Laboratoire d’analyse rhéologique
Vous souhaitez caractériser les propriétés physico-chimiques d'écoulement de vos matériaux par analyse rhéologique
Qu’est-ce que l’analyse rhéologique ?
L’analyse rhéologique est l’étude du comportement des matériaux lorsqu’ils sont concernés par des déformations et des écoulements, sous l’effet de contraintes extérieures comme la pression ou la force.
Elle se concentre sur la manière dont les matériaux se déforment ou s’écoulent en réponse à ces contraintes, combinant les disciplines de la mécanique des fluides, de l’élasticité et de la plasticité.
La rhéologie concerne les matériaux viscoélastiques, dont le comportement combine à la fois des propriétés visqueuses et élastiques.
Rhéologie : déformation et écoulement des matériaux
La déformation et l’écoulement des matériaux sont des problématiques liées à la caractérisation des matériaux sous contrainte.
- La déformation d’un matériau se réfère au changement de forme ou de volume d’un matériau en réponse à une force. Il y a deux types principaux de déformation : élastique et plastique. La déformation élastique est temporaire, c’est-à-dire que le matériau revient à sa forme originale une fois la force retirée. La déformation plastique, en revanche, est permanente, ainsi le matériau ne retrouve pas sa forme initiale après le retrait de la force.
- L’écoulement d’un matériau désigne le mouvement continu d’un matériau sous l’effet d’une force appliquée. C’est une caractéristique principalement associée aux fluides, bien que certains solides sous certaines conditions, notamment thermiques. L’écoulement est influencé par la viscosité du matériau.
Connaître comment un matériau se déforme et s’écoule peut aider à prédire son comportement dans des structures sous charge, dans la formulation de médicaments ou de produits cosmétiques, et dans la conception de procédés industriels.
Sur quelles matrices réaliser une analyse rhéologique ?
Le laboratoire FILAB réalise l’analyse rhéologique de vos produits (fluides) selon la nature des matériaux (polymères, poudres, huiles, gels, pâtes, émulsions, résines, peintures…) et leurs propriétés, les réactions avec leur environnement peuvent être infinies. Il est donc essentiel pour les industriels d’analyser la capacité de la matière à s’écouler afin de l’exploiter au mieux dans le processus de production.
Rhéologie et taux de cisaillement
Rhéologie et vitesse d'écoulement des poudres
En matière de poudres, la rhéologie permet de comprendre comment ces particules solides se comportent sous différentes forces, et plus spécifiquement, comment elles s’écoulent.
La vitesse d’écoulement des poudres fait référence à la rapidité avec laquelle une poudre se déplace sous l’effet de la gravité ou d’une force mécanique. Ce paramètre est crucial dans de nombreux processus industriels, comme le transport, le mélange, et la mise en forme de matériaux. L’écoulement des poudres est influencé par plusieurs paramètres :
Le laboratoire FILAB réalise l'analyse rhéologique de vos matériaux
Pourquoi faire une analyse rhéologique de matériau en laboratoire ?
Réaliser une analyse rhéologique de matériaux en laboratoire permet d’identifier et de quantifier les propriétés viscoélastiques, visqueuses, et élastiques des matériaux, offrant des informations pour de nombreuses applications industrielles et de recherche.
Par exemple, les données rhéologiques guident l’optimisation des procédés de production, la sélection des matériaux et la conception de produits en assurant la qualité et la performance désirées. Dans l’industrie pharmaceutique et cosmétique, comprendre la rhéologie aide à développer des produits avec les textures et les propriétés d’écoulement spécifiques requises pour répondre aux attentes des consommateurs. Ainsi, l’analyse rhéologique en laboratoire joue un rôle dans le contrôle qualité, l’innovation et la résolution de problèmes techniques.
les enjeux de la rhéologie
Déterminer le niveau de seuil d’écoulement
Déterminer la reprise de thixotropie
Déterminer l'élasticité sous écoulement
Déterminer la sensibilité au cisaillement
Déterminer le fluage
Déterminer l'instabilité capillaire
nos prestations de rhéologie
Étude rhéologique d'un hydrogel
Caractérisation sur huile magnéto-rhéologique
Recherche de nanoparticules dans des poudres
Test de cisaillement
Vitesse écoulement poudre
Détermination de l'indice de viscosité d'un PET
Mesure de viscosité et densité
Détermination de la vitesse de cisaillement
Nos moyens techniques de rhéologie
Viscomètre
Rhéomètre
Rhéomètre plan-plan
Les + FILAB
Une équipe hautement qualifiée
Une réactivité de réponse et de traitement des demandes
Un laboratoire accrédité COFRAC ISO 17025
(Portées disponibles sur www.cofrac.com - N° accréditation : 1-1793)
Un parc analytique complet de 2100m²
Un accompagnement sur-mesure
FAQ
Quels sont les matériaux concernés par l’analyse rhéologique ?
