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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.

La mesure des propriétés rhéologiques des produits a pour objectif d'en assurer un usage efficace. Elle contribue par exemple à la production d'une peinture :
  • 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.
Rhéomètre Instrument mesure propriété rhéologique

Combien coûte un rhéomètre ?

Le prix d'un rhéomètre dépend principalement du type. En général, il commence à partir de 2 000 euros. Les modèles les plus polyvalents peuvent dépasser les 8 000 euros. Ceux-ci représentent des rhéomètres adaptés à plusieurs types de produits fluides, et capables de réaliser l'étude de divers paramètres rhéologiques. Certains fabricants proposent même des versions sur-mesure, pouvant passer bien au-delà de ces offres.

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. Cet équipement est effectivement 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.

Étant donné son rôle beaucoup plus complexe, le rhéomètre est donc fabriqué avec un système de fonctionnement plus sophistiqué. En général, il coûte également plus cher que l'instrument de mesure de viscosité.

Quel type de rhéomètre choisir ?

Les rhéomètres se déclinent en deux grandes familles, selon qu'ils sont rotatifs ou non :

Les rhéomètres rotatifs

  • 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 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. Il utilise 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.
Rhéomètre rotatif

Les rhéomètres non rotatifs

Rhéomètre capillaire
  • 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. L'analyse s'effectue grâce au contrôle 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.

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Arthur MARQUES DE OLIVEIRA
Guide écrit par :
Arthur MARQUES DE OLIVEIRA
Spécialiste industrie chez Hellopro
Ancien responsable de production dans une fonderie, je me suis reconverti il y a quinze ans dans l'automobile. J'écris depuis divers articles sur l'équipement et les services du secteur industriel.