Etude du couplage entre transferts thermiques et reactions chimiques. Application a la vulcanisation du caoutchouc

Coupling between heat transfer and chemical reactions. Application to vulcanization of rubber

• Auteur / Autrice : Bertrand Garnier
• Direction : Didier Delaunay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Nantes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Vulcanisation

Résumé

Cette etude concerne le couplage entre les transferts thermiques et les reactions chimiques pendant la vulcanisation d'un elastomere. La maitrise du processus de moulage des pieces epaisses en caoutchouc requiert la connaissance de l'etat de cuisson ou degre d'avancement de la reaction de pontage. Sur le plan fondamental, le probleme se formule par l'equation non lineaire de la chaleur avec plusieurs termes sources relies aux vitesses de reactions, elles-memes fonctions de l'histoire thermique. Les proprietes thermophysiques ont ete determinees par identification de parametres, ce qui a permis de mesurer la conductivite thermique avant et apres la vulcanisation. On constate une augmentation de celle-ci de l'ordre de 7%. L'analyse du terme source a comporte differents aspects complementaires: a) la definition de nouvelles procedures de mesures en calorimetrie isotherme; b) la mise en evidence de plusieurs transformations chimiques avec la separation de leurs effets thermiques par des methodes de dissolution; c) la mesure de l'enthalpie des reactions avec analyse des effets des conditions operatoires (taille de l'echantillon, coupelle dsc utilisee). Il est apparu que les pertes de masse que l'on a mesurees et identifiees (par atg et analyse ir) modifient considerablement les mesures d'enthalpie de reaction et l'allure des cinetiques des reactions; d) l'elaboration d'une nouvelle loi cinetique en trois phases, la derniere etant notamment d'ordre n avec n dependant du degre d'avancement de la reaction de pontage. Ce travail a debouche sur un modele thermophysique complet. Des mesures de champs de temperature dans des pieces epaisses en cours de vulcanisation et dans des conditions difficiles pour l'instrumentation ont ete realisees, afin de permettre une comparaison future entre modele et experience