Instabilites en extrusion de polymeres fondus attenuation, elimination, mecanismes

par SOPHIE NIGEN

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de NADIA EL KISSI.

Soutenue en 2000

à Grenoble 1 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ces travaux portent sur la stabilite en extrusion des polymeres fondus en ecoulement en contraction brusque. Les phenomenes observes sont la fissuration en sortie de filiere, le glissement a la paroi et les instabilites. On a utilise des polydimethylsiloxanes et differents types de polyethylene, dont les structures moleculaires (quantite et repartition des ramifications) ont ete caracterisees. Chaque ecoulement a ete visualise en sortie de filiere ; des mesures de vitesses ont ete faites dans le capillaire, a sa paroi et en amont de la contraction. Le developpement du phenomene de fissuration en sortie de filiere a ete observe : le scenario suivi se generalise a l'ensemble des polymeres fondus. Les ramifications longues permettent d'attenuer leur profondeur. Les ecoulements a debit impose peuvent presenter des regimes avec oscillations instantanees de la pression. L'augmentation de la compressibilite en augmentant le nombre de ramifications permet de les attenuer, parfois de les eliminer. Un milieu poreux place en entree de filiere les elimine totalement. En extrusion de polymeres fondus, il existe deux types de glissement a la paroi. Le premier s'observe dans des filieres de faible energie de surface en ecoulement stable. La contribution du glissement au debit n'evolue alors pas. Le second, glissement macroscopique de nature cohesive, ne depend pas de la nature de la surface de la filiere et est gere par des effets de volume en ecoulement instable. La contribution du glissement au debit augmente avec le regime d'extrusion ; on tend vers un ecoulement en bloc. En terme de rentabilite en extrusion, l'introduction de ramifications longues permet de repousser l'apparition des instabilites mais le gain est non reproductible. Par contre, un milieu poreux de fort pouvoir filtrant place en amont de la contraction repousse cette apparition d'un facteur 2 au moins. Ces instabilites s'initient en amont de la contraction sur l'axe de l'ecoulement, la ou l'elongation est maximale et elles generent des ecoulements instationnaires en volume. Elles ont au moins une frequence propre qui est la meme que celle mesuree en amont de la contraction le long des lignes de courant et en sortie de filiere. Meme si les variations instantanees locales de la vitesse peuvent etre importantes, celles de la vitesse sur l'axe et celles du debit sont faibles.


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Informations

  • Détails : 421 p.
  • Annexes : 151 ref.

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  • Disponible pour le PEB
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