Rhéologie, rhéométrie

Propriétés, rhéologie et mise en
œuvre des polymères, mélanges de
polymères et composites à matrice
thermoplastique : SYS862
Sujet 4(3): Rhéologie,
Rhéométrie
SYS862 : Cours 4(3) - références
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McGrum pg 296-315
Notes de cours Dealy: Chapitre 6 Dealy:Rheometers for molten plastics.

SYS862:Cours 4(3): Rhéologie:
Rhéometrie
• Introduction
• Cisaillement: Écoulement de trainée
– Types d’écoulement
– Rhéomêtres
• Rhéomêtres rotatifs
• Rhéomêtres à plaques parallèles
• Cisaillement: Écoulement du à une différence de pression
– Théorie
– Rhéometres capillaires
• Autres rhéometres
– Rhéometre de torque
– MFI
– Rhéometre “on-line”
• Extension
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Introduction
2
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Introduction
Un vecteur qui possède ses deux extrèmités sur deux lignes de Ecoulement
différentes se déformera.
Le vecteur qui se deformera possèdera ses extrèmités sur la même ligne de
Ecoulement
Cisaillement
Extension
2
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Introduction
Un vecteur qui possède ses deux extrèmités sur deux lignes de Ecoulement
différentes se déformera.
Le vecteur qui se deformera possèdera ses extrèmités sur la même ligne de
Ecoulement
Cisaillement
Extension
3
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Ecoulement
Ecoulement
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Ecoulement
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Para r=R, v=0,
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Ecoulement
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Ecoulement
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Introduction
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6
Écoulements de trainée: Rhéomêtres basés sur l’écoulement
de trainée: Rhéomêtres rotatifs
2
• Cisaillement simple
Mouvement rotatif
Déformation- Cisaillement ! Couple
Couple ! Deformação - Cisaillement
Les couples varrient 10-6Nm à 10-2Nm; les taux de cisaillement
10-6s-1 à 1000 s-1
"
Écoulements de trainée: Rhéomêtres basés sur l’écoulement
de trainée: Rhéomêtres rotatifs
Q-.;'0'1$"4-$52>"
2
• Cisaillement simple
Mouvement rotatif
Déformation- Cisaillement ! Couple
Couple ! Deformação - Cisaillement
Les couples varrient 10-6Nm à 10-2Nm; les taux de cisaillement
10-6s-1 à 1000 s-1
"
Écoulements de trainée: Rhéomêtres basés sur l’écoulement
de trainée: Rhéomêtres rotatifs
4
Rhéometre de déformation controllée
Cisaillement constant
Relaxation de contraintes
5
Rhéometre de déformation controllée
Cisaillement constant
Relaxation de contraintes

7
Écoulements de trainée: Rhéomêtres basés sur l’écoulement
de trainée: Rhéomêtres rotatifs: différentes géométries
6
Couette flow
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o
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o!1
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r
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>0, 97
r
o:diâmetre du cylindre externe
r
1:diâmetre du cylindre int erne
!1:vitesse angulaire du cylindre int erne
" =C
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Reômetres rotatifs
2
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o:diâmetre du cylindre externe
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!1:vitesse angulaire du cylindre int erne
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o
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L:longueur du cylindre
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Reômetres rotatifs
7
Écoulement couette
2
Géometrie cone plaque: petit angle <4o
a: rayon plaque supérieure
P: pression sur la plaque
F: Force normale
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Reômetres rotatifs
2
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a: rayon plaque supérieure
P: pression sur la plaque
F: Force normale
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Reômetres rotatifs
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Géometrie cone plaque: petit angle <4o
a: rayon plaque supérieure
P: pression sur la plaque
F: Force normale
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a: rayon plaque supérieure
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F: Force normale
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a: rayon plaque supérieure
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Reômetres rotatifs
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• Plaques parallèles
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Reômetres rotatifs
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• Plaques parallèles
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Reômetres rotatifs
13
Géométrie plaque-plaque
Écoulements de trainée: Rhéomêtres basés sur l’écoulement de
trainée: Rhéomêtres rotatifs: problèmes inhérants au rhéomètre
• Slip
• Ecoulements secundaires
• Chauffement visqueux
• Préparation des échantillons, il faut
laisser reposer, sécher)
• Limite de viscoelasticité linéaire
• Precision de la température
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Écoulements de trainée: Rhéomêtres basés sur l’écoulement
de trainée: Rhéomêtres rotatifs
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\+-0+$43'",-1'"&/57.'8"Avec ce type de géometrie
La vitesse de rotation fournit le taux de cisaillement (remarquer que celle-ci ne dépends pas de r) – ce type de
géometrie sera plus utilisé pour faire des essais de determinations de propriétés en viscoelasticité non linéaire
en effet le taux de cisaillement est uniforme sur tout le rayon
La mesure du couple fournit la contrainte de cisaillement
La mesure de la force normale fournit N1
La distribuition de pressions N2
Ce genre de géométrie peut être utilisée pour évaluer G’e G’’
Nécessité d’avoir un système servo-hydraulique à cause de N1. En effet la contrainte normale pousse à séparer les
plaques.
Attention à l’allignement
Attention une différence de 1% pour l’angle du cone résulte en 1% de différence pour le taux de cisaillement
Géometrie plaque plaque
Plus simple mais le taux de cisaillement dépends de r.
Ce type de géométrie est donc plus utilisé pour du cisaillement oscillatoire.
Écoulements dus aux différences de pression: Théorie
Très important en rhéométrie
Très important lors de la mise en forme
de polymères (moules, canal d’injection,
filières d’extrusion)
2
Capteur de pression
Baril
Capilaire
On varie le débit, Q, et on mesure les différences de pression !P
résultantes
Nous voulons une relation entre le taux de cisaillement , , et la
contrainte de cisaillement, ".
!
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On varie le débit, Q, et on mesure les
différences de pression !P, résultantes
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"w: contrainte de cisaillement à la paroi,
#w: vitesse de cisaillement à la paroi
R diametre du capillaire
L: Longueur capillaire
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Pour un fluide Newtonien
Pour tout type de fluide