Injection bimatiere sandwich des thermoplastiques : simulation numerique et etude experimentale de la phase de remplissage de moule

par GUY SCHLATTER

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de J.-F. AGASSANT.

Soutenue en 1995

à l'EMP .

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  • Résumé

    L'injection bimatiere des polymeres thermoplastiques est un procede de mise en forme qui permet de realiser des pieces de configuration sandwich. Les deux matieres s'ecoulent sequentiellement dans le moule. La premiere injectee correspond a la peau, elle recouvre toute la surface externe de la piece et enrobe la seconde qui en forme le cur. Un choix judicieux de chacun des polymeres permet d'ameliorer les proprietes et les performances de la piece. Mais c'est l'utilisation de polymeres recycles en cur qui ouvre de nouveaux horizons pour ce procede. L'objet de ce travail experimental et numerique est d'analyser et de predire l'ecoulement des deux polymeres. Nous pourrons ainsi repondre aux problemes particuliers tels que le controle de la quantite et de la repartition de la matiere de cur pour des moules de geometrie complexe. L'etude experimentale de l'injection sandwich d'un moule de disque a permis de tester l'influence des parametres d'injection sur la repartition des deux matieres. Le debit est le facteur preponderant. Son augmentation entraine une forte baisse de la viscosite pres des parois du moule. Il s'en suit une diminution de l'epaisseur de la matiere de peau. Un modele numerique 2d axisymetrique a cinematique riche a ete adapte a la simulation des ecoulements bimatieres. Dans le cas d'un ecoulement capillaire, il a permis de mettre en evidence un champ de pression non constant dans l'epaisseur. Cependant, ces phenomenes sont du second ordre lorsque les viscosites des fluides sont voisines. Un modele numerique 2d axisymetrique a cinematique riche a ete adapte a la simulation des ecoulements bimatieres. Dans le cas d'un ecoulement capillaire, il a permis de mettre en evidence un champ de pression non constant dans l'epaisseur du tube, ainsi que l'existence d'une composante radiale de la vitesse au voisinage du front de l'interface. Cependant, ces phenomenes sont du second ordre lorsque les viscosites des deux fluides sont relativement voisines. Les approximations de la lubrification hydrodynamique, legitimees par le modele a cinematique riche, sont a la base d'une formulation de hele-shaw generalisee aux ecoulements multimatieres. Une methode des volumes de controle permet de resoudre les equations de la thermomecanique traduisant: l'equilibre mecanique, l'incompressibilite des fluides, la convection des interfaces entre les fluides, et le bilan energetique. Le travail experimental a permis de valider le modele de hele-shaw dans des conditions d'injection diverses. Nous avons termine l'etude par une application a une piece industrielle de geometrie complexe, l'accord entre le calcul et l'experience est encourageant


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  • Détails : 214 P.
  • Annexes : 72 REF.

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