Analyse du comportement thermo-rhéo-cinétique et de l’adhésion des silicones liquides

Analysis of the thermo-rheo-kinetic behavior and the adhesion of Liquid Silicone Rubber

• Auteur / Autrice : Ali Harkous
• Direction : Rémi Deterre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l’Ingénieur, Matériaux et procédés
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : Patrick Glouannec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Glouannec, Nicolas Régnier, Marie-France Vallat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Régnier, Marie-France Vallat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicones

Mots clés libres

Silicone LSR (Liquid Silicone Rubber )

Adhésion

Caractérisation

Thermique

Conception

Cinétique

Résumé

Le silicone liquide (LSR) est un élastomère bi-composant réticulable à chaud, dont la formulation peut être ajustée selon le domaine d’application. La formulation auto-adhérente permet le surmoulage du LSR sur des pièces plastiques par des méthodes d’injection bi-matières. Dans la présente étude, nous analysons ce procédé de surmoulage dans des conditions de mise en oeuvre industrielles en vue de déterminer les facteurs influents sur la qualité de l’adhésion. Dans un premier temps, la caractérisation thermo-rhéo-cinétique du LSR nous permet de comprendre le comportement thermique et rhéologique de la matière, et de calculer le modèle cinétique décrivant la réticulation. Le modèle, ainsi que les paramètres mesurés, sont utilisés dans la conception d’un moule qui sert à la réalisation des essais de surmoulage du LSR sur des pièces en thermoplastique dans des conditions contrôlées. Pour cela, le moule est instrumenté et régulé thermiquement pour simuler et reproduire les conditions de mise en oeuvre industrielles. Une instrumentation permettant la détection in-situ de la réticulation du LSR, avec modulation du signal, est également intégrée dans le moule. Les facteurs influents sur le procédé de surmoulage sont ensuite étudiés et présentés dans un plan d’expérience. Les pièces surmoulées sont caractérisées en cisaillement en mesurant des critères liés à l’adhésion, dont la force de rupture et la déformation. L’analyse des résultats permettra de déterminer l’influence de chaque facteur sur la qualité de l’adhésion et de calculer des modèles décrivant le phénomène.

The Liquid Silicone Rubber (LSR) is a two-component elastomer that crosslinks at high temperature, its formulation can be adjusted depending on the application domain. The self-adhesive formulation of LSR allows its overmolding onto plastic parts through bi-material injection methods. In this study, the LSR-plastic overmolding is analyzed in industrial implementation conditions in order to identify the key factors influencing the adhesion quality. Initially, thermo-rheo-kinetic characterization of LSR allows us to understand the thermal and rheological behavior, and calculate the kinetic model that describes the material crosslinking process. The model and the measured parameters are used in the design of a mold dedicated for performing the LSR-plastic overmolding tests under controlled conditions. As such, the mold is instrumented and thermally controlled to simulate and reproduce the industrial implementation conditions. Thermocouples instrumentation is also integrated into the mold for in-situ detection of the LSR crosslinking reaction. It uses the modulation of signal method. Then, influential factors on the overmolding process are studied and presented in an experimental design. The overmolded parts are characterized by shear test to measure the adhesion criteria, including the breaking stress and the shear strain. The analysis of the results determines the influence of each factor on the quality of adhesion and computes the models that describe the phenomenon.