Optimisation et modélisation du procédé de rotomoulage

Le rotomoulage est un procédé de transformation des matières plastiques qui permet principalement la réalisation de pièces creuses de grandes dimensions, sans reprise, ni lignes de soudure. Ce procédé est connu depuis une cinquantaine d années, mais utilise un savoir-faire empirique. Les inconvénients majeurs du rotomoulage sont aujourd hui le temps de cycle et la non maîtrise du procédé. Les objectifs de ce projet sont d une part de mieux comprendre les relations qui existent entre le matériau, le procédé et les propriétés des pièces finales et d autre part, d avoir un meilleur contrôle du procédé en analysant et modélisant les échanges thermiques. C est dans ce cadre que s est déroulée cette thèse CIFRE au Laboratoire de Recherche Pluridisciplinaire en Plasturgie et au Pôle Européen de Plasturgie, en partenariat avec MECAPLAST GROUP et la Région Rhône-Alpes. Durant le processus de mise en œuvre par rotomoulage, le matériau polymère subit différentes transformations physiques : la fusion, la coalescence des particules, la densification du volume à l état fondu et la solidification. La compréhension de ces mécanismes a permis d expliquer les défauts qui apparaissent dans les pièces finales. Afin d étudier les phénomènes d échanges thermiques, un dispositif expérimental instrumenté simulant de manière locale la paroi du moule a été mis en place. Il a permis de valider une modélisation des échanges thermiques qui tient compte de l évacuation de l air dans le polymère. D autre part, une analyse expérimentale des transferts thermiques a été réalisée en utilisant une métrologie thermique fine, notamment par fluxmètrie, in situ, directement sur la machine de rotomoulage.Rotational Molding is the best method for producing large hollow plastic articles without weld lines. But it is a quite complex and empirical process. Constant quality in technical parts requires the mastery of the process by controlling on line the main physical phenomena. One of these of first importance is heat transfers. During the processing time, polymer powder melts, then the phenomena of particle coalescence and melt densification occur. After cooling, the molded part is obtained. The understanding of sintering phenomenon, linked to polymer structure, may explain surface defects and bubbles in rotationally molded parts. That s why this project has been carried out. It is divided into two parts: the first part deals with the relationship between the material structure, the process and the final properties; the second part deals with the modelling of heat transfers during the process. Firstly, material properties such as polymer structure, rheological parameters and surface tension were studied and linked to sintering kinetics. Secondly, samples were molded with a pilot-scale rotational molding machine. This work enabled us to model the sintering phenomenon and to bind its kinetics with polymer structure, rheological properties and final parts properties. An experimental analysis of heat transfer in rotational molding process was also lead by using an instrumented mold associated with an original radio transmission data acquisition system. Moreover, a thermal model was developped by using a static heated plate in order to validate the numerical results. This modelling took into account the sintering phenomenon.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF