Bibliographie & annexes
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En anglais
RÉSUMÉ
Dans la transformation des polymères en matières plastiques, la connaissance des relations entre la pression, le volume spécifique et la température, ou entre la pression, la masse volumique et la température est fondamentale. Cela est encore plus vrai dans le processus le plus couramment utilisé qu’est l'injection. En effet, lors du retrait, le polymère thermoplastique fondu se contracte et le volume occupé par la pièce solidifiée devient inférieur à celui de l'empreinte du moule. Cette contraction correspond à une organisation de la matière selon une structure semi-cristalline plus dense que la phase amorphe de l'état fondu. Par l’identification des paramètres critiques qui gouvernent l’injection plastique, les mesures de PvT permettent d'améliorer les paramètres des logiciels de simulation de ces phénomènes, et ainsi de les rendre mieux prévisibles.
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In the transformation process of polymers into plastic materials, the knowledge of the relationships between pressure, the specific volume and temperature or even between pressure, density and temperature is fundamental. This is even so more the case with injection, the most widely used process. Indeed, during removal, the thermoplastic polymer contracts and the volume filled by the solidified part becomes inferior to that of the mold cavity. This contraction corresponds to an organization of matter according to a semi-crystalline structure which is denser than the amorphous phase of the molten state. Through the identification of the critical parameters which govern plastic injection, PvT measurements allow for the improvement of the simulation software parameters for such phenomena and thus for rendering them more predictable.
Auteur(s)
-
Bernard LE NEINDRE : Docteur ès sciences - Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS)
-
Patrick CANCOUËT : Docteur ès sciences physiques, ingénieur chimiste - Directeur recherches et développement (ATOMER)
INTRODUCTION
La connaissance des relations entre la pression, le volume spécifique et la température (PvT) ou entre la pression, la masse volumique (l'inverse du volume spécifique) et la température (P,
, T) des polymères est fondamentale pour la transformation des polymères en matières plastiques, notamment dans le processus le plus couramment utilisé : l'injection. En effet, lors de l'injection, une empreinte est remplie de polymère thermoplastique fondu. La pièce se contracte lors du refroidissement et le volume occupé par la pièce solidifiée est inférieur à celui de l'empreinte du moule (phénomène communément appelé retrait). Cette contraction correspond à une organisation de la matière selon une structure semi-cristalline plus dense que la phase amorphe de l'état fondu. Dans la phase cristalline, les segments de chaînes s'assemblent de façon ordonnée et compacte. En outre, au cours du refroidissement, des défauts apparaissent ; certains sont des défauts d'aspect ou retassures, d'autres des défauts géométriques ou gauchissement. Les mesures de PvT permettent d'identifier les paramètres critiques qui commandent l'injection plastique et d'améliorer les paramètres des logiciels de simulation de ces phénomènes en rendant ces derniers mieux prévisibles.
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Dispositifs de mesure de PvT
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1. Difficultés des mesures PvT
Au cours d'une mesure de PvT, la variation du volume spécifique d'un matériau est déterminée en fonction de la pression et de la température. La masse volumique d'un polymère subit des modifications importantes au cours des variations de température (dilatation thermique) et de pression (compression) qui peuvent entraîner des changements de phase et des réactions de dégradation.
Inversement, des mesures de PvT peuvent être utilisées pour étudier ces transitions ou pour fournir des données dérivées (compressibilité, module de compression, dilatation thermique, cinétique des transitions de phase, etc.), d'importance capitale pour de nombreuses applications industrielles. Les mesures de PvT sont une des seules techniques thermoanalytiques disponibles incluant la pression comme variable.
