Aptitude à la mise en oeuvre de thermoplastiques recyclés et de biopolymère : analyse thermorhéologique de mélanges PP/PE

Processing properties of recycled thermoplastics : thermo-rheological analysis of PP/PE mixtures

• Auteur / Autrice : Ghinwa El Hajj Sleiman
• Direction : Rémi Deterre, Sofiane Belhabib, Isabelle Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 25/04/2018
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génie des Procédés Environnement – Agroalimentaire (GEPEA) (Saint-Nazaire)
• Jury : Président / Présidente : Ahmed Allal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Barrès

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits recyclés

Thermoplastiques

Mots clés libres

Polymères pseudoplastiques

Résumé

Le présent travail analyse l’effet de la présence de polluants sur le comportement thermo-rhéologique des thermoplastiques recyclés pendant sa mise en oeuvre. Nous avons fait une série d’expériences d’écoulement en utilisant des polymères pollués modèles (mélanges de PP/PE dont on connait la concentration relative). La pression et la température au sein d’écoulement ont été mesurées à l’aide d’un dispositif expérimental développé dans le laboratoire. Les résultats montrent un effet plus visible sur la pression de la présence de PP dilué dans le PE que dans le cas de PE dilué dans le PP. Ces résultats ont été expliqués par les différentes morphologies établies dans l’écoulement. Des modèles numériques ont été développés afin de confirmer les hypothèses faites sur ces morphologies. Pour étudier la sensibilité des grandeurs mesurables, pression et température, vis-à-vis de la fraction volumique de PE, on a développé un modèle analytique. Ce modèle appelé Einstein power law Epl décrit de façon fiable l’évolution de la viscosité du mélange de PP/PE en fonction de la concentration de PE diluée. Concernant le mélange de PP/PE avec une concentration diluée de PP, on a trouvé que le modèle de Lees est le meilleur pour décrire la viscosité de ce mélange.

This work deals with the effect of the presence of pollutants on the thermo-rheological behavior of recycled thermoplastics during process. We have realized multiple of experiments on models of recycled thermoplastics (mixtures of PP/PE knowing their relative concentrations). The pressure and the temperature within the flow were measured using a device that was developed in a previous work. The experimental results show an effect more visible on the measured pressure drops due to the dilute presence of PP in PE than that of the dilute presence of PE in PP. These observations can be explained by the different morphologies established in the flow. In order to confirm the hypotheses predicted on the morphologies of the mixtures, a finite element model was developed. To study the sensibility of the measureable parameters, pressure and temperature, with respect to the volume fraction of PE, we have developed an analytical model, Einstein power law, that describes the viscosity of the mixture of PP/PE with a dilute presence of PE. Concerning the mixture of PP/PE with a dilute presence of PP, we found that the Lees model is the best to describe the viscosity of such mixtures.