Dissertations / Theses: 'Mousses polyuréthane'

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Boukrim, Amale. "Mousses de polyuréthane à l’eau." Thesis, Pau, 2011. http://www.theses.fr/2011PAUU3033/document.

Abstract:

En raison de leurs propriétés : légèreté, isolation thermique et acoustique, résistance aux chocs. . . , les mousses de polymères sont omniprésentes dans notre société. Ce travail, portant sur les mousses de polyuréthane, a deux objectifs : remplacer les agents d’expansion physiques (CFC, HFC) par le dioxyde de carbone issu de la réaction isocyanate-eau & fixer le catalyseur au sein du réseau polyuréthane. Pour cela, les cinétiques des réactions de formation du réseau de polyuréthane et de libération du dioxyde de carbone sont étudiées séparément. La cinétique de polymérisation est étudiée par spectroscopie IRFT et par rhéométrie. Nous considérons les polyuréthanes linéaires et réticulés. L’effet de la nature du catalyseur et de sa concentration ainsi que celui de la température sur la cinétique de polymérisation a été étudié. L’intérêt du butanediol pour le contrôle de la structure du polyuréthane formé a été démontré. La triéthanolamine possédant des fonctions amines jouant le rôle de catalyseur et des fonctions hydroxyles permettant la réticulation est testée. Nous montrons que les paramètres suivants : température, masses du diisocyanate, nature et concentration en catalyseur, n’ont qu’une influence relativement limitée sur la cinétique de libération du dioxyde de carbone. Enfin, des mousses sont réalisées à partir d’une formulation industrielle et différents agents d’expansion physiques et chimique. Nous montrons qu’il est possible de remplacer ces agents par de l’eau
Because of their properties (low density, insulation, impact resistance. . . ), polymer foams are widely used. This work focused on polyurethane foams aims at : replacing physical blowing agents (CFCs, HFCs) by the carbon dioxide formed by the reaction of isocyanate and water & trapping a catalyst in the polyurethane network. The formation of water-blown polyurethane foams involves two reactions. The polymerization (or gelling) reaction which creates the polyurethane network. And the blowing reaction which generates carbon dioxide. A proper balance is required between the two reaction rates to obtain a foam with atisfactory properties. The kinetics of each reaction considered separately was studied. Thus, on one hand IRFT and rheology were used to study the kinetic of the polyurethane formation. Both linear and crosslinked polyurethane were studied. We showed the interest of using utanediol to control the structure of the linear polyurethane. The effect of temperature and nature and concentration of catalyst on the kinetics of polymersation was showed. Moreover, triethanolamine which contains amine groups ( catalyst) and hydroxyl groups (crosslinkingagent) was tested. One the other hand, an appartus was made to study the kinetic of the blowing reaction. We show that the following parameters : temperature, weight of the diisocyanate, nature and concentration of catalyst, have a relatively limited influence on the kinetics of release of carbon dioxide. A study of polyurethane foams based on a commercial fomulation showed that it is possible to replace the physical blowing agents by water

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Saint-Michel, Fabrice. "De l'élaboration aux propriétés mécaniques de mousses polyuréthane composites." Grenoble INPG, 2004. http://www.theses.fr/2004INPG0026.

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Abstract:

Les mousses polyuréthane composites mises en œuvre dans cette recherche ont été caractérisées depuis la formulation et l'élaboration de suspensions de polymère renforcées ("chargées") en carbonate de calcium (CaCO3)et en silice colloi͏̈dale (SC), jusqu'aux matériaux alvéolaires (mousses solides) après réactions de polymérisation. Cette étude a pour but de comprendre les mécanismes impliqués dans le comportement mécanique, de structure et de stabilité de suspensions polymère chargées d'une part, et des mousses polyuréthane composites correspondante d'autre part. Des mesures rhéométriques, de turbidimétrie et de diffusion de rayonnements (lumière, neutrons) ont été combinées pour appréhender le comportement de telles suspensions au repos et sous écoulement. Des observation en microscopie électronique, et des essais mécaniques ont été mis en œuvre pour caractériser les matériaux solides.

