Academic literature on the topic 'Extrusion (mécanique)'

Un intéret particulier a été porté au grignons dʼolive, qui est un sous produit des rejets des différentes huileries. Chaque année, des milliers de tonnes de ce produit sont incinérés ou carrément rejetés dans la nature. Ce dernier, dont les caractéristiques restent à valoriser, est mis à profit par son incorporation comme charge dans lʼélaboration des matériaux composites à matrice polyéthylène haute densité (PEHD). Pour réduire le caractère hydrophile de la farine, un agent compatibilisant (polyéthylène greffé anhydride maléique) commercialisé sous le nom XA255 a été utilisé. Les échantillons obtenus par extrusion et injection seront ensuite caractérisés par différentes techniques dʼanalyse à savoir, le test de traction, lʼanalyse thermogravimétrique (ATG/DTG), lʼanalyse enthalpique différentielle (DSC) et lʼanalyse microscopique électronique à balayage (MEB). Avec lʼincorporation de la farine de grignon dʼolive (FGO) dans la matrice PEHD, la contrainte à la rupture diminue, tandis que la rigidité du matériau et le taux de cristallinité augmentent. Après traitement, on enregistre une amélioration, à la fois de la contrainte à la rupture et du module de Young, due principalement à une meilleure adhésion fibre/matrice, confirmée par lʼanalyse MEB. Lʼanalyse thermogravimétrique a montré une meilleure stabilité thermique des formulations F30 traitée, qui se manifeste par la diminution de la vitesse maximale de décomposition.

Les contraintes que le gel développe dans une roche poreuse humide sont de deux espèces : 1) des contraintes d’origine thermique intrinsèquement en régime transitoire; 2) des contraintes dues au gonflement de l’eau humectant la roche lors de l’engel. Ce sont ces contraintes que nous étudions ici à partir d’un modèle mathématique simple : une sphère creuse à l’intérieur de laquelle se développe une pression pi. Lamé (1852) a donné l’équation des contraintes qui apparaissent en un point quelconque de la masse solide en fonction de pi. Par ailleurs, les théories de l’élasticité permettent de déterminer la pression Peq qui se développe dans la cavité au moment de l’engel. Connaissant cette pression, la répartition des contraintes qu’elle provoque dans la matière et la résistance de la roche, on peut déterminer s’il y a ou non fissuration ou éclatement de la roche sphérique. En étendant ce principe aux roches poreuses, il est possible de déterminer un taux critique de porosité au-dessus duquel le gel conduit à la rupture. Mais dans les roches, il faut tenir compte du fait que les canalicules du réseau de porosité débouchant à l’extérieur, il y a extrusion de la glace au moment de l’engel. D’autre part, les roches de la couche superficielle de l’écorce terrestre ayant subi de nombreux cycles de contraintes dues aux variations de température en particulier accusent une certaine fatigue qui diminue leur résistance mécanique.

D’une manière générale, les traitements mécaniques, hydrothermiques et thermiques sont utilisables pour éliminer les composants indésirables des protéagineux et/ou accroître l’accessibilité de certains nutriments. La morphologie de la graine, la localisation des composants et leur sensibilité aux facteurs physico-chimiques conditionnent les traitements à appliquer. Dans le cas de la féverole, les tanins, contenus dans les téguments, peuvent être éliminés par décorticage, les facteurs antitrypsiques et les lectines contenus dans l’amande peuvent être inactivés par la chaleur. De plus, le broyage, mais aussi les traitements thermiques et hydrothermiques (toastage, floconnage, infranisation, extrusion, agglomération) sont capables de modifier profondément l’accessibilité et les propriétés des composants majeurs de la graine (amidon, protéines). La composition de la graine peut être modifiée par la turboséparation. L’efficacité nutritionnelle et industrielle des traitements technologiques est liée aux valeurs des paramètres de commande des procédés. Des procédés, de principe différent, peuvent générer des résultats similaires ; à l’opposé, des résultats très différents peuvent être obtenus à l’aide d’une même technique.

