Rhéologie aux interfaces des matériaux polymères multicouches et ...

Khalid Lamnawar
INSA de Lyon
La dernière étude (1993B) est une comparaison entre les taux de croissance obtenus dans le
premier article de 1992 avec des polymères incompatibles (PP et PEhd) et ceux obtenus ici
avec des polymères compatibles (PEbdl et PEhd). Ces derniers développent moins facilement
des ondes à lʹinterface : les taux de croissance sont environ 4 fois plus faibles. De plus, le
rapport des épaisseurs critique, entre le PP et le PEbdl, à partir duquel lʹonde sʹamplifie est
presque doublé (0,6 au lieu de 0,3 ‐ 0,4) puisque les matériaux utilisés ont des
comportements rhéologiques très semblables.
Les auteurs attribuent cette relative stabilité au mélange qui se produit à l’interface entre les
deux couches. Ils avancent également l’hypothèse que ce mélange s’effectue à deux échelles
différentes : microscopique (interdiffusion) et macroscopique (convection). La perturbation
infinitésimale imposée à l’écoulement crée en effet des courants oscillatoires qui favorisent
l’interdiffusion. De plus, pour de plus grandes amplitudes de perturbation, les auteurs
observent que les ondes imposées ont pour effet de créer un mouvement de convection.
Selon eux, le mélange (diffusif) demande de lʹénergie. Moins dʹénergie est donc disponible
pour faire grandir lʹonde. De plus, les vagues favorisent le mélange. Ces deux points
expliquent pourquoi lʹinterface est plus facilement stable avec deux polymères compatibles.
Nous regrettons dans ces travaux que Wilson et Khomami n’aient pas cherché à chiffrer
l’interdiffusion des chaînes.
Su et Khomami [1992] ont montré que dans le cas d’un écoulement de Poiseuille, le rapport
d’épaisseur critique correspond au cas où l’interface est soumise à une contrainte nulle. Ainsi,
l’écart entre les résultats expérimentaux et les résultats théoriques sur le couple de polymères
compatibles peut être expliqué, selon les auteurs, en considérant que la diffusion a pour
conséquence de réduire localement le rapport de viscosité au voisinage de l’interface et donc
de déplacer la zone où la contrainte est nulle et d’également modifier le rapport d’épaisseur
critique. Mais la diffusion permet aussi aux auteurs d’avancer une hypothèse pour expliquer
les relativement faibles taux de croissance observés pour le système compatible. Lorsque la
théorie de la stabilité linéaire s’applique (cʹest‐à‐dire que les perturbations sont
infinitésimales), l’onde de croissance reçoit de l’énergie due au déséquilibre des contraintes
de cisaillement et des contraintes normales ce qui permet à l’onde de croître pendant qu’elle
est convectée dans la filière. Cependant, si le phénomène d’interdiffusion se produit à
l’interface, une partie de cette énergie cinétique sera consommée ce qui implique que moins
d’énergie sera disponible pour la croissance de l’onde et donc que le taux de croissance
observé sera plus faible.
2.2.2.3. Etudes de Rousset et Bourgin
Rousset et al. [2005] traitent de la stabilité des écoulements plans de coextrusion de
polymères compatibles. De tels écoulements sont connus pour présenter une faible sensibilité
aux perturbations. Les travaux des auteurs avaient pour but d’étudier la pertinence des deux
hypothèses proposées par Wilson et Khomami.
Dans un premier temps Rousset et al. [2005] ont essayé d’expliquer la faible sensibilité aux
perturbations d’un système de polymères compatibles par la seule présence de l’interphase.
Partie A : Etat de l’art
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