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Article

1 - MÉTHODES DE MESURE

2 - DESCRIPTION DE QUELQUES APPAREILS COMMERCIAUX

3 - CONCLUSION

| Réf : R2351 v1

Méthodes de mesure
Mesure de la viscosité - Viscosimètres et rhéomètres

Auteur(s) : Dominique DUPUIS

Date de publication : 10 mars 2008

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NOTE DE L'ÉDITEUR

11/01/2019

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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Auteur(s)

  • 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.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r2351


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1. Méthodes de mesure

1.1 Mesure de la viscosité de cisaillement

Cette mesure se fait essentiellement avec des viscosimètres capillaires, à cylindres coaxiaux, cône-plan, plan-plan ou encore à chute de bille. Divers autres appareils sont également utilisés, mais moins fréquemment ; en outre, il n'est pas toujours évident qu'ils mesurent la viscosité de cisaillement proprement dite. Quelle que soit la géométrie de base, les équations fondamentales supposent le non-glissement du fluide à la paroi. Un article récent fait le point sur la manière de déceler les phénomènes de glissement et de fracturation de l'échantillon et sur les techniques permettant d'y remédier ou d'apporter des corrections aux mesures Mesure de la viscosité[56].

HAUT DE PAGE

1.1.1 Viscosimètre capillaire

Nota

le lecteur pourra se reporter aux références Mesure de la viscosité[57] Mesure de la viscosité[58] Mesure de la viscosité[59].

HAUT DE PAGE

1.1.1.1 Description et équations de fonctionnement

Un tube capillaire (de 1/10 mm à quelques millimètres de diamètre) est placé à la sortie d'un réservoir amont contenant le fluide à mesurer (figure 1a). Ce fluide s'écoule à travers le capillaire...

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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).

  • (3) - WALTERS (K.) -   Rheometry.  -  Chapman and Hall, 278 p. (1975).

  • (4) - SCHOWALTER (W.R.) -   Mechanics of non newtonian fluids.  -  Pergamon Press, 300 p. (1978).

  • (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...

1 Constructeurs

(liste non exhaustive)

AIS http://www.ais.fr

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/

BTG http://www.btg.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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