Propriétés d’écoulement et défauts de surface de résines polyéthylènes

par Cécile Venet

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des Matériaux

Sous la direction de Bruno Vergnes.

Soutenue en 1996

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Les procédés d'extrusion se trouvent souvent limités en débit de production par l'apparition de défauts d'aspect qui altèrent la qualité des produits obtenus. Le défaut de surface appelé peau de requin se développe de façon progressive dès les faibles taux de cisaillements. Quatre polyéthylènes de structures macromoléculaires différentes sont étudiés. Pour chacun, des mesures d'amplitude et de périodicité du défaut sont réalisées au moyen de trois méthodes complémentaires. L'influence des paramètres d'extrusion (débit, température, longueur de filière) et de la structure physique du polymère (quantité et longueur des branchements) est déterminée. Des observations en coupes longitudinales mettent en évidence la forme dissymétrique de la peau de requin. L'hypothèse d'une relation entre la structure physique du matériau, son comportement rhéologique en élongation et sa sensibilité au défaut surfacique est avancée. Le mécanisme de création du défaut peut alors être interprété comme une rupture de la peau de l'extrudat en sortie de filière, liée à la réorganisation du profil de vitesses au niveau du gonflement. Une évaluation des conditions d’écoulement au voisinage de la singularité de sortie est effectuée par un logiciel éléments finis 2d axisymétrique stationnaire, en utilisant une loi de comportement viscoélastique de type Phan-Thien Tanner multimodes. Pour des taux de cisaillement équivalents 0 ceux d'apparition du défaut, une zone superficielle soumise à des contraintes élongationnelles positives est mise en évidence en sortie de filière. Le développement du défaut avec le débit semble lié à celui de cette zone de traction. Pour différentes conditions d'extrusion, il est probable que le phénomène de rupture superficielle dépende non seulement des dimensions de cette zone mais aussi de l’état de déformation du polymère qui y pénétre.

  • Titre traduit

    Flowing properties and surface defects of polyethylenes resins


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    One of the main limitations of extrusion processes in terms of flow rate consists of defects detrimental to products quality. The so called "sharkskin" surface defect appears at very low shear rates. It develops gradually with the increase of flow rate. Four polyethylene resins with different macromolecular structures are studied. The amplitude and periodicitry of their surface defects are measured using three complementary techniques. The influence of extrusion parameters (flow rate, temperature, die length) and of physical structure of the polymer (number and length of chain branching) is determined. Observations of the longitudinal cross sections of extrudates point out the dissymetrical shape of "sharkskin". A relationship between physical structure of the polymer, its rheological behavior under elongation and its sensitivity to surface defect is assumed. Then, the mechanism from which the defect originates can be interpreted as the breaking of extrudate skin at the die exit, linked to velocity profile reorganization. Estimates of flow conditions near the singularity rely on a 2d axisymetric stationary finite element software. Numerical simulations are performed using a viscoelastic multimode Phan-Thien Tanner model, for shear rates values of the order of those for which the surface defcet develops. Around the swelling section, a superficial area is submitted to positive elongationnel stresses. The defect development with flow rate seems to be linked to the growth of this traction zone. For several extrusion conditions, the superficial breaking phenomena depends probably on both the dimensions of the zone in tension and the deformation state of the polymer entering this zone.

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  • Annexes : 111 réf.

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  • Cote : EMP 144.949 CCL.TH.864
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