Soutenance de thèse de Juan Itriago Martinez

Modélisation du moussage chimique d’un élastomère chargé en injection

Juan ITRIAGO MARTINEZ a réalisé sa thèse de doctorat dans l’équipe CFL, sous la direction d’Edith Peuvrel-Disdier et Patrice Laure. Il soutient sa thèse en spécialité Mécanique Numérique et Matériaux le 8 octobre 2024 devant le jury suivant :

M. Jean-Charles MAJESTE Université Jean Monnet Rapporteur
M. Chung Hae PARK IMT Nord Europe (Ecole Nationale Supérieure Mines Télécom Lille Douai) Rapporteur
Mme Nadine ALLANIC Université de Nantes Examinatrice
Mme Edith PEUVREL-DISDIER CNRS Examinatrice
M. Patrice LAURE CNRS Examinateur
M. Benjamin BUJEAU HUTCHINSON S.A. Invité

Résumé :

La cellularisation d’élastomères chargés permet de produire des pièces allégées, avec de bonnes capacités d’isolation et une meilleure résistance aux chocs. L’objectif est de mieux comprendre et modéliser le processus de moussage des élastomères chargés lors de la production de pièces par injection avec un moussage chimique. Le travail de thèse propose une modélisation de la croissance de bulles dans ce milieu complexe. Cette modélisation est basée sur une approche expérimentale et permet de prédire l’évolution de la densité de la mousse en fonction des conditions thermiques et de pression.
Un modèle de croissance de bulles (BGM) a été modifié pour intégrer les spécificités liées au matériau, la cinétique de génération de gaz et un modèle de viscosité prenant en compte l’augmentation de la viscosité du fait de la vulcanisation. Ce modèle chimio-rhéologique est valable jusqu’au point de gel (transition fluide-solide) où la croissance des bulles est supposée être arrêtée. La modélisation repose sur l’identification de paramètres et de lois (approche expérimentale). Une attention particulière a été portée à la mesure des cinétiques de génération de gaz et de vulcanisation. Une étude paramétrique a été menée à l’aide du BGM pour identifier les paramètres clés du processus de moussage. Un modèle cinétique plus simple (basé sur la cinétique de génération de gaz) a également été développé pour prédire l’évolution du volume de la mousse et donc de sa densité. Le modèle cinétique donne des prédictions comparables au BGM, tout en nécessitant moins de paramètres, ce qui est intéressant pour une future intégration du modèle dans un code de simulation à l’échelle du procédé. Enfin, des expériences originales de moussage (techniques dilatométriques) dans des conditions thermiques contrôlées (moussage libre et sous pression) ont été développées pour valider les modèles. Un bon accord entre les prédictions des modèles et les résultats expérimentaux a été trouvé, en particulier dans les conditions de moussage libre.

Mots-clés : Moussage chimique, mousses élastomères, moulage par injection, croissance de bulles, modèle chimio-rhéologique, modélisation