Optimisation et modélisation du procédé de rotomoulage

Partie A : Relations structure du matériau / procédé / propriétés finales
Partie A : Relations structure du matériau / procédé /
propriétés finales au cours du rotomoulage
1. Introduction de la partie A
Durant le processus de mise en œuvre, 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 des mécanismes qui régissent les
évolutions morphologiques et structurales du matériau pourrait expliquer les défauts qui
apparaissent dans les pièces finales.
Les recherches publiées dans la littérature au sujet de la coalescence [16], de la densification
[12] et des propriétés finales des pièces rotomoulées [17] prennent rarement en compte toutes
les étapes du procédé, du début à la fin, c’est à dire des propriétés du matériau initial à celles
des pièces finales. C’est l’objectif du travail qui est présenté dans cette partie.
Ce travail consiste à établir des relations entre la structure du matériau, sa mise en oeuvre et
ses propriétés finales suivant trois étapes :
La première étape concerne les caractérisations physico-chimiques et rhéologiques des
matériaux utilisés. Elles ont permis d’analyser finement leurs propriétés structurales et de
mieux comprendre la relation qui existe entre la structure et les propriétés (distribution des
séquences dans le copolymère, masses molaires moyennes et polymolécularité, viscosité,
temps de relaxation, etc.).
La seconde étape tente de modéliser le processus de fusion-coalescence-densification (appelé
« sintering »). Cette étude a nécessité la mise en oeuvre d’une méthodologie expérimentale
originale basée sur la mesure des énergies de surface des polymères à l’état fondu. De plus,
un dispositif expérimental a été mis en place pour visualiser le sintering. Ceci a permis
d’étudier l’influence de la forme et de la taille initiale des particules. Les résultats
expérimentaux obtenus sont systématiquement comparés aux modèles de simulation
existants.
Enfin, la dernière étape concerne les essais réalisés sur une machine de rotomoulage de
laboratoire qui ont permis de qualifier différents défauts : la rugosité et les vagues sur la
surface interne, les bulles dans l’épaisseur et les microporosités externes. L’analyse de ces
défauts est complétée par l’étude des propriétés mécaniques des pièces finales rotomoulées.
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