Polyéthylène et polybutylène succinate linéaire et branché pour des applications emballage : modélisation du procédé d'extrusion de film à plat pour le contrôle de la propriété de thermorétraction

Linear and Branched Polyethylene and Polybutylene Succinate for Packaging Applications : Cast Film Extrusion Process Modeling to Control the Heat Shrinkability

• Auteur / Autrice : Violette Bourg
• Direction : Anne Bergeret, Valérie Guillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 10/12/2014
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences des Procédés – Sciences des Aliments (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre des Matériaux des Mines d'Alès (Alès ; 2000-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Haudin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Bergeret, Valérie Guillard, Jean-Marc Haudin, Christian Carrot, Gilles Régnier, Patrick Ienny, Denis Bouyer, Rudy Valette
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Carrot, Gilles Régnier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères -- Rhéologie

Polybutènes

Polyéthylène

Mots clés libres

Extrusion de film à plat

Thermorétraction

Polyéthylène

Polybutylène succinate

Modélisation

Rhéologie

Cast film extrusion

Heat shrinkability

Polyethylene

Polybutylene Succinate

Modeling

Rheology

Résumé

Dans le contexte actuel d'une prise de conscience environnementale générale, concernant plus particulièrement la gestion des polymères en fin vie, la thèse se propose d'étudier la substitution d'une matrice non biodégradable (Polyéthylène) par une matrice biodégradable (Polybutylene Succinate) dans le cadre de la propriété singulière de thermorétraction mise à profit dans le secteur de l'emballage.Ce travail de thèse, cofinancé par un industriel du secteur de l'emballe et par l'Agence de l'Environnement et de la Maitrise de l'Energie (ADEME) a donc consisté à :- Mettre en évidence l'influence des branchements longs contenus dans certains polymères, ainsi que leurs mélanges avec des polymères linéaires sur le comportement rhéologique en cisaillement et en élongation,- Proposer une modélisation de la contrainte interne stockée lors de l'étape de mise en forme par extrusion de film à plat (extrusion dite « cast ») en vue de prédire la contrainte de thermorétraction,- Etablir le lien entre la structure des matériaux, ses conditions de mise en œuvre et la morphologie du film final afin d'établir une corrélation avec le taux de rétraction.Dans un premier temps, cette étude a été réalisée sur des matrices modèles de polyéthylènes et ensuite transposée à une matrice biodégradable de Polybutylène Succinate.

Due to environmental concerns growth including the management of the end of life of polymer wastes, the present work proposes to study the feasibility of a substitution of conventional non-biodegradable polyethylene by a biodegradable matrix of Polybutylene Succinate in order to produce heat shrinkable films with equivalent properties. This property is mostly used in the packaging industry to wrap product such as six packs bottles, cans or other food products together.This work half-financed by a packaging company based in France and by the French environment and energy management agency consisted on:- Highlight the impact of the macromolecular architectures of the polymers and their blends on the rheological behavior under shear and elongational flow,- Developing a modeling approach of the stress stored in the molten polymer during the cast film extrusion process in order to predict the shrinkage stress,- Correlate the structure of the materials with their processing conditions and the morphology(ies) of the final film in order to correlate them with the shrinkage rate.The first part of this work was dedicated to the understanding of the shrinkage mechanism and to develop an approach on polyethylenes matrices used as models and then to transpose this approach to a biodegradable matrices of Polybutylene Succinate and therefore conclude on the feasibility of the use of such a matrices for heat shrinkable films for packaging application.