Modélisation des écoulements de coextrusion

Les procédés de coextrusion consistent à faire s’écouler simultanément, au sein d’un même outillage, plusieurs polymères de caractéristiques différentes, afin d’obtenir un produit stratifié multicouche associant les qualités de chacun des polymères constituants (résistance au choc, aux rayures, aspect esthétique, propriétés barrières), tout en réalisant une bonne adhésion entre les différentes couches. La première exigence est d’obtenir un produit multicouche en sortie de filière dont chacune des couches soit d’épaisseur homogène. Cela va dépendre de la géométrie de la filière, de la rhéologie des différents polymères et de leur température de mise en œuvre. La seconde exigence est d’assurer une bonne adhésion entre les polymères tout en évitant l’apparition d’instabilités entre les différentes couches. La modélisation de ces écoulements de coextrusion est un outil efficace pour prévoir les répartitions d’épaisseur en sortie de filière ainsi que les champs de vitesse et de contrainte à l’intérieur de la filière qui sont à l’origine des instabilités interfaciales. Après une description des différents types de produits polymères coextrudés et des filières qui permettent de les réaliser, nous proposons des modèles de complexité croissante, d’abord appliqués à des filières multicanaux (alimentées par des filières d’extrusion monomatière différentes) pour lesquelles l’écoulement de coextrusion proprement dit n’intervient que sur une courte distance dans une géométrie simple. L’enjeu est alors de prévoir l’allure et le temps d’établissement des champs de vitesse et de température pour des comportements rhéologiques newtoniens, pseudoplastiques, dans des situations isothermes puis non isothermes. Nous nous intéressons ensuite au cas des filières à « boîte de coextrusion » dans lesquelles les différents polymères sont assemblés en amont d’une filière de géométrie complexe. L’enjeu est alors, à la fois de prévoir comme précédemment les champs de vitesse, de contrainte et de température, mais également la distribution des différents polymères dans la filière et à sa sortie. Ces situations de coextrusion sont illustrées par des applications concrètes.