Optimisation du moulage par injection des composites BMC : relations écoulement - structure - état de surface

• Auteur / Autrice : Stéphane Menio
• Direction : José Pabiot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique et macomoléculaire
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites thermodurcissables

Résumé

L'étude réalisée concerne l'optimisation des propriétés de structure et de surface des pièces injectées en matériaux composites à base de résines thermodurcissables polyester insaturée à retrait compensé, chargés et renforcés (BMC). Cette étude s'inscrit dans le cadre d'un projet industriel visant à améliorer l'état de surface des pièces injectées. Une analyse préliminaire sur pièce industrielle, a permis de mettre en évidence l'hétérogénéité et l'anisotropie du matériau. Il existe comme dans le cas des thermoplastiques renforcés une stratification en couches des fibres suivant l'épaisseur. La caractérisation de l'état de surface résulte de la mesure du rapport entre l'intensité spéculaire et l'intensité de la réflexion totale, qui est proportionnel à la rugosité. Une étude paramétrique globale réalisée sur moule semi-industriel de plaque simple mais à géométrie variable montre que les variables formulation du compound, température de l'outillage, débit d'injection et pression de maintien sont les paramètres les plus significatifs. L'analyse des mécanismes d'écoulement réalisée sur un moule prototype à fenêtre transparente, révèle la présence d'un écoulement de type fontaine associé à un effet de peau. Après validation sur moule semi-industriel, la position dans l'épaisseur de l'interface générée par la présence de cette peau de surface a pu être déterminée à partir de profils de microdureté, après avoir démontré expérimentalement par nanoindentation que le matériau est élastoplastique. Les mécanismes d'écoulement identifiés génèrent une distribution d'orientation des fibres suivant l'épaisseur induisant un degré d'anisotropie qu'il est possible de modifier localement. Après avoir optimisé les conditions d'injection, l'influence sur l'état de surface du type d'entrée en pièce, du matériau constitutif de l'outillage et de la présence d'accidents de forme a également été mis en évidence. Enfin, le concept bimatière a été appliqué aux cas des thermodurcissables. Une matière spéciale placée en tête de buse forme par effet fontaine la peau de la pièce.