Développement d'un outil d'aide à la conception et au fonctionnement d'un ensemble vis-fourreau industriel : application à l'injection des thermoplastiques chargés de fibres de verre longues

Development of a new tool to help design and functioning of an industrial screw-barrel unit

• Auteur / Autrice : Maël Moguedet
• Direction : Jean-Yves Charmeau, Yves Béreaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des polymères
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres de verre

Thermoplastiques

Moulage par injection

Résumé

Dans le cadre d'un projet européen ayant trait à l'injection des thermoplastiques chargés fibres de verre longues, la plastification de ces matériaux dans un ensemble vis-fourreau a été abordée selon deux axes de recherche: D'une part la prédiction de la casse des fibres dans l'unité vis-fourreau, en couplant un modèle de plastification à un critère de rupture des fibres en flexion à l'interface solide/liquide. D'autre part la description des écoulements dans la zone de pompage de la vis en termes de vitesses, cisaillement, trajectoires, distribution des temps de séjour et efficacité de mélange. Nous avons ainsi développé un modèle d'écoulement dans le chenal d'une vis, prenant en compte la véritable géométrie du chenal (courbure et torsion). Parallèlement, dans un ensemble vis-fourreau transparent, nous avons développé une approche originale de visualisation tridimensionnelle des écoulements dans une huile silicone. Les trajectoires simulées et expérimentales sont alors confrontées.

For a European project dealing with injection-moulding of long glass fibre reinforced thermoplastics (LGFRT), plasticizing of these materials in a barrel-screw unit is studied according to two different research axes: On one hand, final fibre length distributions are predicted, directly comparable to experimental ones, coupling a plasticizing model to a fibre breakage criterion at the solid/melt interface. One the other hand, flows in the metering zone of the screw are described in terms of velocities, shear rates, trajectories, residence time distribution and mixing efficiency. We developed first a new model describing flows in the screw channel, which takes into account the real geometry of the channel (curvature and torsion). Secondly, we built an innovative transparent barrel/screw device that gives us the means to visualize and measure the 3D position of a particle moving in a silicon oil, in the screw channel. Finally, simulated and experimental trajectories are compared.