Optimisation et modélisation du procédé de rotomoulage

Partie A : Relations structure du matériau / procédé / propriétés finales
- la structure cristalline du matériau ;
- l’arrangement initial des particules et la taille initiale des bulles ;
- les tensions de surface et les diffusivités de l’air et du matériau.
Récemment, Scribben et al. [76] ont travaillé sur des polymères thermotropiques en vue
d'application au rotomoulage. Ils ont développé un modèle de coalescence qui prend en
compte la viscosité transitoire. En partant de l'équation constitutive du modèle de Maxwell
convecté supérieur (UCM) et en ne simplifiant pas cette équation (ce qu'avait fait
Bellehumeur et al. pour ne tenir compte que du régime permanent), ils obtiennent un modèle
de coalescence. Les conclusions de leurs travaux sont que l'influence de la viscoélasticité n'a
d'influence qu'aux premiers instants de la coalescence, et qu'ensuite le modèle converge vers
les solutions des modèles Newtonnien. De plus, leur modèle prédit une augmentation de la
vitesse de coalescence aux premiers instants lorsque le temps de relaxation augmente. De
plus, ce modèle est plus sensible que celui de Bellehumeur aux variations du temps de
relaxation.
2.2.3. Mesures de la tension de surface de polymères fondus
La plupart des mesures de tension de surface de polymères à chaud se font par la méthode
de la goutte pendante [77-80]. On extrude le polymère sous forme de tube (typiquement
1mm de diamètre) que l’on laisse refroidir à température ambiante. Une partie de ce
morceau de polymère est ensuite placé à l’extrémité d’un capillaire en verre de diamètre
1,1mm et d’épaisseur 0,2mm. Le capillaire est chauffé et le polymère fond et vient former à
l’extrémité du capillaire une goutte. On mesure les dimensions de la goutte (notamment les
deux rayons de courbure principaux). En effet, le profil de la goutte est déterminé par la
combinaison de la tension de surface et des forces de gravitation qui agissent contre celle-ci.
La tension de surface peut ensuite être déterminée à partir des dimensions de la goutte et en
appliquant l’équation de Laplace. La Figure 5 présente le profil d’une goutte pendante.
Figure 5 : Profil d'une goutte pendante
L’équation de Laplace relie la pression de la goutte ΔP à travers l’interface air/polymère
fondu à la tension de surface et à la courbure de l’interface selon l’Équation 12.
⎛ 1 1 ⎞
∆P = γ
⎜ +
⎟
Équation 12
⎝ R
1
R 2 ⎠
Il existe différents logiciels d’analyse d’image qui permettent de calculer automatiquement
R1 et R2 et ainsi de remonter à la tension de surface du polymère à chaud. Une méthode qui a
l’air d’assez bien fonctionner est l’analyse de la forme du profil de la goutte [80] (ADSA-P
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