Rhéologie des plastisols et leurs procédés d'enduction

Study of spread coating processes and plastisols rheology

• Auteur / Autrice : Yamina Abdesselam
• Direction : Jean-François Agassant, Yves Demay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance le 14/12/2016
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Georges Bossis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Agassant, Yves Demay, François Lequeux, Diego Gourdin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Cassagnau, Frédéric Pignon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enduction centrifuge

Revêtement en plastique

Rhéologie

Plastifiants

Chlorure de polyvinyle

Mots clés libres

PVC

Plastisol

Rhéologie

Procédé d'enduction

PVC

Plastisol

Rheology

Coating process

Résumé

L’enduction à la racle est l’un des procédés utilisés pour la fabrication des revêtements de sol. Ce procédé consiste à enduire un substrat de plastisol - une suspension de particules de PVC et de charges minérales dans une phase liquide composée de plastifiant - à l’aide d’une racle fixée au-dessus d’un cylindre entraineur. Les sols type vinyle sont fabriqués par étapes successives d’enduction. Lors de l’enduction à la racle de certains plastisols, un défaut de goutte apparait.L’apparition de ces défauts et fortement dépendante de la nature du plastisol, de la géométrie de la racle et des paramètres procédés tels que la vitesse de ligne, l’entrefer entre la racle et le cylindre etc.Cette étude a tout d’abord pour but de déterminer la rhéologie de différentes formulations de plastisol, modèles et industrielles. L’influence de la taille et la distribution des particules de PVC ainsi que l’adjonction et la taille de charges minérales sur le comportement rhéologique est étudiée.Dans un second temps, une modélisation de l’écoulement est développée afin de calculer les taux de cisaillement rencontrés sous la racle, ainsi que le champ de vitesse et les forces exercées. Ce modèle rend possible l’étude de l’influence des paramètres procédés sur les conditions d’enduction.Une étude de l’influence de ces paramètres procédés sur l’apparition du défaut est alors entreprise, en utilisant une racle pilote, pour des formulations modèles et industrielles.Enfin, des corrélations sont établies, pour ces différentes formulations, entre les conditions d’apparition du défaut, la rhéologie du plastisol et les paramètres thermomécaniques de l’écoulement sous la racle. Différents mécanismes d’apparition des défauts sont proposés.

Spread coating is one of the processes used for the manufacturing of resilient floor coverings. It consists in shearing a plastisol, a suspension of PVC particles and mineral fillers in a liquid phase composed of plasticizer and adjuvants, between a fixed knife and a rotating roll supporting a substrate. Cushion floors are made through successive coating steps. Sometimes defects in the form of droplets appear on some of the successive layers.Defect appearance is strongly dependent on the plastisol nature, on the knife geometry and on the processing parameters such as roll velocity, gap between knife and roll, etc.The study first aims at determining the rheology of several plastisol formulations, model or industrial. The influence of PVC particle size and distribution and the addition and particle size of calcium carbonate filler on the rheological behaviour is studied.In a second step, a model of the flow behaviour is developed to highlight the range of shear rates encountered between the knife and the roll, as well as the velocity field and the coating force. This model then allows the investigation of the coater process parameters influence.Then, in a third step, an investigation of the processing parameters influence on the defect appearance is done using a pilot knife-over-roll coater, with both model and industrial pastes.Finally, correlations are established between defect appearance conditions, plastisol rheology and thermomechanical parameters of the flow between knife and roll for these different plastisol formulations. Different mechanisms of this defect development are proposed.