Fracture aux bords de la géométrie retardée pour des mesures rhéologiques non linéaires sans précédent.
L’accessoire cône et plan partitionné (CPP) pour rhéomètres ARES-G2 et ARES-G3 élargit les capacités d’essai pour les matériaux hautement élastiques soumis à de grandes déformations, tant en oscillation qu’à cisaillement constant. La géométrie CPP est une modification de la configuration cône-plan conventionnelle dans laquelle seule la partie centrale du plan est couplée à la mesure de contrainte. Cela crée un « anneau de garde » d’échantillon autour de la zone de mesure active, retardant l’initiation et la propagation des instabilité en périphérie (edge failure), ce qui stabilise le champ de contraintes et permet d’atteindre des niveaux de déformation plus élevés sur les matériaux élastiques. Le four à convection forcée (FCO) assure un contrôle uniforme et stable de la température. Le CPP est une fonctionnalité exclusive des rhéomètres ARES qui renforce encore leurs avantages pour les essais LAOS et la rhéologie des polymères.
Caractéristiques et avantages
- Accès à des déformations plus élevées pour les essais LAOS et à des taux de cisaillement plus élevés pour la rhéologie des polymères en retardant les fractures aux bords de la géométrie.
- Amélioration de la reproductibilité des données grâce à la suppression de la dépendance à l’opérateur due à l’arasage des échantillons
- Conception compacte assurant une intégration optimale dans le four FCO, permettant une régulation thermique précise, stable et réactive –150 °C à 600 °C.
- Sa conception unique facilite l’installation, l’alignement et le nettoyage ce qui améliore la cadence de mesure et la productivité expérimentale
Technologie
La géométrie cône et plan partitionné consiste en un plan annulaire de 25 mm avec un axe creux qui est fixée au châssis des rhéomètres ARES-G2 et ARES-G3. Un plan de 10 mm est placé au centre de l’anneau et constitue la surface de mesure active reliée aux capteurs de couple/force normale. La géométrie inférieure est un cône de 25 mm avec un angle de 0,1 rad. Comme la mesure est effectuée au niveau du plan interne de 10 mm, les données ne sont pas affectées par l’apparition d’une fracture sur les bords, ce qui permet un accès sans précédent aux essais de cisaillement oscillatoire à grande amplitude (LAOS) et aux essais de cisaillement constant sur des matériaux tels que les polymères fondus. De plus, le bord de l’échantillon au niveau de la surface de mesure est en contact avec un volume pratiquement infini du même matériau. Par conséquent, l’influence de l’arasage de l’échantillon est fortement réduite, ce qui améliore la reproductibilité des données et limite la dépendance visàvis de l’opérateur. Enfin, la géométrie nécessite un alignement minimal et peut être facilement retirée pour le nettoyage.
Mesures LAOS
Les modules de cisaillement fondamentaux et les intensités harmoniques relatives sont indiqués ci-dessous en fonction de l’amplitude de déformation pour le LDPE, mesurés à l’aide d’un cône/plan standard et de l’accessoire cône et plan partitionné. Jusqu’à 80 % de déformation, les résultats obtenus avec le CPP et la géométrie standard sont comparables. Audelà de 80 %, les modules de cisaillement mesurés sont plus faibles avec les plateaux standards qu’avec la géométrie CPP. La fracture aux bords avec le cône/plan standard compromet l’état de l’échantillon, ce qui conduit à des valeurs de module mesurées erronées et trop faibles à des déformations plus élevées. Le CPP est moins sensible à cet artefact, et des données fiables peuvent être collectées jusqu’à une déformation de 3000 %. Les intensités harmoniques sont en bon accord ; toutefois, la fracturation sévère de l’échantillon invalide les modules de cisaillement audelà de 80 % de déformation.
Mesures de la viscosité transitoire et de force normale
La géométrie CPP fournit également des résultats plus cohérents en régime permanent à des déformations élevées. Avec la configuration CPP, la force normale mesurée est le résultat des première et deuxième différences de contraintes normales À partir d’expériences réalisées avec des géométries côneplan standard et partitionnées, il est possible d’extraire la deuxième différence de contrainte normale.
