Bibliographie & annexes
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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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Difficultés des mesures PvT5. Conclusion
Deux techniques ont été présentées pour mesurer les PvT des polymères. Dans la technique du piston-cylindre, le polymère est directement comprimé dans une matrice. Cette technique est facile à mettre en œuvre et permet des montées ou des descentes rapides en température. Elle est bien adaptée pour simuler les procédés d'injection, mais elle reste peu crédible pour la mesure de PvT, surtout en montée de température. Le dispositif piézométrique est parfaitement hydrostatique, avec des vitesses de montées ou de descentes en température et pression très lentes, de façon à éviter les gradients de température et de pression au sein de l'échantillon ; il fournit des mesures précises de PvT. Par contre, même automatisé, ce dispositif est très lourd à mettre en œuvre.
Comme la majorité des polymères sont dans un état de quasi-équilibre thermodynamique dans la plus grande partie de leur diagramme de phases, les seules données fiables utilisables, par exemple, pour simuler les procédés d'injection sont des mesures expérimentales obtenues dans des conditions isothermes et hydrostatiques par le dispositif piézométrique.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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ANNEXES
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