Compréhension et maîtrise de l’adhésion aux interfaces lors du surmoulage d’élastomères thermoplastiques

Understanding and control of adhesion at interfaces during the overmolding of thermoplastic elastomers

• Auteur / Autrice : Pierre Le Mouellic
• Direction : Nicolas Boyard, Jean-Luc Bailleul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique, thermique, combustion
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Thermique et Energie de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Jean-Benoît Le Cam
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Bouvard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : France Chabert, Lucien Laiarinandrasana

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoplastiques

Automobiles -- Industrie et commerce

Propriétés mécaniques

Élastomères

Mots clés libres

Résistance Thermique de Contact

Surmoulage

Contact thermal resistance

Overmoulding

Résumé

Les solutions d’étanchéité statiques dans le secteur automobile sont produites en élastomères thermoplastiques vulcanisés. Ces pièces sont fabriquées par surmoulage, en assemblant par injection deux profils en élastomères thermoplastiques vulcanisés extrudés. Le développement de l’adhésion à l’interface de ce type de polymères est fortement thermo-dépendant. La qualité du contact peut être étudiée d’un point de vue thermique ou mécanique. Ce travail de thèse s’attache à établir, pour la première fois, un lien entre la qualité thermique et mécanique du contact à l’interface entre ces matériaux. Pour cela, un dispositif original instrumenté de surmoulage a été développé, permettant de calculer par méthode inverse les températures de surface et les densités de flux de chaleur, et donc la résistance thermique de contact, reflétant la qualité thermique du contact. Ce dispositif est également utilisé pour réaliser des essais de double cantillever beam, permettant de quantifier d’un point de vue mécanique la qualité de l’interface. Une corrélation est ensuite établie entre ces deux grandeurs. Enfin, les connaissances acquises lors de l’étude sont appliquées sur le dispositif industriel, et des pistes d’amélioration procédé et matière sont détaillées.

Static sealing solutions in the automotive industry are produced with vulcanized thermoplastic elastomers. These parts are manufactured by overmolding, a process which consists in joining two extruded profiles by injection. The development of adhesion at the interface of this type of polymers is strongly thermo-dependent. The quality of the contact can be studied from a thermal or mechanical point of view. This thesis aims at establishing, for the first time, a link between the thermal and mechanical quality of the contact at the interface between these materials. For this purpose, an original instrumented device of overmolding has been developed, allowing to calculate by inverse method the surface temperatures and the heat flux densities, and thus the thermal resistance of contact, reflecting the thermal quality of the contact. This device is also used to perform double cantillever beam tests, allowing to quantify the quality of the interface from a mechanical point of view. A correlation is then established between these two quantities. Finally, the knowledge acquired during the study is applied on the industrial device, and the process and material improvement are detailed.