Monitoring the viscoelastic behavior of polymers by ultrasound during the reactive rotomolding of polyurethane.ultrasonic control techniques
Suivi du comportement viscoélastique des polymères par ultrasons durant le rotomoulage réactif du polyuréthane.
Résumé
The study focuses on monitoring the viscoelastic behaviour of polymers, particularly polyurethane, during the reactive rotational moulding process, with the aim of optimising the production of Type IV tanks for hydrogen storage. One of the main challenges was the development of a real-time monitoring method using ultrasonic technology to control the viscosity of the material during polymerisation. This technique ensures a homogeneous distribution of the polymer and complete polymerisation, both essential for guaranteeing the quality of the produced parts.The innovative aspect of this research lies in the use of ultrasound, which provides more precise monitoring of the evolution of the mechanical properties of polyurethane compared to traditional temperature-based methods. Complementary techniques such as rheometry, DMA (dynamic mechanical analysis), and DSC (differential scanning calorimetry) allowed for a deeper understanding of the thermomechanical properties of the material, offering a more comprehensive view of the polymerisation process.However, integrating ultrasonic sensors into a rotating mould, which revolves simultaneously on two axes, posed challenges due to the heat and vibrations inherent in the moulding process. Optimising this integration remains a critical challenge for industrial applications. The thesis objectives were partially met, notably by demonstrating a clear correlation between ultrasonic measurements and the rheological properties of polyurethane. This approach also allows for better control of production parameters, such as temperature and time, thereby reducing costs and improving process reliability.Nonetheless, areas for improvement remain. Integrating sensors into an industrial environment is still complex, requiring further studies to optimise their positioning and resistance to production conditions. It is also suggested to develop multiparametric sensors capable of simultaneously measuring viscosity, temperature, and elastic moduli to provide more comprehensive material monitoring.In conclusion, this thesis has demonstrated the significant potential of using ultrasound to improve the control and quality of products in reactive rotational moulding, paving the way for advancements in the production of high-performance polymers and composites.
La thèse traite du suivi du comportement viscoélastique des polymères, notamment le polyuréthane, au cours du processus de rotomoulage réactif, avec pour objectif l’optimisation de la fabrication de réservoirs de type IV pour le stockage d’hydrogène. Un des défis principaux a été la mise au point d’une méthode de suivi en temps réel à l’aide de la technologie ultrasonore, afin de contrôler la viscosité du matériau pendant la polymérisation. Cette technique garantit une répartition homogène et une polymérisation complète du polymère, deux conditions essentielles pour la qualité des pièces produites.L’innovation majeure de cette recherche repose sur l’utilisation des ultrasons, offrant un suivi plus précis de l’évolution des propriétés mécaniques du polyuréthane comparé aux méthodes classiques basées sur la température. Des techniques complémentaires, telles que la rhéométrie, la DMA (analyse dynamique mécanique) et la DSC (calorimétrie différentielle à balayage), ont approfondi la compréhension des propriétés thermomécaniques du matériau, apportant une vision plus détaillée du processus de polymérisation.Cependant, l’intégration de capteurs ultrasonores dans un moule rotatif, qui tourne sur deux axes simultanément, a présenté des défis en raison des contraintes liées à la chaleur et aux vibrations inhérentes au processus de rotomoulage. L’optimisation de cette intégration reste un défi pour une application industrielle. Les objectifs de la thèse ont été partiellement atteints, notamment en démontrant une corrélation claire entre les mesures ultrasonores et les propriétés rhéologiques du polyuréthane. Cette approche permet aussi une meilleure maîtrise des paramètres de production, tels que la température et le temps, réduisant ainsi les coûts tout en améliorant la fiabilité du processus.Néanmoins, des pistes d’amélioration existent. L’intégration des capteurs dans un environnement industriel demeure complexe, nécessitant des recherches supplémentaires pour optimiser leur positionnement et leur résistance aux conditions de production. Il est aussi suggéré de développer des capteurs multiparamétriques capables de mesurer simultanément la viscosité, la température et les modules élastiques pour un suivi encore plus complet du matériau.En conclusion, cette thèse a montré le potentiel significatif de l’utilisation des ultrasons pour améliorer le contrôle et la qualité des produits dans le rotomoulage réactif. Ces avancées ouvrent des perspectives prometteuses pour la production de polymères et de composites de haute performance.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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