Brevet FR2015453A1 — publié le 19700430

La présente invention est relative aux viscosimètres, et, plus particulièrement, à un viscosimètre adapté à la mesure de la visco sité dynamique de films liquides minces, notamment de produits qui sèchent rapidement. En photographie, le support utilisé pour les produits photographiques est obtenu à partir d'une solution visqueuse que l'on sèche sur une surface ; le film ou la pellicule ainsi obtenu, après séchage de la solution visqueuse, est détaché de la surface sur laquelle il a été couché. La fabrication de solutions visqueuses relativement peu conteuses, nécessite des mises au point très nombreuses pour la mesure de leurs caractéristiques et il est pratiquement impossible d'envisager d'effectuer de tels essais lors de la fabrication proprement dite du support. On a déjà proposé de nombreux viscosimètres, mais ces derniers ne permettent que la mesure de la viscosité de fluides contenus dans des bacs ou analogues 3 en aucun cas ces viscosimètres ne permettent de mesurer notamment la viscosité dynamique d'un film fluide mince. La technique habituellement utilisée pour mesurer la viscosité consiste à mesurer la durée d'amortissement d'une vibration communiquée au fluide étudié ; cette durée est caractéristique de la viscosité. Il est très difficile d'engendrer des vibrations dans un film fluide, en particulier loraque ce dernier sèche rapidement au contact de la source de vibrations, car ce contact tend à perturber le résultat des mesures de la viscosité du film fluide. Le viscosimètre pour la mesure de la viscosité dynamique de films liquides minces qui tendent à sécher rapidement par l'évaluation de l'amortissement de vibrations est caractérisé suivant l'invention en ce qu'il comprend une plaque pour l'étendage du film liquide, deux joncs élastiques disposés de part et d'autres de cette plaque, un fil tendu entre ces joncs et agencé de manière à pouvoir être noyé dans le film une tete d'entraînement pour faire vibrer longitudinalement ce fil dans le film et un tendeur pour régler la tension de ce fil. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent et à l'examen du dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, où - la Fig. 5 est une vue dtun mode de réalisation d'un vis cosiitre suivant l'invention associé à un appareillage. - la Fig. 2 est une vue perspective oavalière éclatée de l'appareillage de la Fig. 1 ; - - la Fig. 3 eat une vue de côté, en coupe, d'une partie de l'appareillage ;ie la Fig. i ; - la Fig. 4 est une vue, partiellement en coupe, d'une partie de l'appareillage de la Fig.1 - la Fig. 5 est une vue de détails de l'appareillage de la Fig. 1 3 - la Fig. 6 est une vue d'une variante de réalisation. Comme on le voit, en particulier sur les Fig. 1 et 4 du dessin, l'appareillage auquel le viscosimètre suivant l'invention est associé comprend un bâti 10 muni de parois latérales 11, verticales, et de rails 12. Un couvercle 14 équipé de patins 15 est logé entre les rails sur lesquels il glisse 3 ce couvercle est percé d'une ouverture 16. Le bati 10 est pourvu de nervures 18 et 20 sur lesquelles repose une plaque 22 de couchage ; un matelas d'air 24 est emprisonné entre le bâti 10 et la surface inférieure de la plaque 22. Ce matelas d'air permet de maintenir relativement constante la température de la plaque de couchage 22 dont la surface supérieure est creusée d'un couloir 26. Les parois latérales sont percées d'orifices 28 que traverse un fil fin 29,rigide et raide, qui est tendu au travers de la plaque 22. Le couloir 26, creusé dans la plaque 22, débouche sur des rainures transversales 30 et 32 de manière que le fil 29 passe dans des encoches 34 et 36, sans pour autant toucher la plaque 22.Des plaquettes 35 et 37 sont disposées sur les encoches 34 et 36 et sont fixées de manière que, lorsqulun film fluide est étendu sur les plaquettes et sur