- Le rhéomètre rotationnel : Il représente le modèle classique de rhéomètre rotatif. Ce matériel est très polyvalent. Il est adapté à de nombreuses études rhéologiques, allant d'une simple mesure de viscosité, à la détermination du seuil d'écoulement. Il permet également d'analyser divers types de produits fluides.
- Le rhéomètre à cylindres coaxiaux (de type DIN, Searle ou rhéomètre Couette) : Il utilise un système de fonctionnement basé sur l'écoulement de Couette. Le produit à étudier est placé entre deux cylindres, dont l'un en rotation et l'autre fixe. Ce type de rhéomètre est idéal pour l'analyse de liquides de très faible viscosité. Cependant, il peut présenter certaines difficultés, lors de l'installation et des opérations de nettoyage.
- Le rhéomètre cône-plan (ou CP) : Cet instrument de mesure est constitué par un disque et un cône, animé par un mouvement rotatif autour de leur axe commun. Il peut être très simple à utiliser, si l'angle de cône est très faible (moins de 6 degrés).
- Le rhéomètre à plateaux parallèles (plan-plan ou PP) : Ce matériel est formé de deux disques coaxiaux, placés l'un au-dessus de l'autre. Le principe du rhéomètre plan-plan rotatif est d'utiliser une petite quantité de liquide lors de l'analyse. Celui-ci sert à l'étude de produits à particules, ou chargés, comme les polymères fondus. Il se nettoie et s'installe aisément.
- Le rhéomètre oscillant : Il sert à la détermination des différentes propriétés de la matière étudiée, notamment ses comportements élongationnelles, ses propriétés viscoélastiques et sa complaisance de fluage. Ce type de rhéomètre est adapté à des études rhéologiques très pointues.
- Le rhéomètre à contrainte imposée : Cet équipement est conçu pour l'étude de produits très sensibles au cisaillement, ou des mélanges contenant de grosses particules. Dans un rhéomètre à contrainte imposée, les conditions de réalisation de l'analyse sont prédéfinies (température, déformation, vitesse ...). Ce matériel détermine avec une grande précision des seuils d'écoulement.
- Le rhéomètre à vitesse imposée : Ce type de rhéomètre s'inspire du fonctionnement du modèle précédent, à l'exception que seule la vitesse de cisaillement est imposée.
Sommaire
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Temps de lecture estimé : 4min
Le choix du rhéomètre adapté dépend principalement de l'usage. Ainsi, il est essentiel de déterminer préalablement le type de produit à étudier, ainsi que l'application de rhéologie à réaliser, afin d'être sûr de choisir le bon matériel.
À quoi sert le rhéomètre ?
Le rhéomètre sert à l'analyse des comportements rhéologiques d'une matière fluide. Cet instrument de mesure permet de déterminer les propriétés d'écoulement et de déformation des matériaux, sous l'effet d'une contrainte extérieure.
Principalement utilisé en recherche et développement, ce matériel peut aussi servir en contrôle qualité. Il permet d'étudier divers types de liquides, allant des matériaux les plus sophistiqués, à de simples produits d'usage quotidien.
Cela concerne notamment les polymères liquides, les graisses à haute performance, les céramiques techniques, les encres conductrices, le ketchup, les yaourts, les détergents liquides, ou les gels et crèmes pour le corps.
- suffisamment visqueuse, pour que les pigments ne s'entassent pas au fond du pot
- assez fluide, pour en faciliter la pose
- pas trop liquide, pour éviter les coulures de peintures le long du manche.
Combien coûte un rhéomètre ?
Estimation de prix
Entre 2000 et plus de 13 000 €
Le prix d’un rhéomètre varie en fonction du type du rhéomètre et de son principe de fonctionnement. Un rhéomètre coûte en moyenne à partir de 2000 € à plus de 13 000 €.
À titre d’exemple, un rhéomètre capillaire est accessible dès 3500 €. Un rhéomètre à cône/plan Brookfield se vend à environ 7000 €, tandis que le prix des rhéomètres à cylindres coaxiaux de type Couette peut atteindre 13 000 €. Certains modèles spécifiques d'appareil de mesure d'écoulement des poudres coûtent jusqu'à 23000 € comme les appareils de mesure de coulabilité des poudres dont le prix varie significativement selon le type.
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Comment bien choisir son rhéomètre ?
La première étape dans le choix du bon rhéomètre consiste à déterminer le type de produit à étudier. Une fois ceci fait, il sera nécessaire de définir l'objectif à atteindre (éviter la sédimentation de particules au cours du stockage, éviter un écoulement trop rapide ...), afin de connaître la propriété rhéologique que l'on doit évaluer. Il ne reste plus qu'à en déduire le type d'application de rhéologie à effectuer (mesure de viscosité, d'élasticité, de seuil d'écoulement ...).
| 1ère étape | Déterminer le type de produit à analyser |
|---|---|
| 2e étape | Déterminer la finalité envisagée |
| 3e étape | Déterminer la propriété rhéologique à étudier |
| 4e étape | Déterminer l'application rhéologique à effectuer |
Pourquoi choisir un rhéomètre plutôt qu'un viscosimètre ?
Le rhéomètre permet de réaliser une étude plus complète, qu'avec un viscosimètre. La différence entre le rhéomètre et le viscosimètre c’est que le rhéomètre est capable d'analyser de nombreux paramètres, en plus de la viscosité des fluides. Il s'agit de la viscoélasticité, la plasticité ou le seuil d'écoulement, la thixotropie, les propriétés élongationnelles et la complaisance de fluage.
Grâce à ce matériel, l'analyse rhéologique des produits peut se faire dans des conditions de réalisation variées. L'objectif étant le suivi de l'évolution des propriétés rhéologiques des substances, sous l'influence d'un élément externe. Cela peut être le temps, la déformation ou la température de service.
Quel type de rhéomètre choisir ?
Les rhéomètres se déclinent en deux grandes familles. Ils peuvent être rotatifs ou non et se déclinent en plusieurs types.
Les rhéomètres rotatifs
Les rhéomètres non rotatifs
- Le rhéomètre capillaire : En général, il sert à l'étude des comportements élongationnelles de la matière analysée. Pour y arriver, le fluide fait l'objet d'une extrusion à travers une filière capillaire. Le principe du rhéomètre capillaire repose sur l’analyse du débit et de la chute de pression, au moment du passage du liquide, dans le capillaire.
- Le rhéomètre capillaire à écoulement forcé (ou haute pression) : Cette solution est encore plus ou moins marginale à l'heure actuelle. Le rhéomètre capillaire haute pression est également utilisé pour l'étude de la viscosité élongationnelle des produits.
- Le rhéomètre Vanne Spindle : Ce type de rhéomètre se compose de deux modules perpendiculaires, permettant de traiter des échantillons hétérogènes, avec de grosses particules.
Comment utiliser un rhéomètre ?
Les rhéomètres s’utilisent surtout en recherche et développement dans plusieurs domaines d’application comme dans l’industrie des hydrocarbures, l’industrie de la peinture ou l’industrie cosmétique.
Le mode d’utilisation diffère selon le modèle et le principe du rhéomètre. Par exemple, le fonctionnement d'un rhéomètre capillaire diffère de celui d'un rhéomètre de laboratoire. De manière générale, le rhéomètre peut être utilisé de façon autonome ou piloté par un logiciel. Ce dernier permet de programmer et contrôler les paramètres d’essai, ainsi que de traiter et sauvegarder les données.
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