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Paget, Baptiste. "Étude du renforcement de mousses syntactiques à matrice polyuréthane." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1202.

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Abstract:

Les mousses syntactiques créées par l’association d’une matrice élastomère et de microsphères à paroi souple possèdent des propriétés acoustiques amortissantes intéressantes. Elles ouvrent de nouvelles perspectives dans la fabrication de sous-marins furtifs ou de navires, mais le principal frein à l’industrialisation de ces mousses est leur compressibilité : à haute profondeur, les mousses écrasées perdent leurs propriétés amortissantes. Nous nous intéressons donc à l’étude du renforcement de mousses syntactiques à matrice polyuréthanes. La littérature scientifique étant peu abondante sur ce sujet, une mousse syntactique modèle a été synthétisée en laboratoire pour permettre une meilleure caractérisation de ce matériau et de ses composants. En particulier, un moyen innovant de compression hydrostatique a été mis au point pour caractériser le comportement sous pression des microsphères et de la mousse. Les paramètres matériaux recueillis ont permis d’utiliser un modèle de la littérature qui a simulé l’influence de divers paramètres sur la compression de mousses syntactiques. Ce modèle a également pu prévoir les caractéristiques des composants d’une mousse dont la compressibilité répondrait à un cahier des charges préétabli. Ces différentes analyses ont démontré que le principal paramètre régissant la compression de mousses syntactiques est le module d’Young de la matrice. De plus, un renforcement en compression n’est obtenu qu’avec un renforcement chimique de la matrice ; la présence de charges (fibres, nanotubes de carbone) n’apporte pas de changements significatifs
Syntactic foams synthesized from an elastomeric matrix and soft-shell microspheres have shown interesting acoustical properties. They open new perspectives for the manufacturing of stealthy submarines or ships, but the industrialization of such material is held back by their great compressibility: hydrostatic pressure tends to crush the microspheres, which leads to a loss of the damping properties. We are therefore interested in studying the reinforcement of syntactic foams with polyurethane matrix. Scientific literature being scarce on this subject, a reference syntactic foam has been synthesized in the laboratory to allow a better characterization of this material and its components. In particular, an innovative test of hydrostatic compression has been developed to characterize the behavior under pressure of the microspheres and foam. A model of the literature simulating the compression of syntactic foams has been used thanks to the material parameters collected; it allowed us to test the influence of various parameters on this compression. This model could also predict the characteristics of the components of a foam whose compressibility would meet a set of specifications. These different analyses have shown that the main parameter governing the compression of syntactic foams is the Young's modulus of the matrix. In addition, a compression reinforcement can only be obtained using a chemical reinforcement of the matrix; the presence of fillers (fibers, MWCNTs) does not bring significant changes

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Talal, Cheikhalard. "Synthèse de polyuréthane macroazoamorceurs (PUMAI) et leur utilisation pour préparer des copolymères à blocs polyuréthane-b-polyvinyle : applications dans le domaine des adhésifs et matériaux composites." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISALO111.

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Abstract:

Dans ce travail, nous avons élaboré des polyuréthanes macroazo amorceurs (PUMAI) à partir du 2,2' azobis (2-cyanopropanol) (ACP), avant de les valoriser pour préparer des copolymères à blocs thermoplastiques et thermodurcissables. L'étude de la structure de l'ACP ainsi que de sa réactivité (amorçage radicalaire et condensation avec les isocyanates) ont montré l'intérêt que présente cette molécule pour l'élaboration de PUMAI. Avant d'aborder l'élaboration des copolymères à blocs, nous avons étudié attentivement les deux étapes de synthèse des PUMAI. Celle ci n'est possible qu'à faible température, en solution et en présence de sels d'étain. A partir des PUMAI nous avons élaboré, fractionné et caractérisé, d'un point de vue structural et mécanique, des poly(uréthane-b-styrène) et poly(uréthane-b-méthacrylate de méthyle). Les PUMAI ont aussi été utilisés dans la réticulation de prépolymères polyesters insaturés où leur structure leur permet d'agir comme amorceur de polymérisation radicalaire et comme agent anti-retrait (pour remplacer des additifs anti retraits classiques tels que le polyvinyle acétate ou certains polyuréthanes). Ils sont liés par des liaisons covalentes avec la matrice poly(ester/styrène) après réticulation en présence ou en absence de charges (fibres de verre). Les différentes analyses effectuées sur les copolymères à blocs et sur les composites "pol y( ester/styrène/uréthane )/fibres de verre" montrent que l'efficacité d'amorçage des PUMAI est de l'ordre de 50% et prouvent l'intérêt des PUMAI dans la synthèse de copolymères à blocs
In this work, the synthesis of polyurethane macroazo initiators (PUMAI) based on 2,2' azobis (2-cyanopropanol) (ACP) was investigated for the synthesis of thermoplastic and thermoset block copolymers. The study of the structure and reactivity (radical initiation ability and condensation with Isocyanates) of ACP showed that this molecule is very useful for the elaboration of PUMAI. Before block copolymers elaboration, we have studied the two stages of PUMAI synthesis. This synthesis was possible in solution with stannous catalyst at low temperature. From PUMAI, poly(urethane-b-styrene) and poly(urethane-b-methyl methacrylate) were elaborated, fractwnated and characterized in both structural and mechanical point of view. PUMAIs were also used for cross linking of unsaturated polyesters/styrene resins. They are able to Imitate radical polymerization and to reduce shrinkage (in order to be used instead of some. Low shrink or low profile additives as polyvinyl acetate and some polyurethanes). They are linked by covalent bond to the poly( ester/styrene) ma tri x after cross linking with or without fillers (glass fibers). Ali analyses realized on block copolymers and composites "poly(ester/styrene/urethane)/glass fibers" have shown that the block efficiency of PUMAIs is about 50% and proved their interest m the block copolymers synthesis

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Sabbahi, Abdelaziz. "Transfert de l'eau dans la mousse de polyuréthane à 80 et 100°C : modélisation et expérimentation." Saint-Etienne, 1993. http://www.theses.fr/1993STET4019.

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Abstract:

L'étude du transfert de l'eau dans la mousse de polyuréthane a été réalisée en couplant l'expérience et la modélisation des phénomènes construits en formulant des hypothèses. Le processus de l'absorption de l'eau par la mousse de polyuréthane peut être représenté par une diffusion fickienne avec un coefficient de diffusion constant et un coefficient de transfert de matière à la surface très élevé lors du transfert unidirectionnel. Le processus de séchage a été modélisé en considérant l'évaporation de l'eau et la diffusion de la vapeur dans la partie libre de la mousse de polyuréthane. De même, le déplacement de la surface de l'eau dans la mousse est considérée. Le processus global de diffusion-évaporation n'est pas fickien

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Pellizzi, Eleonora. "Etude du vieillissement des mousses de polyuréthane ester et consolidation par les aminoalkylalkoxysilanes." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2012. http://www.theses.fr/2012EVRY0034/document.