L'analyse rhéologique peut être effectuée sur une grande variété de matériaux :
Polymères : Les polymères, qu'ils soient naturels ou synthétiques, sont souvent étudiés pour leur comportement viscoélastique, qui combine les propriétés des solides élastiques et des fluides visqueux.
Fluides complexes : Cela inclut les émulsions, les suspensions, les gels, et les fluides non newtoniens (dont la viscosité change en fonction de la contrainte appliquée), qui sont courants dans l'industrie alimentaire, cosmétique, et pharmaceutique.
Matériaux de construction : Le béton et d'autres matériaux de construction sont analysés pour leur comportement rhéologique afin d'optimiser leur mise en œuvre et leur durabilité.
Produits chimiques et pétroliers : Les huiles, les lubrifiants, et d'autres produits chimiques sont étudiés pour garantir leur performance dans différentes conditions de température et de pression.
Quelles sont les différences entre les propriétés viscoélastiques, visqueuses, et élastiques ?
Les matériaux élastiques se caractérisent par leur capacité à retrouver leur forme originale après avoir été déformés. Ce comportement élastique est temporaire et disparaît une fois la force retirée, avec des exemples typiques incluant le caoutchouc et l'acier, dans ses limites d'élasticité.
Les matériaux visqueux, en revanche, ne reprennent pas leur forme d'origine après l'application d'une force. Leur déformation continue tant que la force est appliquée, illustrée par des substances comme l'huile, où la viscosité détermine la résistance au mouvement.
Les matériaux viscoélastiques combinent les propriétés élastiques et visqueuses, pouvant se déformer sous une charge et récupérer leur forme initiale lentement une fois la charge retirée. Ce comportement dépend du temps, mélangeant récupération élastique et déformation visqueuse, comme observé dans certains polymères.
Pourquoi effectuer une analyse rhéologique sur polymère ?
L'analyse rhéologique sur les polymères joue un rôle crucial dans la compréhension de leurs propriétés physiques et dans l'optimisation de leur utilisation dans diverses applications.
- L'analyse rhéologique aide à optimiser les conditions de traitement des polymères, comme l'extrusion et le moulage par injection. En comprenant le comportement viscoélastique du polymère, les fabricants peuvent ajuster les paramètres de processus pour améliorer l'efficacité, réduire les défauts et garantir la qualité du produit final.
- Les composites polymères, qui combinent des polymères avec des renforts tels que des fibres de verre ou des nanoparticules, offrent des propriétés améliorées telles que la résistance mécanique et la durabilité. L'analyse rhéologique permet de comprendre comment l'ajout de ces renforts affecte le comportement du matériau, facilitant ainsi le développement de composites aux propriétés ciblées.
- La stabilité thermique est essentielle pour les polymères utilisés dans des environnements soumis à des températures élevées. L'analyse rhéologique à différentes températures permet d'évaluer comment les propriétés viscoélastiques du matériau changent avec la température, aidant ainsi à sélectionner des polymères appropriés.
- Les polymères sont souvent utilisés comme agents épaississants, stabilisateurs ou contrôleurs de libération dans les formulations cosmétiques et pharmaceutiques. L'analyse rhéologique aide à comprendre comment les polymères affectent la viscosité et le comportement d'écoulement des formulations, permettant de développer des produits avec les textures et propriétés précises.
L'analyse rhéologique des polymères est indispensable pour guider la recherche et le développement, optimiser les procédés de fabrication et concevoir des produits innovants répondant aux besoins spécifiques des industries et des consommateurs.
Quelle est la différence entre un viscosimètre et un rhéomètre
Un viscosimètre et un rhéomètre sont des instruments utilisés pour mesurer la viscosité d'un fluide, mais ils diffèrent dans leur méthode de mesure. Le viscosimètre fournit une valeur unique de la viscosité à un taux de cisaillement spécifique, généralement non déterminé. Cette approche est adéquate pour les fluides newtoniens, dont la viscosité reste constante quel que soit le taux de cisaillement. En revanche, un rhéomètre permet d'obtenir un profil complet de la viscosité du produit à différents taux de cisaillement précisément définis.
De plus, un viscosimètre mesure la viscosité sur une plage plus restreinte qu'un rhéomètre, ce qui peut conduire à manquer des informations cruciales sur le produit, comme un comportement rhéofluidifiant, le seuil de contrainte à l'écoulement, la viscosité « zéro », ou le comportement à haute vitesse pouvant révéler un profil rhéoépaississant.
Enfin, un viscosimètre ne peut pas fournir de données sur la viscoélasticité d'un produit, lesquelles peuvent être obtenues par des tests en oscillation avec un rhéomètre.
