la mesure de la viscosité de cisaillement nécessite moins de temps et un personnel moins qualifié que celle des autres grandeurs ;
-
domaine de gradient de vitesse (ou de contrainte de cisaillement) dans lequel la mesure doit être effectuée : en général, les mesures aux très faibles contraintes ne peuvent être effectuées qu'avec des appareils rotatifs ;
-
précision requise : il s'agit là d'un paramètre qu'il n'est pas facile de saisir objectivement. En effet, toutes les mesures doivent, comme on le verra dans les paragraphes suivants, être corrigées de diverses manières, et la valeur de ces corrections est souvent plus importante que celle de l'erreur apparente brute. En ce qui concerne cette dernière, ce sont les appareils du type capillaire qui sont les plus précis.
VERSIONS
- Version courante de juil. 2021 par Dominique DUPUIS, Alain PONTON
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3. Conclusion
Cet article et le précédent [R 2 350v2] traitent essentiellement de la viscosité et de sa mesure. Le terme viscosité recouvre des réalités qui vont bien au-delà du simple coefficient de viscosité découlant de la loi de Newton. C'est ainsi que nous avons défini les notions de viscosité de cisaillement, viscosité élongationnelle, viscosité dynamique. En outre, la caractérisation du comportement d'un matériau liquide ou pâteux en écoulement ne se limite pas à la seule connaissance d'un coefficient de viscosité puisqu'elle dépend aussi – entre autres – de l'élasticité du matériau.
La mesure d'une viscosité impose et cela découle de la définition même de cette grandeur de se placer dans des conditions d'écoulement telles qu'il soit possible d'établir une relation entre une contrainte et une vitesse de déformation. Par ailleurs, les rhéomètres actuels les plus performants offrent la possibilité de réaliser une grande variété d'essais. Cependant, si l'on obtient avec une grande facilité un nombre important de données, il convient de s'interroger toujours sur leur pertinence.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PERSOZ (B.) - La rhéologie. - Masson (1969).
-
(2) - EIRICH (F.) - Rheology. - Ouvrage collectif en 5 tomes. Academic Press (1958, 1961, 1967, 1969).
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(3) - WALTERS (K.) - Rheometry. - Chapman and Hall, 278 p. (1975).
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(4) - SCHOWALTER (W.R.) - Mechanics of non newtonian fluids. - Pergamon Press, 300 p. (1978).
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(5) - BÖHME (G.) - Non newtonian fluid mechanics. - North Holland, 351 p. (1987).
-
(6) - COLLYER (A.A.), CLEGG (D.W.) - Rheological measurement. - Elsevier, 343 p. (1988).
-
(7) - BARNES (H.A.), HUTTON (J.F.), WALTERS (K.) - An...
ANNEXES
(liste non exhaustive)
Adamel Lhomargy (TMI Group) http://www.testingmachines.com
AKO http://www.ako-regelungstechnik.de
Analis http://www.analis.be
Anton Paar http://www.anton-paar.com
Arelco http://www.arelco.fr
Brabender http://www.brabender.com
Brookfield http://www.brookfieldengineering.com/
Cambridge Applied Systems http://www.cambridgeapplied.com
Cannon Instruments Company http://www.cannoninstrument.com
CEAST http://www.ceast.com
Coesfeld GmBh http://www.coesfeld.com
Davenport http://www.lloyd-instruments.fr
Deltalab http://www.deltalab.fr
Dr. Dietmar Schulze Schüttgutmesstechnik http://www.dietmar-schulze.com
Dynisco Instruments http://www.dynisco.com
Équipements scientifiques http://www.es-france.com
Erichsen http://www.erichsen.fr
Fisher Bioblock Scientific http://www.bioblock.com
Freeman...
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