Procédés d’extrusion de polymères
Défauts d’extrusion

1 - Phénomène de défauts d’extrusion

• 1.1 - Définitions et terminologie
• 1.2 - Déformations de surface
• 1.3 - Déformations de volume
  Figure 1 - Déformations de surface observées pour des extrudats émergeant d’une filière capillaire Figure 2 - Déformations de volume observées pour des extrudats émergeant d’une filière capillaire
• 1.4 - Autre type de déformation d’extrudat
  Figure 3 - Défaut bouchon ou oscillant

2 - Procédés d’extrusion de polymères

• 2.1 - Extrusion en général
• 2.2 - Extrusion – soufflage de gaine
  Figure 4 - Formations de bandes rugueuses et lisses le long de la circonférence d’une bulle pour le soufflage de gaine en PEHD (courtoisies J.-P. Villemaire, J.-F. Agassant) Figure 5 - Films en polyéthylène linéaire produits par soufflage de gaine à débits d’extrusion faible (a) et élevé (b)
• 2.3 - Extrusion de film à plat
  Figure 6 - Développement progressif des déformations de surface pour un PEBDL à des débits croissants (courtoisie de L. Kale) Figure 7 - Défaut onduleux obtenu dans l’extrusion de film à plat de polypropylène : déformations de volume. Les gouttelettes sont liées aux additifs du polymère plutôt qu’au défaut d’extrusion Figure 8 - Raies de filière sur la surface d’une bouteille soufflée de polyéthylène linéaire
• 2.4 - Extrusion – soufflage de corps creux
  Figure 9 - Bouteille partiellement transparente en polyéthylène linéaire fabriquée en utilisant une filière convergente : déformations de surface à l’intérieur de la bouteille, la surface extérieure demeure lisse (on observe les déformations de la surface intérieure par transparence)
• 2.5 - Extrusion de câblerie
  Figure 10 - Déformations de surface d’un câble en PE-BD
• 2.6 - Extrusion de profilés et tubes

3 - Origine des défauts d’extrusion

• 3.1 - Étude des défauts d’extrusion
  Figure 11 - Profil de pression dans un rhéomètre capillaire Figure 12 - Courbes d’écoulement typique pour des expériences d’extrusion capillaire à débit constant, ou à pression constante Figure 13 - Débit et pression transitoires pour les régimes de débit indiqués sur la figure
• 3.2 - Interprétation macroscopique
  Figure 14 - Déformations de surface induites par étirage et rupture cohésive d’une couche extérieure (d’après ) Figure 15 - Formation des déformations de surface résultant d’un mécanisme local successif de glissement et d’adhésion (d’après ) Figure 16 - Vortex tridimensionnel et instabilités irrégulières présentes à l’entrée de la filière (courtoisie P. Coates, M. Mackley) Figure 17 - Représentation schématique d’un écoulement oscillant où le polymère stagnant dans les recirculations du réservoir se décharge périodiquement dans la filière (d’après )
• 3.3 - Interprétation microscopique
  Figure 18 - Mécanismes moléculaires des déformations de surfaces

4 - Prévention des défauts d’extrusion

• 4.1 - Architecture du polymère
  Figure 19 - Influence de la densité d’enchevêtrement (en termes de M w /M e ) sur les contraintes critiques, τ c d’apparition des déformations de surface et de volume (d’après )
• 4.2 - Conditions d’extrusion
  Tableau 1 Tableau 2 Tableau 3 Tableau 4
• 4.3 - Additifs
• 4.4 - Autres méthodes

5 - Conclusion