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Utilisation des courbes Pvt
THERMODYNAMIQUE :CHANGEMENTS D’ETAT
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Les changements d’état que subissent les polymères lors de leur transformation sont régis par les lois de la thermodynamique
Exemple :
Action ou procédé thermodynamique
Etat thermodynamique
Etat thermodynamique
A
B
FUSION
LIQUIDE
SOLIDE
⇒
SOLIDIFICATION (cristallisation)
SOLIDE
LIQUIDE
⇒
VARIABLES D'ETAT
L’état thermodynamique d’un système en équilibre , ainsi que tout procédé thermodynamique qui fait passer un système d’un
état A à un état B , est défini par des variables d’état
Les variables d’état sont les suivantes
p = PRESSION
T = TEMPERATURE
v = VOLUME MASSIQUE
Lorsque l’une de ces variables varie elle entraîne obligatoirement une variation des 2 autres ( ou de l’une d’entre elle ).
Pour décrire un système il suffit de connaître 2 variables d’état. Notons que lors d'un moulage par injection: il est possible de
mesurer l’évolution de la pression et de la T0 de la masse de matière dans le moule, pendant le processus de moulage, par
contre on ne peut pas mesurer l’évolution du volume massique ( ou si vous préférez de la masse volumique du polymère)
pendant son passage de l’état liquide à l’état solide
En conséquence l’évolution du volume massique de l’échantillon de polymère en fonction de p et de T , est définie au stade du
laboratoire dans des appareils qui portent le nom de DILATOMETRE
1) EXEMPLE :
Courbe qui montre l’évolution de v en fonction de T • Essai réalisé à pression constante •
POLYMERE 1: structure amorphe : PS
POLYMERE 2: structure cristalline: PEHD
RAPPEL:
v=
1
ρ
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REMARQUES:
•
courbe 1 : PEHD
•
courbe 2 : PS
•
ATTENTION :
A l’état fondu, les lois de la thermodynamique s’appliquent aux polymères, car le produit ( de par sa structure amorphe
homogène ) peut être considéré comme un système en équilibre (homogène ). Mais ceci est faux â l'état SOLIDE.
En effet â l’état solide le polymère est en EQUILIBRE THERMIQUE, mais n’est pas en EQUILIBRE STRUCTURAL. Sa
structure est donc susceptible d’évoluer afin de tendre vers un état d’équilibre plus grand. Nous avons déjà vu que l’équilibre
structurale du polymère est d’autant plus grand que sa VITESSE DE REFROIDISSEMENT EST LENTE (choc thermique =
mauvais équilibre structural)
2)EXEMPLE : courbes qui montrent l’évolution de v en fonction de la vitesse de refroidissement du polymère
a = matière amorphe
b = matière semi-cristalline
I = refroidissement rapide
II = refroidissement lent
REMARQUES
a = matière amorphe
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B= matière semi-cristalline :
3)COURBES pvT
On étudie la variation du volume massique du polymère en fonction de la température et de la pression
Les courbes pvT admettent deux représentations :
Courbe pvT d’une matière amorphe : PS
Courbe pvT d’une matière semi-cristallinePEhd
0
50
100
150
200 C° 250
300
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.UTILISATION DES COURBES pvT
Le moulage des matières plastiques peut être considéré comme un procédé thermodynamique Les courbes pvT sont capitales
dans la mesure ou elles permettent de suivre l’évolution du volume massique (on dit aussi volume spécifique ) du polymère en
fonction de 2 paramètres de moulage très importants : l'évolution de la température de masse du polymère et la pression de la
matière dans le moule pendant le moulage.
CAS GENERAL
La pression et la température sont enregistrée dans le moule, au moyen de capteurs pendant le processus de moulage. Ces valeurs
de T et p sont reportées sur le diagramme pvT et permettent de suivre l’évolution du volume massique du polymère pendant
l’injection
EXEMPLE : matière amorphe PS
courbe I : pression dans le moule en fonction du temps
courbe Il: température de la matière dans le moule en fonction du temps
courbe pvT
A : début d'injection
B: arrivée de la matière sur le
capteur de pression
BàC: remplissage du moule
C: moule rempli
D: pression max. de
compactage
E: commutation en maintien
F : maintien en pression
FàG: chute de pression de
maintien due au refroidissement
H: la pièce se détache du
capteur de pression
J: démoulage
K:pièce à T° d'utilisation
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