L'étude porte sur l'amélioration des propriétés mécaniques du polypropylène par addition de carbonate de calcium. Cet objectif passe par une bonne dispersion de la charge dans la matrice et une adhésion entre les deux phases. Aussi, il convient d'ajouter un agent de liaison pouvant d'une part se fixer sur la charge et d'autre part se greffer sur le PP. Deux voies ont été développées : une chimie radicalaire mettant en jeu un acide carboxylique insature et une réactivité fonctionnelle faisant intervenir un PP greffe anhydride maléique et un aminoacide. Le couplage entre la charge et la matrice devait être réalisé in-situ selon un procédé d'extrusion réactive. Une étude préliminaire dans le squalane a montré qu'il est possible de greffer un alcane en C30 sur le CaCO3 via l'acide vinyle acétique par voie radicalaire. L'acide vinyle acétique améliore la dispersion du CaCO3 dans le PP avec une concentration en acide optimale égale à 3% en poids par rapport à la charge. Les mélanges PP/CaCO3/acide vinyle acétique ont un module d'young supérieur a celui du PP non chargé mais une résistance aux chocs inférieure. Par contre, le greffage radicalaire du monomère à l'état fondu s'est avéré impossible. Dans la partie réactivité fonctionnelle, le tiers-corps est l'acide aminohexanoique. La caractérisation rhéologique dynamique à l'état fondu a mis en evidence que des chaînes de PP-g-AM peuvent être greffées sur le CaCO3 grâce à l'aminoacide. Des mélanges PP/CaCO3 compatibilisés par du PP-g-AM et de l'aminoacide ont été réalisés en une seule étape d'extrusion. Ces mélanges présentent une très bonne dispersion de la charge dans la matrice et une adhésion entre les deux phases. La dispersion et la compatibilisation ont permis d'augmenter le module d'young de 30% par rapport au PP non chargé ainsi que la résistance aux chocs charpy entaillé

Dans le procède d'extrusion de film a plat, un polymère fondu est extrude a travers une filière plate puis étire dans l'air et enfin refroidi sur un rouleau thermostat. Au cours de l'étirage, on observe un rétrécissement latéral de la largeur du film ainsi qu'une diminution inhomogène de sa section. Au-delà d'une vitesse d'appel critique, on observe dans certains cas une instabilité d'étirage, appelée draw résonance, qui se manifeste par des fluctuations périodiques de l'épaisseur et de la largeur du film. Dans d'autres situations, c'est un phénomène de casse du film qui se produit. L'enjeu de notre étude consiste à comprendre la dynamique de formation du film plat afin de prédire d'une part, les phénomènes décrits précédemment, et les dimensions finales du film obtenu d'autre part. Nous avons développe des modèles de complexité croissante tant au niveau de la description cinématique de l'écoulement que de l'équation constitutive. Les modèles 1d (newtonien et viscoélastiques) permettent de mettre en ouvre la méthode de stabilité linéaire afin de prédire le phénomène d'instabilité périodique. Ces modèles constituent la première approche théorique qui prenne en compte simultanément les fluctuations de largeur et d'épaisseur du film. Ils permettent d'avancer que les polymères de haut niveau d'élasticité sont plutôt confrontes au problème de casse alors que les polymères de faible niveau d'élasticité sont plutôt confrontes au problème d'instabilité. Dans ce dernier cas, le modèle prédit que l'on peut jouer sur l'aspect géométrique du procède pour limiter le phénomène. Ces résultats sont en bon accord (qualitatif et quantitatif) avec ceux de notre étude expérimentale. L'utilisation stationnaire de ces modèles 1d permet d'obtenir des évolutions des dimensions finales du film avec les paramètres opératoires qui sont qualitativement très proches de l'expérience. La prédiction d'une section finale inhomogène nécessite la prise en compte d'une cinématique 2d. Cela conduit au développement d'un modèle de type membrane qui nécessite la mise en ouvre de méthodes de résolution par éléments finis adaptées à l'existence d'une surface libre et aux équations de transport. Ce modèle permet de retrouver avec une très bonne précision le profil de rétrécissement latéral et la section finale obtenus expérimentalement. L'influence marquante de la viscoélasticité du polymère sur les dimensions finales est mise en évidence. La loi de maxwell fournit ici des résultats d'une surprenante pertinence compte tenu du faible nombre de paramètres qu'elle met en jeu et de sa réputation discutable dans les écoulements en élongation. La simulation dynamique 2d confirme les tendances obtenues avec la méthode de stabilité linéaire et permet de prédire un déphasage entre fluctuations de largeur et d'épaisseur qui est cette fois en très bonne conformité avec les observations expérimentales

