Interaction polymère-procédé

Polymer-process interaction

ENSAM, 151 Bd. de l'Hôpital, 75013 Paris, France

Auteur de correspondance : Jacques.verdu@paris.ensam.fr

Reçu : 9 Octobre 2006
Accepté : 10 Octobre 2006

Résumé

En quoi la structure d'un polymère détermine-t-elle ses conditions de mise en œuvre et les propriétés des objets transformés dans des conditions données ? La stabilité thermochimique, caractérisée par une courbe plafond dans le graphe temps-température, détermine une frontière évidente de la fenêtre de transformation. Elle dépend essentiellement de la structure à l'échelle moléculaire (motif monomère) et de la présence ou non d'oxygène. Lorsque la dégradation du polymère résulte d'une réaction en chaîne, il existe généralement des voies très efficaces de stabilisation (oxydation des polymères hydrocarbonés, deshydrochloration du PVC, etc.). Un procédé va donc se caractériser, de ce point de vue, par la température maximale atteinte, le temps de séjour au voisinage de cette température, et le degré d'oxygénation du matériau. Dans certains cas extrêmes, l'inertage est une voie intéressante d'optimisation de la mise en œuvre. Les propriétés rhéologiques jouent bien sûr un rôle crucial dans les procédés impliquant une étape à l'état fondu. Ces propriétés dépendent essentiellement de la structure à l'échelle macromoléculaire (taille et architecture des macromolécules). Elles vont déterminer l'existence d'un seuil thermomécanique en deçà duquel la mise en forme est impossible et au-delà duquel elle est possible. Ce seuil est d'autant plus bas que la taille des chaînes est faible, mais en deçà d'une certaine taille critique, le matériau devient fragile à l'état solide et ne peut plus être utilisé. Des graphes température-masse moléculaire permettent de définir une fenêtre de mise en œuvre, utile pour comprendre les grandes tendances du comportement du polymère pendant sa mise en œuvre. D'autres propriétés importantes, telles que l'aptitude du polymère à cristalliser, à s'orienter, à se rétracter pendant son refroidissement etc. sont également liées à la structure à petite et grande échelle du polymère. Elles feront l'objet d'un rapide examen.

Abstract

In thermoplastic processing, the part quality results from a compromise between the need to have a low melt viscosity to avoid physical defects, and to maintain the temperature at a level low enough to avoid chemical degradation. After recalling some basic principles, the problem is translated in terms of temperature –molar mass maps in which "processability windows" can be defined and discussed in terms of structure/composition-property relationship. The extension of these concepts to thermosets processing is briefly presented.