Thèse soutenue

Analyse thermocinétique de la cristallisation en milieu confiné d’un composite à base d’une résine thermoplastique (Polyamide 66)
FR
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Jalal Faraj
Direction : Jean-Luc Bailleul
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Energétique, thermique, génie des procédés
Date : Soutenance en 2016
Etablissement(s) : Nantes
Jury : Président / Présidente : Joël Bréard
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Bailleul, Joël Bréard, Eric Arquis, Gilles Régnier, Nadine Allanic, Nicolas Boyard, Didier Delaunay, Gilles Orange
Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Arquis, Gilles Régnier

Mots clés

FR

Mots clés contrôlés

Résumé

FR  |  
EN

La simulation de la mise en forme des composites thermoplastiques est indispensable pour prédire les retraits et déformations dans une pièce thermoplastique, afin de maîtriser les propriétés de celle-ci, tout en cherchant à optimiser les temps de cycle. Il est ainsi nécessaire de connaitre précisément l'évolution des propriétés thermophysiques ainsi que la cinétique de cristallisation dans des conditions représentatives de celles rencontrées dans les procédés industriels. Ce travail de thèse se concentre dans un premier temps sur la compréhension et la quantification de la cristallisation d'une famille de PA 66. L’étude de la cinétique de cristallisation des PA 66 est réalisée sur une large gamme de température à l’aide d’un DSC Classique et d'un DSC Flash. Ce dernier appareil permet de refroidir un échantillon de quelques centaines de nanogrammes jusqu’à 10 000 K/s. Les effets de la masse molaire et d’un additif sur la cinétique de cristallisation ont également été discutés. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l'analyse et à la quantification des retraits thermiques, et de cristallisation, lors de la phase de refroidissement. L’étude (caractérisation, modélisation et validation) du couplage fort entre les transferts de chaleurs et la cristallisation de la matrice thermoplastique au sein du composite a alors été menée. Dans un troisième temps, la modélisation des problèmes de transferts de chaleur couplés à la cristallisation a été réalisé par un code d’élément fini. Les résultats obtenus avec le modèle numérique ont été validés par des mesures expérimentales effectuées sur trois dispositifs d’élaboration des pièces composites à base du PA 66 par RTM et thermocompression en refroidissement rapide. Ces dispositif allant d'un banc de laboratoire à un moule industriel prototype. Enfin, une analyse fine des phénomènes intervenants de manière couplés dans le cas d'une pièce réaliste a été menée. Ainsi l’influence du confinement et du cisaillement sur la cinétique de cristallisation a été discutée. Nos mesures, comparées avec notre modèle numériques nous ont montré que le type de PA 66 étudié ne génère pas de transcristallinité et n’est pas influencé par le cisaillement de l’écoulement lors de remplissage. Nous avons également mis en évidence l'évolution de la résistance thermique de contact pièce/moule au cours du cycle de mise en oeuvre et comparée celle-ci avec des résultats issus de la littérature.