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Theses Year : 2010

Sintering and densification of polymer particles during rotational molding

Analyse et modélisation de la coalescence et de la densification des grains de polymères lors du procédé de rotomoulage

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Abstract

"ln this thesis the phenomena of Coalescence (two grains and multiple grains) and Densification (before and after the formation of air bubbles) in polymers are studied numerically and experimentally. First, the effect of different parameters on the coalescence of two grains is examined experimentally. Then, the coalescence of severa! grains is studied, in arder to investigate the effect of neighboring grains on the coalescence of two central grains. Based on this study, a new madel describing the simultaneous coalescence of severa! grains is proposed. This madel is based on Bellehumeur's madel for the coalescence of two grains, which was first validated for our polymers (PP and PVDF). Considering the densification phenomenon, a new madel is proposed to express the evolution of powder density during the first stage of densification, by considering BCT arrangement for the presence of grains. The two proposed madel are validated using experimental results. For the simulation of coalescence and densification of the polymer grains, two different techniques are developed. ln the first technique, CFD and VOF are employed to study the formation of air bubbles and polymer flow. ln the second technique, SPH method is developed, first in mono-phase to study the coalescence of two grains and then in bi-phase to simulate the densification of grains and the formation of air bubbles."
Les deux phénomènes de coalescence (de deux grains et de plusieurs grains) et de densification (avant et après la formation des bulles d'air) sont étudiés. D'abord l'effet de différents paramètres sur la coalescence de deux grains est étudié. Ensuite la coalescence de plusieurs grains est réalisée afin d'apprécier l'effet de la présence des grains voisins sur la coalescence de deux grains centraux. Pour la partie concernant la modélisation, le modèle de Bellehumeur à tout d'abord été validé pour la coalescence de deux grains pour nos polymères étudiés(PP et PVDF), ensuite pour tenir compte de l'effet des grains voisins, nous avons proposé un nouveau modèle basé sur le modèle de Bellehumeur pour la coalescence d'un ensemble des grains. Ce modèle est vérifié par les résultats expérimentaux. Concernant la densification, nous avons proposé un nouveau modèle pour exprimer l'évolution des grains dans la première étape de ce phénomène en considérant un arrangement type BCT pour la présence des grains. La modélisation est validée à l'aide des résultats expérimentaux. Pour le partie simulation de notre étude, nous avons développé deux différentes méthodes pour la simulation de la coalescence et la densification des grains de polymère. Premièrement, nous avons utilisé la technique de CFD et la méthode VOF. Nous avons étudié la formation des bulles d'air et l'écoulement du polymère avec la méthode VOF. Deuxièmement, nous avons développé la méthode SPH. Sur la base de cette méthode, nous avons élaboré un code de calcul numérique d'abord mono-phasique pour étudier la coalescence de deux grains. Ensuite un code bi-phasique est développé pour simuler la densification des grains et la formation des bulles d'air.
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Dates and versions

tel-01365886 , version 1 (13-09-2016)

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  • HAL Id : tel-01365886 , version 1

Cite

Monir Asgarpour. Sintering and densification of polymer particles during rotational molding. Mechanics [physics.med-ph]. Arts & Métiers Paristech, 2010. English. ⟨NNT : 2010ENAM0034⟩. ⟨tel-01365886⟩
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