Les applications envisagées dans ce mémoire correspondent à des calculs de réponse mécanique en régime stationnaire. L’idée directrice d’un calcul stationnaire consiste à négliger l’étape transitoire afin d’obtenir directement un état limite stationnaire tel que tout observateur lié au repère des sollicitations extérieures voit la structure dans un état qui n’évolue pas au cours du temps. L’étude proposée a pour objectif d’une part de fournir des méthodes de résolution adaptées aux calculs de réponse élastoplastique en régime permanent et d’autre part de construire des codes de calcul opérationnels. Le mémoire comprend trois parties illustrant l’approche stationnaire. Dans une première partie, on s’intéresse à la simulation tridimensionnelle du procédé dit de Dudgeonnage, en proposant un algorithme stationnaire dans le cas où les lignes de courant sont circulaires. On étudie l’influence du chargement, de la géométrie des galets, des lois de comportement locales, etc… sur l’obtention d’une réponse limite adaptée, accommodée, voire de rochet. L’analyse des contraintes résiduelles est menée en vue de prévoir les fissurations par fatigue de la pièce dudgeonnée lors du chargement ultérieur en service. La seconde partie se propose d’étendre l’algorithme stationnaire au cas des transformations finies. La variation de la géométrie d’un élément matériel lors de l’écoulement de la matière durant l’opération de formage tant à froid qu’à chaud, incite à décrire la cinématique de l’écoulement par la recherche des lignes de courant, tout en vérifiant l’ensemble des équations d’évolution du système. Cette étude conduit à proposer un algorithme adapté à une telle démarche, et des simulations de faisabilité sont alors entreprises, en extrusion et en usinage par la coupe orthogonale stationnaire. Divers comportements sont considérés. Enfin une dernière partie d’un caractère essentiellement théorique est consacrée à l’étude de la propagation stationnaire de fissure au sein de milieux hyperélastiques sous sollicitation de mode anti-plan, menée dans le cadre des méthodes des développement asymptotiques raccordés. Les solutions analytiques obtenues pour diverses classes de comportement généralisent celles de Knowls-Sternberg. Cette étude fournit les paramètres caractéristiques permettant de gouverner la propagation des fissures pour es milieux non-linéaires. Les solutions locales reposent essentiellement sur la nature de l’opérateur donnant le champ de déplacement. L’analyse des conditions de la perte de l’ellipticité de l’opérateur permet d’envisager dans des cas particuliers des solutions avec présence de lignes de discontinuités en tenant compte du nombre de Mach
The purpose of this study is to carry out theoretical investigation of steady state mechanical problems and to develop systematic and reliable procedures for computational analysis of these problems. This thesis is divided in three parts which illustrate the steady state approach. The first part is devoted to the three-dimensional simulation of roll-expansion process by mean of a stationary algorithm. The aim is to evaluate the effects of several parameters (geometry, loading conditions, material behavior) on the residual stresses which play an important role for the prediction of damage and corrosion craking occurring in some Inconel tubes of steam generators. The second part is aiming to extend the steady state algorithm to the case of finite transformation. The variation of the geometry of a material element during the forming process incline to describe the kinematics of the flow by searching the streamlines. This leads us to propose a suitable algorithm. As an illustration of the such approach, the forming process and the orthogonal metal cutting are numerically investigated. Finally, the last part is essentially theorical. It is devoted to the study of a steady state crack propagation in a hyper-elastic solid subject to finite anti-plane shear. The small-scale yielding is assumed. The solution is obtained by an asymptotic treatment of the near-crack tip fields. The analytic solutions obtains for various classes materials generalize those constructed by Knowles and Sternberg. This study gives the main parameters governing the crack propagation in this nonlinear material. The conditions of the lost of ellipticity of the governing displacement equation of equilibrium lead to solutions containing lines of deformations gradient discontinuity depending on the Mach number

