Modélisation de la cristallisation des polymères dans les procédés de plasturgie

En plasturgie, la maitrise de la regulation thermique des outillages apparait aujourd’hui comme une des composantes essentielles de l’amelioration de la productivite des procedes et de la qualite des produits. S’inscrivant dans le contexte du developpement d’outils numeriques dedies a l’optimisation de la « fonction refroidissement » des outillages, ce travail repond a deux besoins. Le premier est la necessite de disposer d’un modele precis du comportement thermique des polymeres semi-cristallins au cours du refroidissement et de l’influence de cette phase sur la microstructure du materiau, conditionnant ses proprietes finales. Un modele numerique de la cristallisation d’un polymere soumis a un ecoulement anisotherme est developpe. Le 1er invariant du tenseur des extra-contraintes, representative du comportement rheologique viscoelastique du materiau, est consideree comme la force motrice d’une germination additionnelle s’ajoutant a la germination induite par la thermique. La croissance de ces germes est decrite par deux systemes d’equations de Schneider. Le modele est ensuite applique la cristallisation d’un polypropylene isotactique dans un ecoulement de cisaillement (ecoulement de Couette). Les effets thermiques et rheologiques sur la cristallisation sont alors quantifies en termes d’acceleration de la cinetique et de repartition morphologique finale (type, densite et tailles moyennes des cristallites). D’autre part, l’optimisation des performances thermiques des outillages fait appel a des techniques de mesure du transfert de chaleur precises, fiables et adaptees aux contraintes du procede, dans le but d’alimenter et de valider les simulations numeriques. Une technologie innovante d’instrumentation thermique est mise en œuvre sur un moule d’injection, sous forme d’un insert fluxmetrique, afin d’evaluer localement les transferts de chaleur entre le polymere et l’outillage. L’influence des conditions d’injection sur la reponse du capteur est analysee. Les « signatures thermiques » du procede ainsi obtenues permettent de valider un modele simplifie des transferts thermiques lors de la phase de refroidissement.