Les bases de la rhéométrie capillaire

Quelles sont les données que l'on peut obtenir à l'aide d'un rhéomètre capillaire ?

• Viscosité de la matière fondue

La viscosité peut être considérée comme la fluidité d'un liquide, ou sa résistance à l'écoulement. La viscosité, η, est exprimée comme le rapport entre la contrainte de cisaillement (force par unité de surface) et le taux de cisaillement (variation du taux de déformation par cisaillement). [2]

• Comportement à haut taux de cisaillement

Le taux de cisaillement est la vitesse à laquelle un fluide est cisaillé ou déformé pendant l'écoulement. En termes plus techniques, il s'agit de la vitesse à laquelle les couches de fluide se déplacent les unes par rapport aux autres. Si quelqu'un frotte rapidement une couche très fine de pommade, de crème ou de lotion sur la peau, par exemple, le taux de cisaillement est beaucoup plus élevé que si ce produit est lentement pressé hors de son tube. [3]

• Propriétés d'extension

L'écoulement en extension se produit lorsque le matériau n'est pas en contact avec des limites solides, comme c'est le cas lors de l'étirage de filaments, de fibres, de films, de feuilles ou du gonflement de bulles. Les écoulements convergents à l'entrée des filières sont également de nature extensionnelle[4]. [Les propriétés d'extension comprennent la vitesse de déformation en extension et la viscosité en extension.

• Rupture à l'état fondu (instabilité de l'écoulement)

La rupture à l'état fondu est définie comme le phénomène causé par une contrainte de cisaillement excessive exercée sur la résine fondue qui entraîne une rugosité dans l'extrudat[5]. [Il s'agit d'un effet de surface indésirable qui peut également affecter les propriétés de la pièce. Comme il se produit à des contraintes de cisaillement élevées pour le matériau étudié, il peut être réduit ou éliminé en réduisant le débit.

• Relaxation de la contrainte (relative)

La relaxation de la contrainte est une diminution de la contrainte en fonction du temps sous une déformation constante. Ce comportement caractéristique du polymère est étudié en appliquant une quantité fixe de déformation à un échantillon et en mesurant la charge nécessaire pour la maintenir en fonction du temps. [6]

• Résistance à la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion

La résistance à la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion peut être décrite comme la résistance du polymère fondu à l'étirement. La résistance à la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion d'un matériau est liée à l'enchevêtrement des chaînes moléculaires du polymère et à sa résistance au démêlage sous contrainte. Les propriétés du polymère qui influencent la résistance à l'enchevêtrement sont le poids moléculaire, la distribution du poids moléculaire (DPM) et la ramification moléculaire. À mesure que chaque propriété augmente, la résistance à la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion est améliorée à de faibles taux de cisaillement[7]. [Il s'agit d'une propriété importante pour la réussite de l'extrusion des matières plastiques.

• Gonflement de la filière

Le gonflement de la filière se produit lorsqu'un matériau s'écoule hors de la filière capillaire. Une façon d'expliquer le gonflement de la filière est de considérer la capacité du polymère fondu à se souvenir de l'historique de son écoulement. L'idée est d'imaginer un élément fluide se déplaçant du réservoir dans une filière capillaire comme un cylindre court et gras pressé dans un cylindre long et mince. Si le temps de séjour de l'élément fluide dans la filière est plus court que le temps de sa mémoire (temps de relaxation), il essaiera de reprendre sa forme initiale et produira l'effet de gonflement de la filière. [8]

• comportement pvT et compressibilité

le pvT étudie la relation entre la pression et le volume d'un matériau. Elle donne également une indication sur le degré de compressibilité d'un polymère fondu. Les polymères étant traités à des températures et des pressions élevées, la relation entre la pression, le volume et la température revêt une grande importance.