Etude expérimentale du défaut hélicoïdal d'un polystyrène en écoulement

National audienceL'objet de cet article est la caractérisation expérimentale de l'instabilité hélicoïdale observée lors de l'écoulement d'un polystyrène en géométrie axisymétrique. C'est en effet en rhéométrie capillaire que l'étude du défaut s'avère la plus simple : l'extrudat présente, au delà d'un certain débit, des distorsions hélicoïdales très nettes. L'étude présentée s'attache à décrire l'influence des conditions d'écoulement (géométrie, température...) sur le déclenchement de cette instabilité. Par ailleurs, une quantification du défaut en terme de périodicité révèle que la fréquence caractéristique de l'instabilité repose sur les propriétés viscoélastiques du polymère utilisé. Il semblerait, en outre, que l'initiation du défaut hélicoïdal soit liée au caractère élongationnel de l'écoulement dans le convergent

An Analysis of Transcrystallinity in Polymers

International audiencePolymer crystallization often occurs in the presence of foreign bodies, such as walls of processing tools. In such cases, there is a competition between nucleation in the bulk polymer and nucleation on well-identified surfaces. If many nuclei are activated at the surfaces, their proximity imposes that entities emanating from these nuclei grow preferentially normal to the surfaces, leading to transcrystalline zones. The competition between surface and bulk nucleation can be studied through crystallizations of thin polymer films in contact with pan surfaces in a DSC apparatus. These experiments show that in thin samples transcrystallinity is limited by sample thickness. When thickness increases, the transcrystalline zones can grow, but up to a limiting value, because at a certain stage their development is stopped by the growth of bulk spherulites. A specific analysis of these DSC experiments gives access to crystallization parameters such as the number of nuclei per unit surface or the growth rate, and makes it possible to determine the crystallization kinetics of the polymer not disturbed by transcrystallinity

Formulation Mixte Vitesse-Déplacement pour Viscoélasticité - Confrontation Expérimentale et Numérique

National audienceL'objectif de ce travail est de modéliser le comportement des matériaux polymère injectés sous sollicitations dynamiques par une approche monolithique. Basé sur les équations de Navier-Stokes, nous proposons une méthode des éléments finis mixtes avec une interpolation P1+/P1 utilisant le déplacement (ou la vitesse) et la pression en tant que principales variables. La technique implémentée utilise un maillage composé de triangles (2D) ou de tétraèdres (3D) [6]. Le but de cette approche est de modéliser le comportement viscoélastique des matériaux polymère où les milieux visqueux et élastiques sont mélangés en utilisant une approche multiphasique en vitesse et déplacement. L'idée de base est d'utiliser une formulation mixte (u, v, p) avec un modèle de fermeture F(du / dt,v) = 0 , où les deux champs u et v représentent les principales variables de la déformation et de la vitesse de déformation.See http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/26/75/ANNEX/r_ABQP7S30.pd

Etude des instabilités volumiques en extrusion de polystyrène et polypropylène

We experimentally investigated the helical and chaotic instabilities of two polystyrenes and a polypropylene, with two extrusion devices: a capillary rheometer and a transparent slit die fed by an extruder, where birefringence experiments and laser-Doppler velocimetry measurements are feasible. In the last case, the flow geometry consists in a reservoir, followed by a contraction and a slit. In capillary rheometry, we focused on the flow conditions influence (diameter, lenght, entry angle die, temperature...) on the helical instability onset. In birefringence experiments, we observed isochromatic fringe oscillations in the reservoir: in this unsteady regime, the main flow reaches the contraction asymmetrically. The use of a smooth entry convergent permits to postpone the defect occurrence to flow rates seven times higher than with an abrupt contraction. Moreover, we measured, on the reservoir axis, the first normal stress difference and the elongation rates in critical flow conditions, by flow birefringence and laser-Doppler velocimetry, respectively. Finite elements simulations, using a viscoelasticity model, were performed to calculate elongational stresses around the contraction, for critical flow conditions relative to instability onset.Nous étudions expérimentalement les instabilités hélicoïdales et chaotiques, des défauts d'extrusion de polymères fondus, sur deux polystyrènes et un polypropylène à l'aide de deux dispositifs expérimentaux: un rhéomètre capillaire et une extrudeuse monovis, munie d'une filière plate à parois transparentes, permettant d'effectuer des mesures de biréfringence d'écoulement et de vélocimétrie laser-Doppler. Dans ce dernier cas, on dispose d'une géométrie d'écoulement constituée d'un réservoir, suivi d'une contraction et d'un canal d'écoulement. En rhéométrie capillaire, nous avons étudié l'influence des conditions d'écoulement (diamètre, longueur, angle d'entrée de la filière, température...) sur le déclenchement de l'instabilité hélicoïdale. Les essais de biréfringence ont permis l'observation d'oscillations transverses d'isochromes dans le réservoir: lors de ce régime instable, l'écoulement principal a lieu de façon non symétrique dans le canal. On montre également que l'utilisation de "convergent doux" permet de repousser la déstabilisation de l'écoulement d'entrée à des débits sept fois plus importants que dans le cas d'une contraction brusque. On s'attache à mesurer, sur l'axe de symétrie du réservoir, des premières différences de contraintes normales et de taux de déformation dans les conditions critiques propres à l'initiation du défaut, par biréfringence d'écoulement et vélocimétrie laser-Doppler, respectivement. Des calculs viscoélastiques de l'écoulement par éléments finis ont également permis l'estimation de la répartition des contraintes élongationnelles autour de la contraction, dans les conditions critiques d'apparition de l'instabilité

Formage de bouteilles dans un polymère biosourcé : le PEF ou polyéthylène furandicarboxylate

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Etude des instabilités volumiques en extrusion de polystyrène et polypropylène

PARIS-MINES ParisTech (751062310) / SudocSOPHIA ANTIPOLIS-Mines ParisTech (061522302) / SudocSudocFranceF

Etirabilité de PET recyclés au-dessus de la transition vitreuse

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Stretchability above glass transition of mechanically recycled poly(ethylene terephtalate), PET

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APTITUDE AU FORMAGE DE BOUTEILLES : CAS D’UN POLYMÈRE BIOSOURCÉ, LE PEF

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L’analyse mécanique dynamique : un outil pertinent pour appréhender les comportements mécaniques aux grandes déformations

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