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Theses

Étude d'un procédé innovant de contre-collage d'emballages flexibles par des colles thermofusibles

Résumé : « Revoluflex » est un procédé de contre-collage de films plastiques par l'intermédiaire d'une fine couche d'adhésif thermofusible. Dans ce procédé, l'adhésif fondu est extrudé à travers une filière plate (entrefer ~ 1 mm) puis étiré dans l'air sur une très courte distance (~ 1 mm) à des taux d'étirage très importants (Dr>100) et enfin déposé sur le film plastique primaire. Une pompe à vide, placée au-dessous du film extrudé, permet de stabiliser le procédé et d'empêcher l'admission de bulles d'air entre le film primaire et l'adhésif. Un film plastique secondaire est ensuite déposé sur le film primaire pour former le film complexe. En fonction des paramètres du procédé, plusieurs défauts sont observés. Par exemple, on observe dans certaines conditions des surépaisseurs périodiques dans la couche d'adhésif qui s'apparentent à une instabilité d'étirage appelée Draw Resonance. D'autres défauts qui correspondent plutôt à des déchirures dans le film adhésif sont également observés. Ces défauts représentent un obstacle pour le développement de ce procédé innovant et donc l'enjeu de cette étude consiste à comprendre l'origine de ces défauts afin de pouvoir les supprimer ou, au moins, en différer l'apparition.Pour ce faire, ces défauts ont tout d'abord été caractérisés et leur apparition a été quantifiée en fonction des paramètres du procédé et de la rhéologie de différentes formulations d'adhésif.Des modèles de complexité croissante, tant au niveau de la description cinématique de l'écoulement que de la loi de comportement du polymère, ont été développés. Des modèles membrane Newtonien et viscoélastique à largeur constante où un différentiel de pression est appliqué entre les deux faces du film extrudé constituent une première approche théorique qui rend compte de l'effet de la pompe à vide. La méthode de stabilité linéaire a été utilisée pour prédire le phénomène d'instabilité périodique en fonction du comportement rhéologique et des paramètres du procédé. Notre étude a montré que les résultats de ces modèles membrane sont très influencés par les conditions initiales de l'écoulement. Comme l'hypothèse membrane n'est plus valide à de très courtes distances d'étirage, nous avons développé deux modèles 2D Newtonien qui rendent compte à la fois de l'écoulement dans la filière et au cours de l'étirage. Le premier modèle symétrique ne prend pas en compte l'effet de la pompe à vide mais et a été résolu avec deux approches différentes : une méthode de suivi d'interface couplée à la méthode de stabilité linéaire et une méthode de simulation directe par capture d'interface (méthode Level-Set). Nous avons montré que ces deux méthodes permettent d'obtenir la même solution stationnaire et les mêmes résultats de stabilité. Le deuxième modèle prend en compte le différentiel de pression et a été résolu uniquement par la technique de suivi d'interface couplée à la méthode de stabilité linéaire. Ce modèle 2D permet également de trancher entre les différentes conditions initiales testées avec le modèle membrane.Ces modèles permettent d'expliquer plusieurs phénomènes observés expérimentalement comme l'effet stabilisant du différentiel de pression et de la courte distance d'étirage. De plus, ils mettent en évidence un résultat paradoxal qui est l'effet stabilisant du taux d'étirage dans certaines conditions opératoires. Ils montrent enfin que le différentiel de pression provoque une contrainte très élevée au niveau de la lèvre inférieure de la filière, ce qui peut être une explication des déchirures observés dans la couche de colle.
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Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Friday, October 16, 2015 - 7:57:06 PM
Last modification on : Thursday, April 9, 2020 - 5:08:07 PM
Document(s) archivé(s) le : Monday, January 18, 2016 - 6:08:12 AM

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2015ENMP0016.pdf
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  • HAL Id : tel-01216749, version 1

Citation

Achraf Kallel. Étude d'un procédé innovant de contre-collage d'emballages flexibles par des colles thermofusibles. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2015. Français. ⟨NNT : 2015ENMP0016⟩. ⟨tel-01216749⟩

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