Une des principales difficultés rencontrée dans les mesures de PvT des polymères est due au fait que le volume d'un polymère, en général, ne dépend pas seulement des conditions de température et de pression, mais aussi de son histoire antérieure. Si la pression et la température déterminent seules l'état du matériau, il est considéré en état d'équilibre. Les polymères fondus sont généralement considérés en état d'équilibre tant que le matériau ne subit pas de modifications chimiques (dégradation de la masse molaire, phénomènes de réticulation ou interconnexions, etc.). De même, l'état nématique d'un polymère cristallin liquide est généralement considéré en état d'équilibre (une phase nématique est une phase dans laquelle les molécules sont disposées de manière aléatoire dans l'espace, et qui présentent, en moyenne, un ordre d'orientation suivant leur grand axe). Par contre, d'autres états importants des polymères, tels que les états semi-cristallins (mélange intime de phases amorphes et cristallines) et solides vitreux, ou bien l'état cristallin liquide smectique, ne sont pas des états d'équilibre. (Dans l'état smectique, les molécules présentent un ordre d'orientation suivant leur grand axe, comme les nématiques, mais aussi un ordre translationnel qui tend à les aligner suivant des couches ou des plans.) Leurs propriétés dépendent de leur histoire antérieure, en particulier des conditions dans lesquelles l'état a été formé. Ainsi, la vitesse de refroidissement et la pression pendant l'élaboration déterminent le niveau...
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Difficultés des mesures PvT
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUYOT (A.) - Polymérisation. - [J 5 830] Base documentaire « Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique » (2000).
-
(2) - CHATAIN (M.) - Comportement physique et thermomécanique des plastiques. - [A 3 110] Base documentaire « Plastiques et composites» (1993).
-
(3) - TEYSSÈDRE (G.), LACABANNE (C.) - Caractérisation des polymères par analyse thermique. - [AM 3 274] Base documentaire « Plastiques et composites » (1997).
ANNEXES
EHRENSTEIN (G.W.) - RIEDEL (G.) - TRAWIEL (P.) - Thermal analysis of plastics : Theory and practice. - Hanser Gardner Publications (2004).
OEHMKE (F.) - WIEGMANN (T.) - * - Proc. conf. ANTEC'94, 2, p. 2247 (1994).
CHAKRAVORTY (S.) - BROWN (C.S.) - * - NPL Report. DMM (D), p. 262 (1995).
CHANG (R.Y.) - CHEN (C.H.) - SU (K.S.) - * - Polym. Eng. Sci., 36, 13, p. 1789 (1996).
HOBBS (C.B.) - BROWN (C.S.) - * - NPL Report. CMMT (A), p. 163 (1999).
FAKHREDDINE (Y.A.) - ZOLLER (P.) - The equation of state of solid and molten poly (butylene terephthalate) to 300 oC and 200 MPa. - J. Poly. Sci., Part B, vol. 29, p. 1141 (1991).
ZOLLER (P.) - BOLLI (P.) - PAHUD (V.) - ACKERMANN (H.) - Apparatus for measuring pressure-volume-temperature relationships of polymers to 350 oC and 2 200 kg/cm2. - Rev. Sci. Instrum., 47, p. 948 (1976).
HELLWEGE (K.H.) - KNAPPE (W.) - LEHMANN (P.) - * - Kolloid-Z. Z. Polym., 183, p. 110 (1962}.
QUACH (A.) - SIMHA (R.) - Pressure-volume-temperature properties and transitions of amorphous polymers ; polystyrene and poly (orthomethylstyrene). - J. Appl. Phys., vol. 42, p. 4592 (1971).
WOHLFARTH (C.) - COR-eos and BH-eos parameters for polymer melts with the error in the all-variables method. - J. Appl. Polym. Sci., vol. 48, p. 1923 (1993).
RODGERS (P.A.) - Pressure-volume-temperature relationships for polymeric liquids : A review of equations of state and their characteristic parameters for 56 polymers. - J. Appl. Polym. Sci., vol. 48, p. 1061 (1993).
YI (Y.X.) - ZOLLER (P.) - An experimental and theoretical study of the PVT equation of state of butadiene and isoprene elastomers to 200 oC and 200 MPa. - J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed., vol. 31, p. 779 (1993).
WOOD (L.A.) - MARTIN (G.M.) - * - J. Res. Natl. Bur. Stand. A. Phys. Chem., 68, p. 259 (1964).
OLABISI (O.)...
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