Rheological, numerical and experimental studies applied to the extrusion of tubes with multilayer thermoplastics

L’objectif de cette thèse est, dans un premier temps, d’établir des modèles rhéologiques permettant la simulation de tubes thermoplastiques, mono- ou multicouches, durant leur phase d'extrusion à l'état fondu. L'étude du comportement de la mise en forme des polymères lors de l’étape d’extrusion en fonction du type de vis, des paramètres de chauffe, du design des têtes d'extrusion et des distributeurs fera l'objet de comparaisons entre résultats expérimentaux et simulations. On s’attachera notamment à identifier l’influence des différents paramètres d’extrusion sur l’adhésion des couches dans le cadre de tubes multicouches, ou à la maîtrise et la stabilité du procédé. Dans un second temps, l'étude portera sur la simulation des paramètres influençant la mise en forme du produit. L’établissement de lois de comportement lors du passage de la matière de l'état fondu à l'état solide sera un préalable. Ensuite, les différents paramètres pouvant avoir une influence sur la mise en forme d’un produit (refroidissement, paramètres de formage, températures d'air, vitesse d'extrusion) feront l'objet d'études spécifiques. La finalité de ce travail est de pouvoir préconiser, pour un type de matériau défini : le type de vis, de tête d'extrusion ainsi que les paramètres optimaux de transformation dans leur ensemble (couple machine/matière) en utilisant une démarche alliant simulation numérique et résultats expérimentaux.The objective of this thesis is, first of all, to establish rheological models allowing the simulation of thermoplastic tubes, mono- or multilayer, during their phase of extrusion in the molten state. The study of the behavior of the polymer shaping during the extrusion step according to the type of screw, the heating parameters, the design of the extrusion heads and the distributors will be compared between experimental results and simulations. In particular, the influence of the various extrusion parameters on the adhesion of the layers in the context of multilayer pipes, or on the control and stability of the process will be examined. In a second step, the study will focus on the simulation of the parameters influencing the shaping of the product. The establishment of laws of behavior during the passage of the matter from the molten state to the solid state will be a prerequisite. Then, the various parameters that may have an influence on the shaping of a product (cooling, forming parameters, air temperatures, extrusion speed) will be the subject of specific studies. The purpose of this work is to be able to recommend, for a defined type of material: the type of screw, extrusion head as well as the optimal parameters of transformation as a whole (machine / material pair) by using an approach combining numerical simulation and experimental result