Le viscosimètre pour suspensions : mesurer la viscosité de liquides complexes

Qu’est-ce qu’une suspension ?

Les suspensions sont des mélanges hétérogènes dans lequel des particules solides, insolubles ou pratiquement insolubles, sont dispersées dans une phase liquide. Ces systèmes sont thermodynamiquement instables et composés de deux phases :

• Une phase liquide, continue et dispersante.
• Une phase solide, discontinue et dispersée.

Les suspensions peuvent être sujettes à la décantation si l’agitation ou le débit sont insuffisants, ce qui peut entraîner des problèmes dans les systèmes de canalisation, tels que :

• Une répartition hétérogène des particules solides.
• Une accumulation des phases solides dans le fond des conduits.
• Un blocage de l’écoulement.

Quels sont les paramètres influençant la viscosité des suspensions ?

L’ajout de substance en suspension ou en solution modifie la viscosité du mélange. La viscosité des suspensions est influencée par plusieurs facteurs, notamment :

• La concentration en particules solides.
• La taille et la forme des particules.
• Les interactions entre la phase liquide et les particules en suspension.

Les courbes d’écoulement qui décrivent l’influence du taux de cisaillement sur la viscosité montrent que les suspensions, surtout à fortes concentrations, ont un comportement non Newtonien et la plupart du temps rhéofluidifiant ou pseudoplastique. Bien qu’elles soient plus rares, certaines ont un comportement rhéoépaississant. Certaines suspensions peuvent même avoir des comportements thixotropes et dans ce cas la viscosité apparente diminue avec le temps sous l’effet du cisaillement.

Exemple d’application : la suspension minérale d’oxyde de zinc (ZnO)

L’oxyde de zinc est produit de plusieurs manières. Par exemple à partir d’hydroxydes de zinc issus de la production d’hydrosulfite de sodium. L’oxyde de zinc est ensuite refroidi et purifié pour en avoir une version la plus pure possible.

Lors de la purification, la concentration de l’oxyde en zinc est importante pour le bon fonctionnement du procédé afin d’avoir un produit qui correspond aux attentes du client final. Lors de la production, la viscosité permet une mesure indirecte de la concentration.

Cet oxyde quasiment insoluble dans l’eau se présente généralement sous forme de poudre et sous forme de microbilles blanche ou jaune infusibles et adopte un comportement rhéologique complexe.

Il est utilisé dans de nombreuses applications dans des industries diverses comme l’agroalimentaire ou la pétrochimie.

L’oxyde de zinc est utilisé dans la fabrication du caoutchouc car il favorise la cinétique de vulcanisation, il est aussi un composant essentiel à la préparation de formulation ayant comme forme galénique la poudre.

En fonction de la taille des particules et de la formulation, ces suspensions peuvent présenter différents comportements rhéologiques.

Dans les crèmes solaires, par exemple, l’oxyde de zinc est dispersé dans une phase huileuse ou aqueuse. La viscosité du produit dépend alors de la concentration en ZnO et des interactions entre les particules. Une concentration élevée peut induire un comportement thixotrope, facilitant l’application tout en assurant une bonne tenue sur la peau.

Le viscosimètre MIVI de Sofraser : une solution idéale pour les suspensions

Le MIVI, viscosimètre de type vibrant best-seller de Sofraser, offre une solution fiable et reproductible pour la mesure de la viscosité des suspensions. Son principe de fonctionnement vibratoire lui confère plusieurs avantages :

• Il repousse légèrement les particules de la microcouche en contact avec la partie active du capteur, garantissant ainsi la résistance à l’abrasion.
• Il fournit une mesure en temps réel, 24h/24 et 7j/7.
• Il est compatible avec les environnements industriels les plus exigeants.
• Il permet une mesure précise de la viscosité, des grandeurs corrélées comme la concentration ainsi que la détection de phase.

Son intégration dans les procédés industriels optimise la qualité du produit final tout en réduisant les pertes et en garantissant une production efficace.

Les applications de suspension courantes

• Riz au lait
• Boues de forage
• Encres
• Peintures
• Fromage frais
• Lait de ciment
• Slurrys
• Céramique, pâtes et glaçures (glaze)
• Levures