La texture des aliments amylacés extrudés, considérés comme des mousses solides, est définie par la structure et les propriétés mécaniques du matériau pariétal, ou constitutif. Ce matériau est envisagé comme un composite amylo-protéique dense. Outre sa composition, ses propriétés mécaniques dépendent de la morphologie créée lors de l'extrusion. Dans ce contexte, le but de notre étude est de déterminer la relation entre les caractéristiques morphologiques et les propriétés mécaniques des composites amylo-protéiques issus de protéagineux en utilisant une approche expérimentale et de modélisation par la méthode des éléments finis (MEF). Dans ce but, des composites denses, à base de farine de pois et de mélanges amidon-isolat de protéines de pois (AP), ont été obtenus par extrusion bi-vis. Leur morphologie, révélée par microscopie, présente des agrégats protéiques dispersés dans une matrice d'amidon amorphe. Cette morphologie peut être décrite par des caractéristiques, telles que la taille médiane des agrégats protéiques, et un indice d'interface (Ii) amidon/protéines défini à partir de leur périmètre et surface totale. Ces caractéristiques morphologiques varient avec le niveau de déstructuration de l'amidon et l'agrégation de protéines, modulées par la formulation et l'énergie mécanique spécifique (100
Starchy extruded foods are considered as solid foam and their texture is defined by their structure and the mechanical properties of the cell-wall, or constitutive material. This material is envisioned as dense composite of starch and proteins. In addition to composition, the mechanical properties of these composites depend on their morphology, created during extrusion. In this context, the aim of our study is to determine the relationship between morphological features and mechanical properties of legume based starch-protein composites in glassy state, using experimental and finite element modelling (FEM) approaches. In this purpose, dense pea composites having various starch-protein morphologies were obtained by twin-screw extrusion of pea flour and blends of pea starch and protein isolates (SP). Microscopy study of these samples revealed that their morphology displayed protein aggregates embedded in an amorphous starch matrix. This microstructure can be described by several features, such as the median size of protein aggregates, and a protein-starch interface index (Ii) derived from their total perimeter and area. These morphological features depended on the extent of starch destructuration and of protein aggregations, which are controlled by material composition and specific mechanical energy (100< SME<2000 kJ/kg) during extrusion. Pea flour composites exhibited a brittle mechanical behavior, whereas rupture of SP blend composites occurred in the plasticity domain at higher breaking stress and strain. The impact of morphological features, in particular of Ii, was explained by the poor interfacial adhesion between pea starch and pea protein aggregates. Nanoindentation study showed that the starch and protein phases, and the interphase of the composites exhibited significantly different values of modulus, depending on their composition and transformation. These results fed the FEM mechanical modelling study, which indicated that the elastic-plastic constitutive law following Voce scheme represented adequately the macroscopic and microscopic mechanical behaviors of pea composites. The implementation of these laws on the meshed microstructure of pea composites allowed predicting their mechanical behavior at macroscopic scale. This work provides a solid basis for further development of predictive models of the texture of legume based extruded foods

