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Thermorhéologie et mise en oeuvre

Connaître les grandeurs rhéologiques de base et les outils de caractérisation de la rhéologie des polymères (état fondu, état solide), savoir les utiliser pour analyser la structure des polymères.
Comprendre les liens existants entre ces paramètres et le comportement à la mise en oeuvre ou les propriétés d'usage des polymères.
Connaître la signification des grandeurs nécessaires à la modélisation des écoulements. Savoir accéder aux grandeurs physiques nécessaires pour utiliser les logiciels de simulation des écoulements.
Appréhender les phénomènes rhéologiques et thermiques mis en jeu dans les principales méthodes de mise en oeuvre des polymères.

Objectifs :
Connaître les grandeurs rhéologiques de base et les outils de caractérisation de la rhéologie des polymères (état fondu, état solide), savoir les utiliser pour analyser la structure des polymères.
Comprendre les liens existants entre ces paramètres et le comportement à la mise en oeuvre ou les propriétés d'usage des polymères.
Connaître la signification des grandeurs nécessaires à la modélisation des écoulements. Savoir accéder aux grandeurs physiques nécessaires pour utiliser les logiciels de simulation des écoulements.
Appréhender les phénomènes rhéologiques et thermiques mis en jeu dans les principales méthodes de mise en oeuvre des polymères.

Compétences visées :
Capacité à sélectionner le type de polymère le mieux adapté pour une application donnée et à en contrôler les caractéristiques rhéologiques.
Compréhension des problèmes rencontrés lors de la mise en oeuvre des polymères.
Savoir analyser les effets des conditions de mise en oeuvre sur les propriétés des produits obtenus.
Capacité à acquérir une formation spécialisée dans le domaine de la simulation numérique, de la conception des outillages et des pièces industrielles.

Pré-requis :
La connaissance préalable des grandes familles des polymères industriels, de leur chimie et de leur physico-chimie de base est indispensable. Une bonne compréhension des différences entre les thermoplastiques amorphes et semi-cristallins, les systèmes réticulés est également nécessaire.
La compréhension de ce cours nécessite un bon niveau de mathématiques.
La thermorhéologie et les mélanges constituent un enseignement clé de la formation ingénieur Cnam spécialité Matériaux, option Matériaux Industriels Polymères.

  • Les domaines d'application et les modes de transformation des grands polymères industriels. Les comportements newtonien et rhéofluidifiant. La viscosité des polymères à l'état fondu et les appareils de mesures des matières hautement visqueuses. Écoulements isothermes et effets de la température et de la pression. Relation avec la structure moléculaire. Appareillages de contrôle de laboratoire et de production.
  • Les caractéristiques viscoélastiques linéaires des polymères à l'état solide et à l'état fondu : fluage, recouvrance et relaxation. Les modules de cisaillement en mode statique et dynamique, le module de relaxation et l'effet du temps. Mobilité et états de la matière. Réseaux réticulés et caractérisation de la réticulation par les méthodes rhéologiques. Superposition température fréquence, relation de Cox Merz.
  • La viscoélasticité non linéaire. la force normale et ses manifestations, la rupture de "melt". Relation avec les instabilités d'écoulement et les défauts.
  • La viscosité élongationnelle : nature du concept, caractérisation, relation avec la stabilité des processus d'étirage.
  • Propriétés thermiques des matériaux polymères, mécanismes de transfert de chaleur et aspects thermiques de la mise en oeuvre des matériaux polymères. Écoulements non isothermes. Principaux processus de chauffage et de refroidissement des polymères.
  • Rhéologie et processus de transformation des polymères par extrusion, injection, thermoformage. Contrôle des paramètres de la mise en oeuvre.

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