Contribution à la modélisation de l'extrusion réactive en machine bi-vis

par Arnaud Poulesquen

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Bruno Vergnes.

Soutenue en 2001

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    La difficulte croissante de creer de nouveaux materiaux polymeres a donne naissance au procede d'extrusion reactive, developpe depuis environ trente ans. En effet, ce procede a permis de diversifier les polymeres deja existant au travers de modifications chimiques ou de melanges reactifs, afin d'ameliorer leurs proprietes. L'extrudeuse bi-vis devenant le siege de reactions chimiques, le controle des proprietes finales passe par une maitrise de ce procede. Cependant, c'est un procede complexe, necessitant la description de nombreux couplages entre les conditions d'ecoulement dans l'extrudeuse, la reaction etudiee et les echanges thermiques. D'ou l'interet de developper et d'ameliorer des outils de simulation numerique, pour decrire les differents phenomenes existant au sein de la machine. Ce travail a porte sur differentes etudes permettant de valider et d'ameliorer le modele deja existant. Dans un premier temps, nous nous sommes interesses a la modelisation de la polymerisation de l'-caprolactone, reaction entrainant une hausse de viscosite d'environ cinq a six decades. L'etude experimentale a permis de valider le modele en couplant les lois rheo-cinetiques a un modele thermomecanique des ecoulements. Dans un deuxieme temps, la modelisation de la distribution de temps de sejour (dts) a ete entreprise. La methode, pour garder le caractere predictif du modele, est de coupler une approche thermomecanique a une approche de type genie chimique, en associant un reacteur ideal a une geometrie particuliere de vis. Cette procedure a ete confrontee a de nombreuses etudes experimentales et a montre qu'il etait possible de modeliser la dts globale de la machine sans parametre ajustable. Enfin, nous nous sommes interesses aux ecoulements dans les blocs d'elements malaxeurs. Nous avons donc visualise les ecoulements dans ces blocs a l'aide d'un fourreau transparent. Pour nous aider a mieux comprendre ces ecoulements, nous nous sommes aides d'un modele bidimensionnel faisant appel aux volumes finis. Puis, a partir des observations faites experimentalement, un calcul analytique original du taux de remplissage dans les blocs a ete developpe.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (220 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 107 ref.

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  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 149.947 CCL.TH. 1038
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