Effets rhéologiques dans un processus d'enduction à lame : étude expérimentale et application aux textiles

par Frédéric Davard

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Dominique Dupuis.

Soutenue en 1999

à Mulhouse .

mots clés

• Polymères -- Rhéologie
• Textiles et tissus -- Recherche
• Textiles et tissus enduits
• Liquides

Résumé

Le travail présenté a pour but d'analyser l'influence de la rhéologie du fluide sur l'épaisseur de la couche entraînée et sur la pénétration du fluide dans le tissu. Les expériences sont menées sur une machine pilote à racle sur table. Plusieurs familles de fluides modèles ont été définies, afin d'explorer différents types de comportements rhéologiques. Les mesures de l'épaisseur montrent en particulier que l'élasticité du fluide engendre une diminution importante de cette quantité, diminution qui peut être partiellement compensée par le caractère rhéofluidifiant du liquide. On vérifie en outre que, dans la pratique, on s'éloigne très rapidement des limites de l'approximation de la lubrification couramment utilisées pour les calculs de l'écoulement sous la racle. Des visualisations d'écoulement montrent l'existence d'un point d'arrêt sous la lame, dont la position dépend des propriétés rhéologiques du fluide. De plus, une élasticité importante se traduit par l'apparition d'instabilités expliquant les résultats concernant l'épaisseur. L'analyse de la pénétration du fluide dans le tissu est menée avec les mêmes fluides. Un coefficient de pénétration est défini à partir de mesures de réflectances. On montre que ce coefficient diminue lorsque la viscosité augmente et que, à viscosité équivalente, un fluide plus élastique a tendance à moins pénétrer dans le tissu. Les deux paramètres importants semblent être l'indice de fluidification et le nombre de Weissenberg. Les résultats obtenus sont confirmés par des expériences de transpercement forcé sous contrainte imposée menées à l'aide d'un dispositif développé au laboratoire. La mesure consiste à suivre au cours du temps l'aire de la surface de tissu recouverte par le fluide au cours de la pénétration. On montre qu'une élasticité importante du fluide, lorsqu'elle n'est pas compensée par une diminution de la viscosité sous contrainte, engendre des contraintes normales telles que le fluide est incapable de traverser le tissu.

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