Contribution à l'étude et la modélisation de l'influence des phénomènes de transferts de masse sur le comportement mécanique de flacons en polypropylène

par Oussama Zaki

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Yamin Leprince-Wang.

Le jury était composé de Yamin Leprince-Wang, Gilbert Bureau, Karl Debray, Boussad Abbès, Saïd Amokrane, Laurent Safa, Sylvie Marull, Sophie Brachon.

Les rapporteurs étaient Gilbert Bureau, Karl Debray.


  • Résumé

    Plusieurs types d’interactions existent entre un emballage (contenant) et le produit emballé (contenu). L’inertie d’un emballage est rarement totale, ce qui peut engendrer par exemple une altération des propriétés du produit emballé. Ce contact contenant/contenu peut également influencer les propriétés thermomécaniques de l’emballage. L’objectif général du travail de cette thèse consiste à développer une méthodologie expérimentale rigoureuse et pertinente pour caractériser les phénomènes observés et ainsi modéliser le système matériau/produit. Cette démarche a pour but la mise au point d’un outil d’aide à la conception des emballages en polymère, permettant la prédiction et la simulation de résistance mécanique de ces emballages, afin notamment d’améliorer leurs performances. Dans le cadre de ce travail, nous avons caractérisé la sorption de l’acétate d’amyle dans des flacons en polypropylène par les techniques de gravimétrie et de spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier avec différentes concentrations aux températures de contact de 23°C et de 40°C. Nous avons pu constater, à l’aide de ces deux techniques, que la quantité d’ester dans le polymère augmente en fonction de la température de vieillissement et de la concentration en ester. L’étude thermique par la technique de DSC a montré que la température de fusion augmentait et que le taux de cristallisation du polypropylène diminuait en fonction de la concentration d’acétate d’amyle, ce dernier jouant le rôle de plastifiant. Nous avons également identifié, à l’aide du logiciel SiDoLo, un modèle analytique de type sigmoïdal pour modéliser la sorption de l’acétate d’amyle dans le polypropylène Pour corréler l’évolution du module d’élasticité et de la RCV des flacons avec le vieillissement du polymère, nous avons réalisé des essais de traction simple sur des éprouvettes prélevées sur les flacons, ainsi que des essais de compression verticale sur des flacons. Pour identifier les paramètres de la loi de comportement des polymères solides, nous avons utilisé la méthode d’identification inverse sur les essais de compression verticale, en couplant le logiciel d’optimisation SiDoLo et le logiciel de calcul des structures par la méthode des éléments finis ABAQUS®. Cette approche nous notamment permis de proposer une évolution de ces paramètres en fonction de la concentration d’acétate d’amyle

  • Titre traduit

    Contribution to the study and the modelling of the influence of the phenomena of mass transfer on mechanical behaviour of polypropylene bottles


  • Résumé

    Several types of interactions exist between a packaging (container) and the packed product (contained). The inertia of a packaging is never total, which can generate for example a deterioration of the properties of the packed product. This container/contained contact can also influence the thermomechanical properties of the packaging. The aim of this work consists in developing a rigorous and relevant experimental methodology to characterize the phenomena observed and thus to model the system material/product in order to obtain a tool for simulating the mechanical resistance of polymer packaging, which will be used for the improvement of their mechanical performances. Within the this work, we have characterized the sorption of the amyl acetate in polypropylene bottles by the techniques of gravimetry and Fourier transformed infra-red spectrometry with various concentrations at the temperatures of contact of 23°C and 40°C. We have noticed, using these two techniques, that the quantity of ester sorbed in the polymer increases according to the temperature of ageing and the concentration of the ester. The thermal study by the DSC technique, showed that the melting point increases and that the rate of crystallization of polypropylene stripped according to the concentration of amyl acetate, the amyl acetate playing a role of a plasticizer. We have also identified, using the software SiDoLo, an analytical model of sigmoïdal type to model the sorption of the amyl acetate in the polypropylene to correlate the evolution of the modulus of elasticity and the top load of the bottles with the ageing of the polymer. We carried out simple tensile tests on cutted out samples from the bottles and top load tests on the bottles. We have used the inverse identification method on top load tests, by coupling SiDoLo optimization software and the nonlinear finite element program ABAQUS®, to identify the parameters of the law of solid polymers. We have also proposed an evolution of these parameters according to the amyl acetate concentration


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.