Contribution a l'etude des instabilites a l'interface de deux fluides polymeres en coextrusion annulaire. Etude experimentale et modelisation

par LAURENCE CELARIER

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Christian Carrot.

Soutenue en 1997

à SAINT ETIENNE .

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  • Résumé

    La stabilite des ecoulements multicouches est actuellement largement etudiee en raison de son interet industriel. Ce travail se propose d'approfondir la comprehension du mecanisme d'apparition des instabilites puis d'etudier leur propagation. Une experience de coextrusion a ete mise au point en geometrie annulaire dans un rheometre a capillaire de maniere a controler finement debit et temperature. Les materiaux de l'etude, trois polystyrenes et deux polymethylmethacrylates, ont ete caracterises d'un point de vue rheologique et masses moleculaires. Une loi de carreau permet de traduire leur comportement visqueux. Apres extrusion, l'echantillon bicouche solide est observe en coupe par microscopie optique apres inclusion et polissage. Sa geometrie est decrite grace a un logiciel d'analyse d'image. L'etude en regime stable montre une bonne correlation entre la geometrie experimentale et celle prevue par une simulation monodimensionnelle. Diverses methodes d'introduction de perturbation ont ensuite ete testees experimentalement. Une augmentation du debit total de l'ecoulement provoque des instabilites mais leur apparition n'est pas reproductible. La propagation du phenomene a ete reliee a l'existence d'un maximum de vitesse decentre et cette dissymetrie a ete recreee en considerant un mecanisme de glissement a l'interface genere par une huile silicone de basse viscosite introduite a l'interface sur une partie d'une ligne d'ecoulement. La perturbation apparait alors de maniere reproductible. Sa propagation est etudiee grace a deux parametres, decentrement et ovalisation, traces en fonction de parametres rheologiques. Une stabilisation nette est observee sur les diagrammes lorsque la viscosite externe diminue. L'elasticite semble jouer un role secondaire. D'autre part, une simulation en deux dimensions permet de relier glissement et decentrement du maximum de vitesse. Enfin, une serie d'experiences en geometrie filiere plate, plus proche des conditions industrielles, a ete realisee. L'interface est observee par l'intermediaire de deux hublots. Les conditions d'extrusion choisies apparaissent peu favorables au developpement d'une instabilite, celles-ci peuvent par contre etre generees par une variation de debit


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  • Détails : 197 P.
  • Annexes : 70 REF.

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