Étude de la solidification des rouges à lèvres et du comportement mécanique résultant : Application à la simulation numérique du procédé de mise en forme

Study of the solidification of lipsticks and the resultant mechanical behavior : Application of numerical simulation to the forming process

• Auteur / Autrice : Han Wang
• Direction : Michel Bellet, Séverine Boyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
• Date : Soutenance le 08/07/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Michaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Bellet, Séverine Boyer, Isabelle Henaut
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Roberto Pantani, Philippe Coussot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallisation

Rouges à lèvres

Mots clés libres

Rouge à lèvres

Procédé de coulage

Cinétique de cristallisation

Comportement mécanique

Morphologie de cristallisation

Simulation numérique

Lipstick

Casting process

Crystallization kinetics

Mechanical behavior

Crystallization morphology

Numerical simulation

Résumé

Les rouges à lèvres sont mis en forme par le procédé de coulage. Dans l’objectif de comprendre et d’améliorer le procédé industriel, le processus de solidification de matériaux modèles de rouges à lèvres est étudié par caractérisation expérimentale et simulation numérique. Expérimentalement, la cinétique de cristallisation en refroidissement rapide pour des cires entrant dans les formulations est caractérisée et modélisée au moyen de la calorimétrie différentielle à balayage (DSC). La loi de comportement mécanique au cours du processus de solidification est déterminée par différents protocoles (essais de rhéologie de type Couette et tests d’indentation). La morphologie de cristallisation de différentes cires est corrélée aux différentes conditions de refroidissement. Numériquement, le modèle cinétique et la loi de comportement mécanique sont couplés et intégrés dans les calculs numériques d’éléments finis. Les phénomènes thermomécaniques du coulage et les probables causes de défauts sont analysés par simulation numérique du procédé industriel.

Lipsticks are formed by casting process. To understand and improve the industrial casting process, the solidification of model materials of lipsticks are studied by experimental characterization and numerical simulation. Experimentally, the crystallization kinetics of wax components on rapid cooling conditions is characterized and modelled by using the Differential Scanning Calorimetry (DSC). The mechanical constitutive model according to the progress of the solidification process is determined with different rheological testing protocols (Couette rheological tests and indentation tests). The crystallization morphology of different wax components is correlated to different cooling conditions. Numerically, the kinetics model of crystallization and the mechanical behavior law are associated and integrated in finite elements based numerical calculations. Thermomechanical phenomena of the casting process and probable causes of cast defects are analyzed by numerical simulation of the industrial process.