Détermination d'une fenêtre de processus du procédé de soufflage de bouteille

SAYIN, Semih (2018) Détermination d'une fenêtre de processus du procédé de soufflage de bouteille. Mémoire thesis, INSA DE STRASBOURG.

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Résumé (français et traduction)

De nos jours l'industrie de l'emballage de boisson utilise le polyéthylène téréphtalate pour ses produits, en particulier pour les bouteilles. Ce matériau présente de bonnes propriétés notamment grâce à un important phénomène d'écrouissage. Le comportement du matériau associé à ses propriétés mécaniques permet de mieux comprendre les performances des bouteilles. L'objectif de ce stage est de définir une fenêtre de processus du procédé de soufflage d'une préforme en PET dans un moule pour fournir des informations utiles sur les caractéristiques de la bouteille et plus particulièrement pour prédire les défauts de soufflage par l’analyse de tests. En effet, lors de son cycle de soufflage, une bouteille sera soumise à plusieurs sollicitations. Le défi consiste à développer un outil pour comprendre le comportement lors du soufflage. Pour cela, on sait que les paramètres affectant les performances sont la résine, les paramètres du processus d'étirage-soufflage et la géométrie de la bouteille. Il y a une large gamme de tests de soufflage à effectuer sur les préformes. Dans notre étude, nous allons nous concentrer sur deux tests en particulier pour comprendre le comportement : l’étirement uni axial de la préforme et l’étirement biaxial de la préforme. Pour comprendre plus précisément ce qui nous permettra de caractériser les défauts, nous avons réalisé une première approche analytique. Il semble que la connaissance du rapport d'étirement naturel soit un élément important pour prédire les défauts liés au soufflage d'une bouteille. En effet, cette valeur est considérée au départ comme la limite inférieure de la fenêtre de processus. La limite supérieure est également basée sur l'analyse du comportement mécanique des préformes lors du soufflage. La deuxième étape consistait à mettre au point un plan d’expérience pour analyser l’influence des paramètres donnés sur le comportement mécanique. Dans cette étude, les paramètres de procédé considérés sont l’IV (viscosité intrinsèque), la température de chauffe, la pression de soufflage, la vitesse de la tige d’étirement, le début de soufflage et les préformes de géométries identiques. Le rapport d'étirement circonférentiel était contrôlé par l'utilisation de différentes tailles de moules dans lesquelles les bouteilles étaient soufflées et le rapport d'étirement axial était contrôlé par la tige d’étirage. Les résultats ont montré que tous les paramètres du processus ont une influence réelle sur le comportement mécanique. Enfin, la fenêtre de processus du processus de soufflage se base sur la fonction du comportement mécanique du PET en fonction des paramètres du processus. La fenêtre de processus se réfère aux propriétés mécaniques du PET. L'outil mathématique programmé permet de visualiser et d'anticiper les défauts pouvant apparaître sur la bouteille. L'étude est donc disponible pour analyser et prévoir les défauts visuels sur les bouteilles. Des travaux supplémentaires sur la détection des défauts sont nécessaires pour rendre le modèle plus précis. ////////////////////////////////// Nowadays the beverage packaging industry uses polyethylene terephthalate for its products, especially for bottles. This material has good properties, in particular due to an important phenomenon of strain hardening. The behavior of the material combined with its mechanical properties makes it possible to understand bottle performance more precisely. The objective of this internship is to define a stretch blow molding process window of a PET preform into a mold to provide useful information for the bottle characteristics and more particularly to predict the blowing defects by means of analysis of test. Indeed, during its blowing cycle a bottle will be subject to several solicitation. The challenge is to develop a tool to understand the behavior during blowing. For this, it is known that the parameters affecting the performance are the resin, the parameters of the stretch-blow molding process and the geometry of the bottle. There is a wide range of blowing tests that must be performed on the preforms. In our study we will focus on two tests in particular to understand the behavior: the uni-axial stretching of the preform and the biaxial stretching of the preform. To understand more precisely what will allow us to characterize the defects, we have realized a first analytical approach. It appears that the knowledge of the natural stretch ratio is an important element for predicting the defects related to the blowing of a bottle. Indeed, this value is considered as the lower boundary of the process window at first. The upper limit is also based on the analysis of the mechanical behavior of the preforms during blowing. The second step was to set up a design of experiment to analyze the influence of the given parameters on the mechanical behavior. In this study, the process parameters which are considered are the IV (intrinsic viscosity), the heating temperature, the blowing pressure, the stretch rod speed, blowing start and preforms with identical geometries. The hoop stretch ratio was controlled by the use of different sizes of molds in which the bottles were blown and the axial stretch ratio was controlled by a stretch rod. The results showed that all process parameters have a real influence on the mechanical behavior. Finally, the process window of the blowing process was based on the function of the mechanical behavior of the PET depending on the process parameters. The process window is referred on mechanical material properties of the PET. The programmed mathematical tool makes it possible to visualize and anticipate defects that may appear on the bottle. The study is therefore available for analyzing and predicting visual defects on bottles. Further work required concerning the defects detection to make the model more accurate.

Type de document:Mémoire professionnel (niveau M) (Mémoire)
Informations complémentaires (Réservé à l'administrateur):confidentiel
Mots-clés libres:Soufflage bouteille - Fenêtre de processus - Plan d'expérience - Test - Analyse comportementale
Sujets:UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > DISC Discipline UNERA > DISC-15 Sciences de la terre et de l’univers, environnement
CL Classification > GESTION Classification spécifique pour la gestion > GESTION-411 Innovation, technologie
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > DISC Discipline UNERA > DISC-21 Ingénierie et technologies
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > DISC Discipline UNERA > DISC-20 Physique, chimie, matériaux
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > DISC Discipline UNERA > DISC-19 Mathématiques et informatique
Spécialité:INSA de Strasbourg > Plasturgie
Code ID:3322
Déposé par:Semih Sayin
Déposé sur:29 Aou 2018 11:52
Dernière modification le:29 Aou 2018 11:52

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