le fil 29, des gaines d'air rencontrent les bords du film fluide que traverse le fil. Ce point est capital pour supprimer les effets de bords lors de la mesure de la viscosité d'un film fluide qui sèche très rapidement. Le fil 29 est tendu entre une tête d'entraînement 40 et un récepteur 42. Comme on le voit sur la Fig. 3, le fil 29 est fixé à l'une des extrémités d'un jonc 44 dont l'autre 45 des extrémités est solidaire d'une monture 46. Une armature 48, magnétique, est fixée sur une face 50 du jonc 44. Cette armature est appliquée, par une lame élastique 54, contre un coussin 52 de caoutchouc ; la lame élastique est reliée à l'armature 48 par une tige 56. La tige 56 traverse un alésage 58 percé dans un noyau 60 d'une bobine 62 3 autour du noyau 60 est bobiné un enroulement 64 dont les extrémités sont reliées à des contacts 66. La tige 56 est disposée de manière à ne pas toucher les parois de l'alésage 58. La force avec laquelle l'armature 48 est appliquée contre le coussin 52 est réglée au moyen d'un curseur 67. Comme il apparat à l'examen de la Fig. 4, le fil 29 est aussi fixé, grâce à une armature 69, à un jonc 68 flexible associé au récepteur 42. La tension du fil 29 est réglée au moyen d'un tendeur qui comprend un chariot 70 auquel est fixé le jonc 68 ; le chariot 70 est entraîné sur un socle 72 au moyen d'une vis et d'un écrou 72a. La tension du fil est repérée au doyen d'une graduation 75. L'armature 69 est associée à un capteur 74 dont la position est réglable par rapport à cette armature, par exemple au moyen d'une vis et d'un écrou, pour régler la sensibilité du récepteur 42 ; la position du capteur par rapport à l'armature est repérée au moyen d'une graduation 77. Comme il apparat à l'examen de la Fig. 2, les patins 15 sont, de préférence, creux de manière à pouvoir communiquer aveo l'ouverture 16 où ils débouchent par des trous 80 ; ces patins sont reliés à des cana- libations 84. L'ouverture 16 est susceptible d'être occultée par des moyens non représentés et les canalisations 84 peuvent etre alimentées, sous diverses pressions, par des gaz différents de manière à pouvoir modifier le milieu où se trouve le fila fluide dont on veut mesurer la viscosité. L'extrémité avant du couvercle 16 est munie d'un dispositif d'étendage 82 du fila fluide; oe dispositif d'étendage se présente de la manière d'une trémie dont elle sert à simuler 1' action tout en évitant que le fluide à étendre en fila mince sèche prématurément. Comme on le voit sur la Fig. 5, si le bord aval 86 de la trémie est supprimé et si donc l'étendage est réalisé par le bord amont 88, on étale un fil. fluide 90 en voie de séchage, ou dEjà sec, vers et sur le fil 29. Grâce à la techni- que utilisée, le contact avec l'air du film fluide déposé est limité le plus possible et ne se produit que dans la zone 92 s et chaque fois que le fil. fluide déposé a tendance à sécher, oela se produit suffisamment longtemps avant que le fil 29 soit enrobé pour que la très petite partie ainsi prise soit de nouveau dissoute. Des mâchoires 94 permettent de régler la position du dispositif d'étendage pour obtenir des films fluides d'épaisseurs variées. Comme il apparaît sur la Fig. 1 l'enroulement 64 est excité par un générateur 100 dont la fréquence et le gain sont réglables. La signal capté par le récepteur 42 est appliqué, après traversée d'un apli- ficateur 102, à un appareil de mesure ou à un enregistreur 104 qui est, si besoin, gradué directement en mPl 3 la nature du signal recueilli est analysée au moyen d'un osoillosoope 106. Le fonctionnement du viscosimètre selon l'invention est le suivant. Le générateur 100 est alimenté et réglé pour produire un signal de fréquence et d'amplitude déterminées, puis on règle la tension du fil jusqu'à obtenir sur l'écran de I'oscilloscope un signal sinugoidal de fréquence déterminée. Dans ces oonditions il n'y a pas