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Abstract:

Les objets de musée en mousse de polyuréthane posent fréquemment des problèmes de conservation liés principalement à la perte de leurs propriétés mécaniques. Alors que des traitements efficaces existent pour les mousses de polyuréthane éther, aucun traitement de consolidation existe, à l’heure actuelle, pour les mousses de polyuréthane ester. Au cours de ce travail de recherche, nous avons étudié d’une part la possibilité de renforcer la structure des mousses non dégradées afin de prévenir la perte des propriétés mécaniques et d’autre part la consolidation des mousses déjà dégradées pour éviter l’effondrement de leur structure. Deux aminoalkylalcoxysilanes (AAAS), le 3-aminopropylméthyldiéthoxysilane et le N-(2-Aminoéthyl)3-aminopropylméthyldiméthoxysilane, donnant des résultats prometteurs pour la consolidation du papier, ont été testés sur des échantillons modernes de mousse de polyuréthane ester industrielle. Le comportement d’une mousse de polyuréthane vis-à-vis des vieillissements artificiels a été suivi et comparé à celui des mousses de polyuréthane vieillies naturellement. Ensuite, des solutions d’AAAS à différentes concentrations ont été appliquées, par immersion, sur les mousses vieillies et non vieillies. Les propriétés mécaniques, mesurées en compression, ont permis de mettre en évidence un effet de renforcement sur tous les échantillons traités. Ladistribution des AAAS dans l’épaisseur des échantillons a été contrôlée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et par microscopie électronique à balayage (MEB). La résonance magnétique nucléaire à l’angle magique (RMN MAS) a été utilisée pour confirmer la polymérisation des AAAS sur le polyuréthane et calculer le degré de polymérisation moyen des chaînes polymères formées. Les résultats de ce travail de recherche suggèrent que les AAAS pourraient être une solution efficace pour la consolidation de la mousse de polyuréthane ester à la fois pour des traitements préventifs et pour des traitements curatifs
Museum artifacts made of polyurethane foam are frequently affected by conservation issues mainly related to the loss of their mechanical properties. While effective polyurethane ether foam treatments already exist, no convenient consolidationtreatment exists for polyurethane ester foams. The possibility of a reinforcement effect expected to prevent the mechanical properties loss of new foams and the structure collapse of degraded foams has been evaluated. Two aminoalkylalcoxysilanes (AAAS), the 3-Aminopropylmethyldiethoxysilane and the N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, which gave promising results for consolidation of paper, have been tested on modern industrial flexible polyurethane ester foam samples. The behaviour of the reference polyuréthane foam to artificial aging hasbeen monitored and compared to naturally aged polyuréthane foams. Then, AAAS solutions at different concentrations have been applied, by immersion, on unaged and artificially aged polyurethane ester foam samples. Mechanical properties havebeen studied by Compression Force Deflection Test, which shows that after AAAS treatment the resistance of the foam to compression improves. The AAAS distribution in the thickness of the samples has been investigated by Fourier TransformInfrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Magic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR) has been used to confirm AAAS polymerization and to evaluate its average polymer chain length. The promising results obtained suggest that AAAS could be an efficient solution for the consolidation of polyurethane ester foam for both a preventive treatment and a restoration treatment

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Thoinon, dit Boisson Catherine. "Mise au point de formulations hybrides polyester polyuréthane répondant aux spécifications actuelles du procédé SMC." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0039.

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Abstract:

