De nombreux fluides, sinon la plupart, présentent un comportement non newtonien. Un fluide est dit non newtonien lorsque sa viscosité mesurée dépend de la vitesse de cisaillement avec laquelle la mesure est effectuée.

La viscosité est définie comme le rapport de la contrainte de cisaillement à la vitesse de cisaillement lorsqu'un fluide est soumis à un cisaillement uniforme, illustré schématiquement sur la figure 1:

Lorsque la force de traînée (contrainte de cisaillement) est proportionnelle à la vitesse de la plaque inférieure (taux de cisaillement), le fluide est appelé newtonien. Sa viscosité est proportionnelle au rapport de la force de traînée à la vitesse. Par conséquent, la viscosité ne dépend pas de la vitesse à laquelle elle est cisaillée; la contrainte de cisaillement augmentera simplement pour suivre le rythme du cisaillement. Plus le rapport entre la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement est élevé, plus la viscosité est élevée (les deux lignes droites de la figure 2 ci-dessous):

Un type de comportement non newtonien commun à de nombreux fluides est que la viscosité mesurée diminue à mesure que le taux de cisaillement du viscosimètre augmente. C'est ce qu'on appelle le comportement d'amincissement par cisaillement. Le rapport d'un liquide de fluidification par cisaillement entre la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement commence à être élevé, mais diminue à mesure que le taux de cisaillement augmente. Sur la figure 2 ci-dessus, la contrainte de cisaillement du liquide d'amincissement par cisaillement par rapport à la courbe du taux de cisaillement commence parallèlement aux fluides à haute viscosité et se termine parallèlement aux fluides à faible viscosité. Le fluide s'amincit plus vite qu'il est cisaillé.

La plupart des fluides présentent une relation non linéaire entre la contrainte de cisaillement et la vitesse de cisaillement. Cela signifie que la viscosité mesurée dépend du type de viscosimètre utilisé pour la mesure. Le SRV a un taux de cisaillement beaucoup plus élevé que la plupart des viscosimètres rotatifs, capillaires et à efflux. Par conséquent, le SRV montrera souvent une viscosité sensiblement différente de celle d'un instrument rotatif de laboratoire.

Les paragraphes suivants décrivent les mesures d'un fluide fluidifiant par cisaillement typique et les implications pour les mesures en ligne avec le Rheonics SRV.

Les solutions détergentes concentrées, telles que les shampoings, les liquides vaisselle et les assouplissants textiles, présentent généralement un comportement fluidifiant. Lorsqu'un viscosimètre rotatif, tel qu'un Brookfield DV, est utilisé pour mesurer leur viscosité, la viscosité indiquée diminue à mesure que la vitesse de rotation de la broche augmente. Le c suivanthart, Fig. 3, illustre ce comportement d'amincissement par cisaillement :

Bien que le taux de cisaillement ne soit pas bien défini pour la plupart des viscosimètres, on peut montrer que le taux de cisaillement des viscosimètres vibratoires, tels que le Rheonics Le SRV est plus de cent fois supérieur à celui d'un viscosimètre rotatif typique Brookfield, Fann ou autre. Cela signifie que le SRV fonctionne sur la queue à fort cisaillement de la courbe du taux de cisaillement. La viscosité qu'il indique est nettement inférieure à celle de la plupart des autres processus de mesure de viscosité sans vibration.

Lorsqu'il est mesuré avec un Rheonics Viscosimètre SRV, l'assouplissant donne une viscosité indiquée de 9.7 cPs. La valeur beaucoup plus faible est imputable au même phénomène observé sur la figure 1, à savoir la diminution de la viscosité à mesure que la vitesse de broche augmente. Le matériau est rhéofluidifiant et le taux de cisaillement du SRV est environ deux ordres de grandeur supérieur à celui obtenu avec les viscosimètres rotatifs classiques. Par conséquent, il est impossible d’obtenir une correspondance numérique entre le SRV et les viscosimètres rotatifs, sauf pour les fluides strictement newtoniens, c’est-à-dire indépendants du taux de cisaillement.

Qu'est-ce que cela signifie pour les applications dans lesquelles le fluide dépend fortement du cisaillement? Cela dépend fortement de l'utilisation du SRV.

Une utilisation typique d'un viscosimètre en ligne consiste à surveiller la viscosité d'un produit pour vérifier que sa viscosité reste constante. Les paramètres du processus peuvent ensuite être ajustés par l'opérateur pour maintenir la viscosité dans une plage spécifiée. Dans ce cas, il peut être possible de dériver une formule de conversion permettant Rheonics Les lectures SRV doivent être corrélées aux mesures en laboratoire avec des conditions de cisaillement définies.

Sinon, la Rheonics Le SRV peut être utilisé comme capteur dans une boucle de contrôle pour ajuster automatiquement un ou plusieurs paramètres de processus afin de maintenir la viscosité du produit dans les limites spécifiées. Une application typique concerne les machines d'impression flexographique ou héliogravure, dans lesquelles le Rheonics SRV est utilisé pour maintenir constante la viscosité de l’encre d’impression.

Dans les deux cas, lorsque des fluides hautement non newtoniens, tels que des produits contenant du savon et des tensioactifs, sont surveillés ou contrôlés, le SRV doit être utilisé dans un fluide qui passe devant le capteur. Il ne donnera pas de lectures reproductibles s'il est simplement immergé dans un bécher de produit. Lorsqu'il est utilisé dans une ligne contenant un produit fluide, il donnera une réponse claire et reproductible à tout changement dans la viscosité du produit.

REMARQUE: Le régime de débit (cohérence) est important pour obtenir une surveillance fiable et préciseoring dans les fluides de procédé non newtoniens. Faites circuler le fluide à travers le capteur et assurez un régime d'écoulement constant en ayant une vitesse et une section transversale de fluide similaires pendant toutes les mesures.

Lors de l'évaluation de la Rheonics SRV pour une mesure en ligne particulière, il est essentiel de faire fonctionner le SRV dans les conditions réelles du processus. Le SRV doit être placé dans une ligne de processus dans laquelle le produit s'écoule, et la viscosité et la température doivent être enregistrées pendant le fonctionnement de la ligne de processus.

Il est absolument essentiel que le SRV ne soit PAS évalué sur la base de mesures statiques. Mettre le SRV dans un bécher de fluide stationnaire ne donnera généralement pas de mesures qui correspondent aux mesures prises dans la ligne de processus réelle avec des débits typiques du fonctionnement de ce processus.

Pour les applications dans lesquelles il n'est pas clair si le Rheonics SRV fournira des mesures utiles, veuillez contacter Rheonics pour organiser un essai de l'un des capteurs SRV dans votre application.