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Notions de rhéologie

La viscosité dynamique : η (eta)

Elle est définie par l’équation de NEWTON : et quantifie la mesure de la friction interne d’un liquide.
Sa détermination nécessite d’appliquer au fluide un gradient de vitesse de cisaillement (D), et mesurer la contrainte de cisaillement (τ) résistante à cette rotation.

Le gradient de vitesse de cisaillement : D (shear rate)

C’est le cisaillement subit par le produit dans l’application. Il est connu pour les géométries de mesure à faible espace de mesure. Il ne s’agit pas de la vitesse de rotation du mobile (en tr/min !).
Soit un liquide cisaillé, par un mouvement laminaire (dV), entre deux plans parallèles d’une surface S et séparés d’une distance dx.

Contrainte de cisaillement : τ (Tau), (shear stress)

Il s’agit de la force de cisaillement F, avec laquelle le produit répond au gradient de vitesse D, divisée par la surface sollicitée S.

Notion de Rheologie

Rhéologie :

Il s’agit de la « science » de « l’écoulement ».
Les mesures physiques associées, réalisées à l’aide de rhéomètres, permettent la visualisation du comportement d’un produit dans les conditions données d’écoulement, de température et de temps.

Rhéogrammes :

Courbes représentatives du comportement rhéologique du liquide.
Les courbes τ = f(D) permettent, par des modélisations adaptées, l’accès à des paramètres en liaison directe avec l’application.

Viscosimètre rotatif :

a - À cylindres coaxiaux

Le fluide est cisaillé entre deux cylindres de révolution coaxiaux, de rayon Ri et Ra et de hauteur L, par un mouvement laminaire de cisaillement qui se décompose en couches animées de vitesses angulaires variant de 0 (pour la couche en contact avec le cylindre fixe) à ω0 (pour la couche en contact avec le cylindre mobile). Le mouvement relatif des couches les unes par rapport aux autres donne, un gradient de vitesse de cisaillement D et une contrainte de cisaillement τ.
En imposant ω0 et en mesurant M le couple résistant à cette rotation, on, calcule D et τ selon :
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b- À Cône-Plateau :

Le fluide est placé entre un Plan et un Cône d’angle δ (< 3°).
Le cône maintenu à vitesse constante induit un mouvement laminaire de cisaillement. Dans ces conditions, τ et D sont constants dans l’entrefer, selon :

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Etude des différents comportements rhéologiques

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La thixotropie

Un produit thixotrope est un produit dont la variation de viscosité par rapport au gradient de vitesse est superposée à une variation dépendant du temps de cisaillement.
On parle de thixotropie ou de rhéopexie, à condition qu’il s’agisse de transformations : gélification ou solidification réversibles.

Causes de la thixotropie :
- Structure moléculaire
- Enchevêtrement de particules
- « Château de cartes » à lames
- Paquet de billes lâche…

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