L'originalité des formulations SMC présentées dans cette étude tient à la nature de l'épaississement obtenu par une réaction entre les fonctions hydroxy d'une résine polyester insaturée et un diisocyanate. Ces formulations permettent d'obtenir une augmentation de viscosité intéressante aussi bien du point de vue de la rapidité que de la fiabilité du processus. L'utilisation conjointement à la résine polyester insaturé, du diisocyanate et d'un diol court favorise la formation initiale de segments rigides, dont l'organisation est influencée par le milieu de synthèse et le pourcentage d'allongeur de chaîne, ce qui a des conséquences sur les propriétés du matériau final. Des résultats encourageants en terme de propriétés choc et compensation de retrait ont été obtenus sur des pièces moulées à partir de formulations industrielles riches en glycol. Afin de comprendre les mécanismes mis en jeu en cours de réaction lors de l'augmentation de viscosités nous avons étudié des systèmes modèles. Nous avons montré que le phénomène critique est dû à la formation d'un gel physique que nous expliquons par l'existence de liaisons hydrogène qui servent de nœuds de réticulation. Une séparation de phase par décomposition spinodale, semble arriver pour une taille critique de segments. Rigides, et peut intervenir avant la gélification physique : les liaisons hydrogène. Sont alors loçalisées dans la phase riche en polymère
[The interest of these SMC formulations concerned the thickening reaction involving a hydroxyl terminated polyester resin and a diisocyanate. The results demonstrated the feasibility of isocyanate thickening of polyester resins : the viscosity rise was better controlled, reproducible and faster. The use of a short diol which is known to be a chain extender, with polyester resin and diisocyanate produced hard-segment sequences of various lengths. The average length depended on the polymerization conditions and the ratio of diol. It influenced the properties of the final material : in particular using a hight ratio of diol, good impact and profile surface results were obtained for industrial moulded parts. In order to understand the mechanisms of reaction during the viscosity rise, we have studied formulations using model resins. We demonstrated that the critical phenomena we observed, is the result of gellation. We suggested that gellation is due to a hydrogen bonding-type association of the polymer chains. At the early stage of gellation, phase separation by spinodal decomposition could take place occurring at a critical length of hard-segment sequences. Then gellation by percolation through hydrogen bonding followed in the polymer-rich region]

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Le, Bail Jean-Baptiste. "Modélisation du comportement mécanique sous chargement d’une butée d’amortisseur en mousse de polyuréthane : vers une démarche de dimensionnement en fatigue." Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2022. http://www.theses.fr/2022ENTA0003.

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Abstract:

Les butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane sont largement utilisées dans le milieu automobile. Leur principale fonction est d’amortir les chocs verticaux aux roues et de contribuer à l’intégrité de la suspension du véhicule. La réponse mécanique de ce type de pièces implique de prendre en considération différents mécanismes, allant du flambement des parois de la pièce à l’auto-contact en passant par les non-linéarités géométriques. La caractérisation actuelle de ces butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane en fatigue est aujourd’hui limitée au cahier des charges du client et aux tests prédéfinis par celui-ci. L’objectif de cette thèse est de mener une caractérisation expérimentale complète du comportement mécanique afin d’aboutir à l’identification d’une loi de comportement type Hyperfoam. Cette caractérisation est effectuée en s’appuyant également sur des techniques d’imagerie, MEB et tomographique, afin de caractériser le lien entre la microstructure et le comportement mécanique de la butée d’amortisseur. Cette étude doit permettre au final, de définir une démarche globale pour le dimensionnement en fatigue des butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane
Polyurethane foam jounce bumpers are widely used in the automotive industry. Their main function is to absorb vertical shocks to the wheels and contribute to the integrity of the vehicle suspension. The mechanical response of this type of parts implies to take into account different mechanisms, from the buckling of the walls of the part to the self-contact through the geometrical non-linearities. The current characterization of these polyurethane foam jounce bumpers in fatigue is currently limited to the customer’s specifications and to the tests predefined by him. The objective of this thesis is to carry out a complete experimental characterization of the mechanical behavior in order to identify an Hyperfoam type behavior law. This characterization is also based on imaging techniques, SEM and tomographic, in order to characterize the link between the microstructure and the mechanical behavior of the jounce bumper. This study should allow to define a global approach for the fatigue design of polyurethane foam jounce bumper

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Duboeuf, Olivier. "Contribution à l'optimisation du confort dynamique de sièges automobiles par la compréhension des mousses de polyuréthane." Thesis, Mulhouse, 2017. http://www.theses.fr/2017MULH9758.

