Comportement vibro-acoustique de matériaux et structures à base de poudrettes de pneumatiques recyclés

• Auteur / Autrice : Nicolas Roche
• Direction : Mohamed Ichchou, Michelle Salvia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, Energétique, Génie Civil et Acoustique
• Date : Soutenance le 17/12/2010
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Loubet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Marcilloux, Jun Yi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Colette Lacabanne, Manuel Collet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vibrations

Amortissement (mécanique)

Matériaux -- Propriétés acoustiques

Pneus -- Recyclage

Mots clés libres

Poudrettes de pneumatiques recyclées

DMA

PP

EVA

Amortissement

Choc

Acoustique

Ground tire rubber

DMA

PP

EVA

Damping

Impact

Acoustical

Résumé

La difficulté de recyclage des pneus usagés en raison de la réticulation de la gomme représente un enjeu environnemental important. Une solution envisagée dans cette étude est la mise en œuvre de poudrettes de pneumatique recyclées (GTR) dans la conception de produits de plasturgie visant un bon amortissement choc, acoustique et vibratoire. Notre travail s’est orienté vers la conception et la caractérisation de deux types de matériaux : 1) Des composites Thermoplastique/GTR, sur 2 matrices thermoplastiques (TP) différentes (Acétate de vinyle (EVA) et polypropylène (PP) mis en œuvre par extrusion/injection, 2) Des plaques composées à 100% de poudrettes GTR élaborées par compaction/chauffage. La qualité de l’interface TP/GTR a été estimée par analyse micrographie électronique à balayage MEB. L’influence des charges GTR sur la cristallinité des matrices a été évaluée par DSC. Une étude en traction a permis de déterminer le module de Young en traction, le seuil d’écoulement ainsi que l’allongement à rupture. L’amortissement vibratoire a été caractérisé par analyse mécanique dynamique (DMA) avec la détermination du facteur de perte η sur une large gamme de températures permettant la construction des courbes maîtresses en fréquence (équivalence fréquence/température WLF). L’amortissement choc a été déterminé par impact de chute de masse instrumenté. Le coefficient d’absorption acoustique a été mesuré au moyen d’un tube de Kundt par la méthode des deux microphones. Ces différents moyens de caractérisation ont montré que l’amortissement de vibrations et d’impacts était augmenté par l’incorporation de charges GTR dans une matrice TP. L’étude de la résilience des mélanges PP/GTR a mis en évidence l’influence de la structure interne des éprouvettes moulées sur les mécanismes d’amortissement des chocs. Les plaques constituées à 100% de poudrettes compactées/chauffées ont démontré une bonne cohésion et d’excellentes propriétés d’amortissement aux chocs. Le coefficient d’absorption acoustique n’est intéressant qu’au voisinage de la résonance des différentes plaques testées.

The difficulty of recycling used tires due to the crosslinking of the gum is an important environmental issue. One solution proposed in this study consists in the integration of recycled tire crumb (GTR) in the design of plastic products aiming for a good impact, sound and vibration damping. Our work focused on the design and characterization of two types of materials : 1) Thermoplastic/GTR composites with two different thermoplastic matrix (TP) : vinyl acetate (EVA) and polypropylene (PP)processed by extrusion/injection, 2) plates made from 100 % GTR crumb processed by sintering. The quality of the TP/GTR interface was estimated with a Scanning Electron Microscope SEM. The influence of the GTR fillers on the TP matrix crystallinity was evaluated by DSC. Tensile test determined the Young’s modulus in tension, the yield point and the elongation at break. The vibration damping has been characterized by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) with the determination of loss factor η on a wide range of temperatures to allow the construction of master curves frequency (frequency/temperature equivalence WLF). The shock damping was determined by an intrumentad drop test. The sound absorption coefficient was measured using a Kundt tube using the two microphones method. These different means of characterization showed that the vibration damping and impact energy absorption was increased by the incorporation of GTR fillers in a TP matrix. The study of PP/GTR blends revealed the influence of the internal damages of the molded specimens on the shock absorption mechanisms. Plates consisting of sintered GTR showed good cohesion and excellent shock absorption properties. The sound absorption coefficient only proved interesting in the vicinity of the resonance of various plates being tested.