L'objectif de cette thèse est l'étude de systèmes diacide/bisoxazoline : le polyamide 12 termine dicarboxyle (PATD) et la (1,3 phénylène)(bisoxazoline) (PBO), et d'un acide gras dicarboxylique (AGD)/PBO en vue de la modélisation du procédé d'extrusion réactive. Un modèle d'ordre 2, développé à l'aide d'un système modèle, a montré l'équiréactivité de la PBO. L'application de ce modèle aux données du système AGD/PBO permet de le valider. Par contre la réaction PATD/PBO, effectuée à plus haute température, ne vérifie pas ce modèle. En ne détectant pas de réactions secondaires par analyses Rmn #1#3c nous en concluons que la divergence des résultats viendrait de l'évaporation de la PBO. Ce problème a été résolu en utilisant un réacteur sous pression ; l'étude du comportement rhéologique des étalons AGD/PBO et PATD/PBO montre que la viscosité des deux systèmes est newtonienne et évolue, avec la température, suivant une loi d'Arrhenius. Nous proposons un modèle réhocinétique pour le système AGD/PBO. La présence de réactions de dégradation et l'évaporation de la PBO font que le modèle n'ajuste pas les valeurs expérimentales de la viscosité du système PATD/PBO. L'étude de la réaction PATD/PBO en extrusion consiste à évaluer les effets des conditions d'extrusion sur le taux d'avancement de la réaction et sur le temps de résidence. Nous mettons en évidence le rôle important de la vitesse de rotation des vis et de la température. Les interprétations de ces résultats sont étayées par des calculs de simulations du profilé des températures et des écoulements dans une extrudeuse à bivis corotatives. Toutefois nous notons une sous-estimation des temps de résidence et une surestimation du taux d'avancement de la réaction même si les tendances générales de leur évolution sont respectées. Ceci montre la nécessité de coupler l'avancement de la réaction à la viscosité et de l'intégrer au modèle pour que les résultats de simulation soient plus proches de la réalité
The aim of this work is the study of diacid/bisoxazoline systems: carboxyl terminated polyamide 12 (PATD)/(1,3 phenyl)(bisoxazoline) (PBO) and flat di ac id (AGD)/PBO in sight of the mode Jing of reactive extrusion. A kinetic model, developed for a model system, shows the equireactivity of PBO. This model is validated for AGD/PBO system but does not fit the experimental data of the reaction between PATD and PBO carried out at higher temperature. The NMR analysis doesn't show any particular side reactions, so the divergence of these results would be caused by evaporation of PBO. This problem has been solved by using an autoclave. The study of rheological behavior on AGD/PBO and PATD/PBO standard samples shows that the viscosity of these systems is Newtonian and its evolution with the temperature follows a Arrhenius law. We propose a rheokinetic model for AGD/PBO system. In the presence of degradation reactions and the evaporation of PBO this model doesn't fit the experimental data of PATD/PBO system. The study of PA TD/PBO reaction in extrusion consisted to note the influence of experimental conditions on the reaction conversion and residence time. The interpretation of these results Jeans on calculations of simulation of the temperature profile and flow in a twin screw extruder. But even if the general trends of calculated and experimental evaluations are close, we note an underestimation of residence time and overvaluation of then reaction conversion. This shows the necessity to couple the reaction conversion to the viscosity and to integrated them at the calculation to obtain a model more close to the reality

Les mécanismes de rétention d'eau et de mouvements hydriques dans un milieu granulaire à liquide intersticielle réactive constituée de pâte cimentaire ont été étudiés. La rétention d'eau a été contrôlée par l'introduction d'un gélifiant à base de polysaccharides ou par l'introduction de la silice amorphe. Le méthodes de mélange utilisant le malaxage et le calandrage à haut niveau de cisaillement, de méthodes d'analyse utilisant la thermogravimétrie, la fluxmétrie, la spectroscopie acoustique, la rhéométrie capillaire, la microscopie électronique à balayage, l'imagerie à résonance magnétique et les essais mécaniques de flexion trois points ont été utilisées. Une modélisation basée sur la démarche de problème inverse a permis d'analyser les différents paramètres rhéologiques du problème
Water retention and fluid migration mechanisms under stress had been analysed in a reactive micro granular media by use of a ultra high performance cement based paste during extrusion. Water retention was controlled by use of polysaccharide or amorphous silica admixtures. Components had been mixed under high sheat processes and experimental methods as themo gravimetry, fluxmetry, ultrasonic spectroscopy, capillary rheometer, NMR imaging, sem and mechanical tests had been performed. An inverse problem modeling had led to the determination of the main rheological parameters of the extrusionh process

