Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Malgré un usage répandu, la mise en œuvre de la polymérisation par micro-ondes dans les applications industrielles rencontre encore quelques difficultés. Cet article tente d’apporter une meilleure interprétation de ces difficultés. Il compare tout d’abord les modes de polymérisation avec le transfert de chaleur spécifique par micro-ondes. Puis les phénomènes physiques en jeu dans les procédés d’hystérésis diélectrique sont décrits. Sont ensuite abordés le rôle majeur des caractéristiques diélectriques des polymères, ainsi que la structure des applicateurs contribuant à la bonne interaction entre les ondes électromagnétiques et les matériaux polymères. Pour terminer, quelques applications industrielles déjà en phase de production sont présentées.
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Lire l’articleABSTRACT
Auteur(s)
-
Henri JULLIEN : Chargé de Recherche au CNRS (Centre national de la recherche scientifique)
-
Michel DELMOTTE : Directeur de Recherche au CNRS (Centre national de la recherche scientifique)
INTRODUCTION
Le présent dossier, consacré à la polymérisation par micro-ondes, comprend quatre parties. La première et la seconde parties permettent de faire le point, l’une sur la comparaison entre les modes de polymérisation et la particularité de la polymérisation par micro-ondes et l’autre sur les bases physiques de ce mode de polymérisation. La troisième partie est beaucoup plus développée et comprend deux points complémentaires. Le premier traite des caractéristiques diélectriques des polymères, qui tiennent un rôle fondamental dans le transfert de l’énergie électrique et dont les évolutions en fonction de la température et de l’état de transformation des polymères sont particulièrement importantes ; le second concerne la mise en œuvre des moyens physiques, appelés principalement applicateurs, nécessaires à la bonne interaction entre les ondes électromagnétiques et les matériaux polymères. Un développement sur la mesure de la température sous champ électromagnétique complète cette troisième partie. La quatrième et dernière partie présente quelques applications industrielles et souligne les questions posées par cette technologie particulière.
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2. Bases des procédés de l’hystérésis diélectrique
2.1 Interaction onde électromagnétique-matière condensée
La dégradation directe de l’énergie électromagnétique en chaleur au sein d’un matériau diélectrique est possible dès l’instant où l’on applique au matériau un champ électrique dépendant du temps. Elle est classiquement dénommée en électrothermie « chauffage par hystérésis diélectrique ». Cette hystérésis est strictement la cause électrique de la dégradation de l’énergie car, lorsque la contrainte électrique cesse, c’est-à-dire lorsque le champ électrique appliqué cesse ou décroît, la polarisation diélectrique de la matière ne s’annule pas instantanément ou ne suit pas immédiatement la décroissance du champ électrique. Ce retard est dû au phénomène de relaxation diélectrique ; ce retard est l’hystérésis diélectrique. En conséquence, lorsque la sollicitation électrique est du type alternatif et périodique de pulsation ω (en s–1) et d’amplitude E 0 (en V/m), le vecteur excitation électrique (x, y, z) (en C/m2) présente toujours un déphasage arrière δ (retard), par rapport au vecteur (x, y, z) tel que :
La densité volumique de puissance électrique p (W/m3) convertie en chaleur par unité de temps est proportionnelle au sinus de ce déphasage
...
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Bases des procédés de l’hystérésis diélectrique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FONTANILLE (M.), VAIRON (J.-P.) - Polymérisation. - [AM 3 040] Traité Plastiques et Composites (1994).
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(2) - GUYOT (A.) - Polymérisation. - [J 5 830] Traité Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique (2000).
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(3) - HAMON (G.) - Liaisons hautes fréquences. - [E 6 230] Traité Le traitement du signal et ses applications (1998).
-
(4) - DUBOIS (J.-C.) - Propriétés diélectriques des plastiques. - [AM 3 140] Traité Plastiques et Composites (2001).
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(5) - FOURNIE (R.), COELHO (R.) - Diélectriques. Bases théoriques. - [D 2 300] Traité Convertisseurs et machines électriques (2000).
-
(6) - CHEVALIER (Y.) - Essais dynamiques sur composites. Caractérisation aux hautes fréquences. - [AM 5 401]...
ANNEXES
• Journées de Caractérisation Micro-ondes et Matériaux (France. Tous les 2 ans). Institut Carnot XLIM (CNRS – Université de Limoges) https://jcmm2020.sciencesconf.org/
• Manifestations sur les polymères (Europe. Tous les mois) http://www.sfc.fr/selection.php?Domaine=20
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
• Appareils pour l'étude et l'analyse diélectrique des matériaux polymères.
National Instruments http://www.ni.com/products
• Fours de polymérisation à micro-ondes
Lambda Technologies http://www.microcure.com...
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