EoW July 2009

article technique

Temps [s]

▲ ▲ Figure 1 : Courbe maîtresse de PVDF – viscosité complexe à 230°C

▲ ▲ Figure 2 : Module de relaxation des échantillons de PVDF à 230º C

Pour une meilleure compréhension de la relation entre la structure et le post- retrait du PVDF, des expériences ont été réalisées sur la relaxation des tensions. L’on peut affirmer qu’un polymère relâchant rapidement des tensions à l’état fondu, présente une mineure orientation polymérique et donc un post-retrait inférieur. Les expériences concernant la relaxation des tensions ont été effectuées en utilisant un rhéomètre à déformation contrôlée du type ARES-LS, en utilisant un système à plans parallèles de 25mm. Un step strain de 100% a été appliqué à des échantillons de PVDF et la décroissance du module a été enregistrée en fonction du temps. Les résultats de ces expériences sont reportés à la Figure 2 . Comme prévu, les échantillons avec une viscosité supérieure comme le K2750-01 et le K3120-50 offrent une réponse à la relaxation relativement lente, alors que les échantillons avec une viscosité inférieure comme le K2500-10 et le K3120-10 don- nent une réponse à la relaxation rapide. La réponse à la relaxation rapide pour ces échantillons à basse viscosité devrait déterminer un alignement des polymères réduit dans le produit final. Aux fins du présent article, on a examiné les temps de relaxation pour chaque échantillon de PVDF pour atteindre la valeur arbitraire de 100 Pa. Le Tableau 2 reporte ces valeurs. Comme l’on peut remarquer au Tableau 2 , la réponse à la relaxation pour le K2500-10 est considérablement supérieure par rapport à tout autre produit testé. Une partie significative de ce comportement peut être attribuée à la structure du produit. En effectuant une comparaison entre le K2500-10 et le K3120-10, l’on remarque que la réponse à la relaxation pour le K2500-10 (distribution aléatoire du copolymère) est considérablement plus rapide que pour le K3120-10 (distribution non aléatoire du copolymère). La réponse à la relaxation la plus rapide a été prévue en partant de la courbe maîtresse ( Figure 1 ), qui montrait les

En général, le K2500-10 présente les caractéristiques rhéologiques souhai- tables pour un post-retrait réduit. Une caractéristique importante observée dans la courbe maîtresse du K2500-10 est représentée par la présence du plateau newtonien dans la zone de coupe inférieure. Cette caractéristique est cohérente avec le concept selon lequel ce produit offre des caractéristiques de retrait réduit. Une fois le produit fondu tréfilé, ce dernier se trouve dans l’état de viscosité à zéro cisaillement ( zero-shear ). Les matériaux de PVDF qui présentent ce plateau newtonien ont tendance à couler mieux à des taux de cisaillement inférieurs, en permettant la relaxation de l’alignement des polymères après le tréfilage. La présence du plateau newtonien est considérée comme une caractéristique importante dans les pro- duits de PVDF avec des caractéristiques de post-retrait réduites. Le K3120-10 est un échantillon comparable avec une viscosité réduite, mais différent du K2500-10 du fait de la réponse non newtonienne à des valeurs de taux de cisaillement réduits. Il s’ensuit que cette caractéristique rhéologique entraîne un retard de la relaxation de l’orientation moléculaire après l’achèvement de l’opération de tréfilage avec pour résultat l’augmentation du post-retrait. Cela a été confirmé par des expériences successives de post-retrait.

égale à 80 s -1 . L’on a réussi à comprendre la relation entre la structure du polymère et le post-retrait au travers de nombreuses études menées dans le passé. La relation entre les propriétés rhéo- logiques et le retrait post-extrusion peut être analysée en examinant la viscosité complexe de ces types de matériaux. Des expériences ont été réalisées concernant le balayage en fréquence à 190, 210, 230 et 250°C en utilisant un rhéomètre à déformation contrôlée du type ARES-LS. On a utilisé une géométrie à plans parallèles de 25mm avec une déformation de 5% - valeur qui est amplement conforme à la zone viscoélastique linéaire. La fréquence a été variée de 100rad/s à 0,01rad/s et les modules de stockage (élastique) et de perte (visqueux) ainsi que la viscosité complexe des échantillons ont été générés en fonction de la fréquence. Les mesures ont été effectuées sous convection forcée d’azote pour minimiser la dégradation. En outre on a appliqué le principe de superposition temps-température (TTS) et les courbes maîtresses ont été générées. La Figure 1 illustre la superposition des courbes maîtresses de chaque échantillon de PVDF à une température de référence de 230°C. Le K2750-01 et le K3120-50 représentent les échantillons à viscosité plus élevée, tandis que le K2500-10 et le K3120-10 représentent les échantillons à viscosité plus basse.

▼ ▼ Tableau 2 : Relaxation des tensions à 230º C et 100 Pa

ID échantillon PVDF

Temps (s) @ 100 Pa

Viscosité (pa.s) @ 80 s –1

K2500-10 K3120-10 K2500-20 K3120-15 K2750-01 K3120-50

0.65

795 650

2.0 6.8

1460 1230 2290 2390

10.0 220 400

81

EuroWire – Juillet 2009