Dans le but de caractériser les propriétés de frottement d’un contact matériau cimentaire à l’état frais et une paroi métallique, indéformable en mouvement, nous avons été amenés à développer et fiabiliser un tribomètre pion sur plan à oscillation harmonique. Cet instrument de mesure est ensuite utilisé pour étudier les propriétés tribologiques d’échantillons normalement consolidés. La gamme de chargement normal est comprise entre 21,7 kPa et 358 kPa. La gamme de vitesse de glissement est comprise entre 10-3 m/s et 10-1 m/s. La gamme de rugosité de type aspérité (Ra) est comprise entre 0,52 et 100 µm. Cette étude permet d’aboutir à la formulation d’une loi de frottement. Enfin, une partie du travail est consacrée à l’étude et au contrôle de la réduction du frottement pariétal en ayant recours à une technique de polarisation électrique
The tribological properties of cement based material and rigid metallic wall are studied. The range of normal stress is 21,7 – 358 kPa. The range of slip velocity is 10-3 – 10-1 m/s. The roughness is characterised by the Ra indicator and the analysed range is 0. 52 – 100 µm. Thus, the average structure of the material is taken into account in the study. This experimental study is realised by mean a tribometer. Such device is developed and validated in the laboratory. Finally, the wall friction reduction is studied and an electrical technique is used. Such technique induces the interface lubrication. The control of the lubrication regime was studied

L'amidon trouve de nombreuses applications non-alimentaires après transformation(s) hydrothermique et/ou chimique (dépolymérisation, réticulation, réactions d'estérification, d'éthérification. . . ). L'un des objectifs de ce travail de recherche est d'étudier la possibilité de modifier ce matériau par extrusion réactive, en particulier, de réaliser la cationisation de l'amidon de blé qui trouve l'une de ses principales applications dans l'industrie papetière. L'amidon cationique est utilisé en tant qu'agent de couchage ou bien de surfaçage. Le procédé d'extrusion réactive assimile l'extrudeuse à un réacteur chimique de type continu et il permet de combiner en une seule opération des procédés traditionnellement effectués en batch. Dans le cadre de cette étude, nous avons cherché à cerner l'influence des conditions opératoires de l'extrudeuse (Clextral BC 21) sur la réaction de cationisation d'un amidon de blé, mais aussi du type et de la concentration des réactifs, ainsi que de leur position d'injection le long du fourreau. La mise au point d'une filière rhéomètre spécifique nous a permis de mesurer la viscosité des différents matériaux et de montrer, pour la première fois, que la réaction de cationisation ne modifiait en rien la viscosité de l'amidon. En plus de leur solubilité accrue, les amidons modifiés par extrusion réactive représentent des propriétés qui sont tout à fait similaires à celle des amidons cationiques commerciaux réalisés en batch. Nous nous sommes ensuite penchés sur la modélisation du procédé de cationisation en extrudeuse bivis. La confrontation des résultats de la simulation numérique du modèle aux mesures expérimentales s'est avérée satisfaisante. Le modèle théorique développé a permis l'optimisation du profil de vis de l'extrudeuse de laboratoire et l'extrapolation des conditions de fabrication pour une machine de taille supérieure (Clextral BC 45). Pour des applications dans la papeterie, cette étude peut être extrapolée à l'échelle industrielle du procédé de cationisation de l'amidon de blé
The starch finds many non-food applications after hydrothermal and/or chemical transformation (depolymerization, crosslinking, reactions of esterification, etherification. . . ). One of the objectives of this research work is to study the possibility of modifying this material by reactive extrusion, in particular to carry out the cationization of a wheat starch which finds one of its principal applications in paper industry. It is then used as an agent of coating or surfacing. The reactive extrusion process compares the extruder to a chemical reactor working continuously and it makes it possible to combine in only one operation several processes traditionally carried out in batch. Within the framework of this study, we sought to determine the influence of the operating conditions of the extruder (Clextral BC 21) on the reaction of cationization of a wheat starch, but also the influence of the reagent type and concentration, as well as their position of injection. The development of a specific die rheometer enabled us to measure the viscosity of various materials and to show, for the first time, that the reaction of cationization does not modify starch viscosity. In addition to their increased solubility, starches modified by reactive extrusion represent properties which are completely similar to that of commercial cationic starches prepared in batch. We have also studied the modeling of the cationization process in twin-screw extruder. The confrontation of the simulation results with experimental measurements always proved to be satisfactory. The developed model allowed the optimization of the screw profile of the laboratory extruder and the extrapolation to a machine of bigger size (Clextral BC 45). For applications in paper mill, this study allows the extrapolation to an industrial scale of the cationization process of the wheat starch