CFM 2019

Fabrication de mousses syntactiques en thermoplastique élastomère vulcanisé par le procédé d'extrusion
Mickaël Riou  1@  , Gilles Ausias  1@  , Thierry Gaudry  2@  , Jean-Marc Veillé  2@  , Yves Grohens  1@  , Julien Férec  1@  
1 : Univ. Bretagne Sud, UMR CNRS 6027, IRDL, F-56100 Lorient, France
CNRS : UMR6027
2 : Cooper Standard
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L'utilisation de Microcapsules Thermo-Expansibles (MTEs) pour l'allègement de matériaux devient une alternative particulièrement intéressante pour l'industrie automobile. Les systèmes d'étanchéité automobiles sont actuellement majoritairement fabriqués en caoutchouc synthétiques. Néanmoins, les thermoplastiques élastomères sont de plus en plus utilisés car ils combinent une facilité de mise en œuvre via l'extrusion et une meilleure recyclabilité de par leur nature. L'association de Thermoplastique Elastomère Vulcanisés (TPE-V) et de MTEs permet d'obtenir une mousse syntactique conservant les propriétés nécessaires pour assurer la fonction d'étanchéité. Ces MTEs consistent en l'encapsulation d'un mélange d'hydrocarbures par une coquille en polymère hermétique. Exposées à des températures élevées, la pression interne gouverne l'expansion de la coquille, produisant ainsi une porosité en présence de matrice élastomère en TPE-V. Les méthodes historiques de moussage, à savoir la voie chimique par libération d'un gaz et la voie physique par incorporation d'un gaz simple ou à l'état supercritique, sont des procédés complexes à contrôler. Les MTEs conduisent quant à elles à un procédé relativement stable avec des microstructures à pores fermées répétables, tout en utilisant une unité d'extrusion standard. L'objectif de ces recherches a été de comprendre où le phénomène de moussage intervient et quels sont les paramètres influençant ce moussage pendant le procédé d'extrusion. Des mesures sous hautes pressions et hautes températures ont été effectuées pour déterminer la position du moussage durant l'extrusion. Ces mesures ont mis en évidence que l'expansion intervient majoritairement dans la filière. C'est pourquoi différentes filières ont été conçues afin de faire varier la perte de charge, la vitesse de perte de charge et le temps de résidence dans la filière. L'impact d'un changement de vis d'extrusion a également été étudié. Sous ces diverses conditions de fabrication, la densité, la microstructure poreuse et la viscosité ont été investiguées. Les domaines balayés par l'étude, qui représentent fidèlement la gamme des conditions industrielles utilisée pour la conception de système d'étanchéité, n'ont pas permis de montrer une influence des paramètres du procédé sur le moussage. Une simulation du phénomène d'expansion dans les conditions d'extrusion vient consolider notre compréhension de cette technologie de moussage appliquée aux matériaux élastomères TPE-V souples. Les connaissances acquises nous permettent aujourd'hui d'envisager une production industrielle de systèmes d'étanchéité basée sur cette technologie.


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