d'ondes stationnaires se propageant suivant le fil 29 et ce dernier vibre périodiquement suivant son axe. La tête d'entrainement 40 exerce une traction sur le fil 29 et fait fléchir le jonc 68 qui, à son tour, réagit sur le fil et ainsi de suite. Le couvercle 14 est disposé de manière que le dispositif d'tend dage est placé au-dessus de la plaque de couchage 22 puis le dispositif d'étendage est empli de la solution fluide qui sèche rapideaent. On fait ensuite glisser le couvercle sur ses patins jusqu'à ce que le signal regu par le réoepteur et l'enregistreur (ainsi que par î'osciîioscope) cosience à décroître de manière à évaluer l'augmentation progressive de la visootté du film fluide pendant son séchage dans l'ouverture 16. Les indications ainsi recueillies donnent une bonne évaluation de la viscosité oar, d'une part, le fil ne vibre pas suivant un mode susceptible de dégager de la chaleur et, d'autre part, le film fluide ne tend pas à prendre sur le fil ce qui,ei cela se produisait, aurait pour résultat de créer des effets de bords et donc de compromettre les valeurs des indications recueillies. La prise du film fluide sur le fil 29 est évitée car les zones du film fluide que traverse le fil 29 sont situées dans les petites gaines 39 et 41 qui emprisonnent les vapeurs du fluide en cours d'étude et évitent ainsi que ce dernier ne prenne sur le fil 29.Les fluides newtoniens et les films qu'ils permettent d'obtenir présentent des viscosités (taux de cisaillement) qui varient linéairement avec la fréquence des efforts de cisaillements alors qu'au contraire les fluides non-newtoniens et les filme que l'on obtient à partir -d'eux présentent des viscosités qui ne varient pas linéairement avec la fréquence des efforts de cisaillement. En faisant varier la fréquence du générateur 100, et la nature des fluides utilisés- pour obtenir des films, on peut donc déterminer si ceux-ci sont newtoniens ou non-newtoniens puisque,s'il s'agit d'un fluide de la première catégorie, la viscosité varie linéairement avec la fréquence et inversement pour les fluides de la seconde catégorie. Le viscosimètre suivant l'invention permet donc de savoir Si le fluide étudié, ou le film qui en est obtenu, est newtonien ou non et, dans ce dernier cas de connaître certaines de ses propriétés simplement en faisant varier la fréquence du générateur, l'épaisseur du film et les conditions ambiante. REVENDICATIONS: 1. - Viscosimètre pour la mesure de la viscosité dynamique de films liquides minces qui tendent à sécher rapidement par 11 évaluation de l'amortissement de vibrations caractérisé en ce qu'il comprend une plaque pour l'étendage du film liquide, deux joncs élastiques disposés de part et d'autre de cette plaque, un fil tendu entre ces joncs et agencé de manière à pouvoir être noyé dans le film, une tête d'entraînement pour faire vibrer longitudinalement ce fil dans le film et un tendeur pour règler la tension de ce fil. 2. - Viscosimètre conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque comprend des moyens pour retarder la prise du film liquide aux endroits où le fil y pénètre 3. - Viscosimètre conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ces moyens sont constitués par des gaines. 4. - Viscosimètre conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que des encoches, rainures ou analogues sont creusées dans la plaque pour coopérer avec les gaines. 5. - Viscosimètre conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un agencement pour permettre de faire varier les conditions ambiantes où se trouve le film liquide. 6. - Viscosimètre conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un générateur réglable de fréquences est associé à la tête d'entraînement pour faire vibrer périodiquement le fil. 7. - Viscosimètre conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étendage du type trémie associé à la plaque.