Identification des contraintes de rupture et de cisaillement à l'interface polymère injecté/moule métallique à l'aide du test couronne

Rupture Stresses and Shear Stresses Identification at the Interface of an Injected Polymer and an Aluminium Substrate with the crown test

¹ Centre de Recherche Outillage Matériaux et Procédés (CROMeP), École des Mines d'Albi-Carmaux, Campus Jarlard, Route de Teillet, 81013 Albi, France
² Laboratoire Génie de Production – Interfaces et Matériaux fonctionnels, École Nationale d'Ingénieurs (ENI), BP 1629, 65016 Tarbes, France

Reçu : 24 Décembre 2007
Accepté : 26 Mars 2008

Résumé

Durant le procédé de moulage par injection, le polymère entrant en contact avec la paroi suit l'effet Fontaine. Cet effet consiste en la formation très rapide d'une gaine froide adhérente à la paroi (les conditions de contact passent d'un polymère fondu sur une paroi solide à un contact semi-solide/solide). Le défaut de vague est analysé. Ce défaut est créé à cause d'une instabilité au front de matière. Une des hypothèses de formation de cet écoulement particulier est le glissement à la paroi lors de la phase de remplissage [L. Mathieu et al.,  Int. Poly. Process. XVI-4 (2001) 404-411; B. Monasse et al., 15th Annual Meeting of the PPS, Hertogenbosch, Netherlands, 1999; S.Y. Hobbs, Poly. Eng. Sci. 32 (1996) 1489-1494; M.C.O. Chang, Int. Poly. Process. XI-4 (1997) 403-411]. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons réalisé un modèle numérique sous le logiciel FORGE2, qui grâce à des conditions aux limites dissymétriques particulières (contact collant à contact glissant), recrée cet écoulement instable [M. Guichon et al., A Study of Polymer/Mold Contact During Injection Molding Cycle, Regional PPS-2005, Quebec City]. La contrainte à la paroi se révèle être un bon critère afin de vérifier si le polymère peut glisser lors de la phase de remplissage. Dans ce but, nous avons utilisé un test de rupture appelé test couronne développé par B. Hassoune-Rhabbour et al. [7th European Adhesion Conference – EURADH 2004, September 5-9, 2004, Freiburg/Germany]. Celui-ci permet d'obtenir des valeurs de contraintes lors de la séparation d'une couronne de polymère solide (injectée) autour d'un cylindre en aluminium. Les valeurs de contraintes de rupture interfaciale obtenues avec ce test, ainsi que les valeurs des contraintes de cisaillement à l'interface polymère/substrat, nous permettront, par analogie, de comprendre et de caractériser les mécanismes mis en jeu lors du détachement éventuel de la gaine froide lors de l'écoulement de la phase de remplissage.

Abstract

During injection moulding process, the polymer come into contact with the wall follows the Fontaine's effect. This effect consists of the very fast formation of an adherent cold layer to the wall (the conditions of contact pass from a polymer melted on to a solid wall (to a semi-solidified/solid contact). The flow marks defect is analyzed; this defect is created because of a flow front instability. One of the assumptions of the formation of this particular flow is the slip at wall during the filling phase [L. Mathieu et al.,  Int. Poly. Process. XVI-4 (2001) 404-411; B. Monasse et al., 15th Annual Meeting of the PPS, Hertogenbosch, Netherlands, 1999; S.Y. Hobbs, Poly. Eng. Sci. 32 (1996) 1489-1494; M.C.O. Chang, Int. Poly. Process. XI-4 (1997) 403-411]. In order to verify this assumption, we use some numerical simulations using FORGE2 software, which permit to generate dissymmetric contact boundaries conditions (introduce some sliding at the wall during a flow between two parallel plates), and recreates this unstable flow [M. Guichon et al., A Study of Polymer/Mold Contact During Injection Molding Cycle, Regional PPS-2005, Quebec City]. The stresses at wall values prove to be a good criterion in order to check if the polymer can slip during the filling. To evaluate experimentally these values we used a test of rupture called "crown test" developed by B. Hassoune-Rhabbour  et al. [ 7th European Adhesion Conference – EURADH 2004, September 5-9, 2004,