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Résumé thèse Serge Monteix (v.2)

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Modélisation du chauffage convecto-radiatif de préformes en P.E.T. pour la mise en forme de corps creux

 

Serge MONTEIX - 2 février 2001.

Enjeux :
40% de la totalité des emballages de boisson au niveau mondial sont réalisés àpartir de préformes en Polyéthylène Téréphtalate selon le procédé industriel de mise en forme d'étirage soufflage en cycle froid. Ce procédé comporte uneétape de chauffage par rayonnement infrarouge court, dont le rendement est très faible (< 20%) et dont les réglages compte tenu de l'ensemble desparamètres (puissance électrique des lampes halogènes, réflecteur de rayonnement, débit des systèmes aérauliques) sont difficiles et coûteux. Lecontrôle de l'étape de chauffage vise à terme une réduction des coûts énergétiques et également une réduction de la quantité de matière.

Technologies mises en oeuvre :
Afin d'optimiser cette étape de chauffage, nous avons développé un logiciel«PLASTIRAD». Ce développement a été mené en correspondance avec la réalisation d'un four pilote de chauffage conçu sur le modèle des installationsindustrielles. L'utilisation d'une caméra thermique a permis de mesurer les températures à la surface des préformes en fonction du temps et de mettre enévidence les paramètres d'influence des installations de chauffage.

Positionnement du sujet :
L'utilisation, au niveau industriel, d'un logiciel de modélisation detransfert radiatif, d'une scène dynamique, exige un compromis entre la complexité du modèle et les temps de calcul. Nous avons choisi d'implanter unmodèle de transfert radiatif simple, capable de décrire la distribution de l'éclairement, ainsi que l'absorption volumique qui prédomine les transfertsau sein des préformes en P.E.T.

Résultats :
Le logiciel «PLASTIRAD» permet de modéliser le chauffage de préformes en P.E.Ten rotation, devant six lampes halogènes équipées de réflecteur de rayonnement et soumises à un régime de convection forcée, pour des temps de calcul (CPU)voisin de 1,3h. La comparaison des températures calculées et mesurées fait apparaître une erreur inférieure à 10% sur le durée totale de l'étape dechauffage. Cette modélisation permet de calculer la distribution du gradient de température, suivant l'épaisseur et la hauteur des préformes, relativementaux réglages de l'ensemble des paramètres de ce procédé.

Applications et/ou mots clés :
Modélisation des étapes de chauffage par rayonnements infrarouges des procédésde mises en forme (injection soufflage, thermoformage) ; Interaction rayonnements infrarouges/polymères semi- transparents ; mesures de pointschauds à la surface de matériaux plastiques.