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Abstract:

L'amélioration du confort dans le secteur automobile constitue actuellement un enjeu majeur. Au coeur de ces préoccupations se trouve le système d'assise, interface majeure entre l'occupant et l'environnement vibratoire du véhicule. Ce mémoire traite de l'étude du constituant principal du siège automobile : la mousse de polyuréthane.Un large panel d'échantillons de ces mousses dont les paramètres de fabrication ont été sélectionnés par l'établissement de plans d'expérience, a été testé selon divers protocoles expérimentaux afin de déterminer leurs caractéristiques physiques, mécaniques quasi-statiques et dynamiques. Un protocole et un dispositif innovant a été conçu pour caractériser la mousse soumise aux vibrations. Des analyses statistiques et des études en composantes principales ont permis de mettre en évidence les corrélations existantes entre les différentes propriétés citées.Une modélisation rhéologique, adaptée à l'application dans un contexte industriel, a été réalisée. Dans ce but, une étude comparative du comportement de différents types de modèles confrontés à certains échantillons de mousse polyuréthane, a été menée.Afin d'extrapoler les résultats obtenus sur les échantillons de mousse vers le siège complet, des essais complémentaires ont été réalisés avec différentes formulations tant en étude quasi-statique que dynamique.L'étude des paramètres de fabrication, des propriétés physiques et de ses comportements mécaniques ont permis de mettre en lumière les liens existants entre ces différentes caractéristiques. Ainsi, il devient possible de concevoir une matelassure aux propriétés prédites en amont et de minimiser le temps de conception d'un siège
The improvement of comfort in the automotive industry is a major challenge for car manufacturers and suppliers. At the heart of these concerns is the base seat system, major interface between the occupant and the vehicle vibration environment. This dissertation deals with the study of the main car seat sub-component: polyurethane foam.A wide range of polyurethane foam samples have been molded for a design of experiments according to selected process parameters. Several experimental protocols were employed to determine their physical properties, mechanical quasi-static and dynamic characteristics. A new protocol and an innovative device have been designed to characterize the foam sample submitted to vibrations. Statistical and principal components analysis helped to highlight existing correlations between those properties.A rheological model, adapted to the application in an industrial context, was carried out. For this purpose, a comparative study of the performance of different models applied to various polyurethane foam samples was conducted.To extrapolate the results on foam samples to a complete seat, additional tests have been performed with different formulations in both quasi-static and dynamic studies.The analysis of process parameters, physical properties and quasi-static and dynamic behaviors allowed highlighting of the links between these different features. Thus, it becomes possible to design a foam pad with predicted properties and minimize the time to design a car seat

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Gossiaux, Alexandre. "Comportement au feu de mousses polyuréthanes rigides : Approches systématiques." Electronic Thesis or Diss., Centrale Lille Institut, 2021. http://www.theses.fr/2021CLIL0021.

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Abstract:

Une prise de conscience commune des facteurs environnementaux et plus particulièrement du réchauffement climatique rend urgent un meilleur contrôle de la consommation d'énergie. Une solution consiste à réduire les pertes d'énergie dans les bâtiments en utilisant de nouveaux matériaux d'isolation thermique efficaces tels que les mousses polyuréthanes. Ces mousses sont des matériaux très performants et compétitifs au regard des autres solutions existantes. Cependant, elles sont extrêmement inflammables en raison de leur nature organique. Les chercheurs et industrielles ajoutent alors des molécules appelées retardateurs de flamme (RFs) dans leur composition afin d’éviter le départ d’un incendie ou encore de diminuer l’intensité de la combustion lorsqu’un feu se déclare. C’est dans ce cadre que s’inscrit cette thèse dont l’objectif est d’étudier de manière systématique des mousses polyuréthanes (PUR) et polyisocyanurates (PIR). Le but est de proposer une démarche scientifique permettant un développement plus rapide et plus efficace de nouvelles formulations. Cette étude systématique a également été couplée à une étude multi-échelle du comportement au feu des mousses puisqu’un test à l’échelle du laboratoire a été développé: « le mini-SBI ». Les RFs étudiés dans ces travaux sont les RFs organiques phosphorés qui sont actuellement mis en avant afin de remplacer certains RFs halogénés qui pourraient être dangereux pour l’environnement et la santé. Les mécanismes de décomposition des mousses vierges et ignifugées ont été élucidés. Ainsi, dans le cas des RFs phosphorés, nous avons pu démontrer que leur mode d’action variait en fonction du degré d’oxydation du phosphore ainsi qu’en fonction de leur point de décomposition. De plus, l’efficacité des RFs varie également en fonction de la mousse utilisée (PUR ou PIR). Ces résultats pourront être mis à profit dans le développement de nouvelles formulations
A common awareness of environmental factors and more particularly of global warming makes it urgent to better control energy consumption. One solution is to reduce energy loss in building using new and efficient thermal insulation materials such as polymeric foams. Polyurethane (PUR) and polyisocyanurate (PIR) foams are very effective and competitive materials due to their low cost. However, these materials are extremely flammable due to their organic nature. Researchers and manufacturers add molecules called flame retardants (FRs) to their composition in order to prevent the outbreak of a fire or reduce the intensity of combustion when a fire breaks out. The objective of this PhD work is to study by systematic approaches the fire behavior of PUR and PIR foams. The aim is to propose a scientific approach allowing a quicker and more efficient development of new formulations. This systematic study was also coupled with a multi-scale study of the fire behavior of the foams, as a laboratory-scale fire test was developed (M-SBI), which allowed a quick and efficient examination of the formulations. The FRs studied in this work are phosphorus organic FRs which are currently promoted to replace some halogenated FRs which could be dangerous for the environment and health. The mechanisms of degradation of virgin and flame retarded foams were elucidated using various analytical tools. Thus, in the case of phosphorus FRs, we were able to demonstrate that their mode of action varied according to the phosphorus oxidation degree as well as according to their point of decomposition. Moreover, the efficiency of the FRs also varies according to the foam used (PUR or PIR). All these results can thus advantageously be exploited to propose future efficient flame retardants for specific systems to reduce the combustion intensity of the foams

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Sfaoui, Abdelkader. "Mesure des paramètres viscoélastiques de la mousse de polyuréthane dans le cadre de l'étude de la propagation acoustique." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10074.

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Abstract:

Pour étudier numériquement la propagation acoustique dans la mousse de polyuréthane, il faut préalablement caractériser tous les phénomènes liés à la structure diphasique de ce matériau tels que l'élasticité de l'air, l'interaction fluide/structure et la viscoélasticité de la matrice. En assimilant la mousse à un milieu poreux idéal on peut décrire globalement ces phénomènes grâce aux paramètres viscoélastiques de la théorie de biot. Notre travail consiste à déterminer tous ces paramètres. Lorsque le matériau présente une grande porosité (>0. 95), et une structure géométrique simple, le problème se simplifie. Les seuls paramètres à déterminer sont la résistivité à l'écoulement de l'air, le couplage inertiel, et le module d'Young et le coefficient de poisson de la matrice. Pour ce faire notre étude se décompose en deux étapes complémentaires. La première, mécanique, pour caractériser la viscoélasticité de la matrice à partir de l'étude la propagation d'une onde longitudinale (en fonction de la fréquence et de la température) et d'une onde de torsion. La seconde étape est acoustique. Elle consiste à faire l'étude expérimentale et quantitative de la transmission d'une onde impulsive afin d'ajuster les paramètres qui expriment le couplage fluide/structure

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Lefebvre, Louis. "Développement et caractérisation de mousses cellulaires élastomères pour l’intensification des procédés." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1028/document.

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Abstract:

Les mousses solides, en polyuréthane, sont connues pour avoir des propriétés de transports intéressantes telles que des faibles pertes de charges engendrées ou une grande surface spécifique développée permettant une bonne évacuation de la chaleur. Cependant, elles ne sont pas utilisées en tant que support catalytique à cause des méthodes de déposition actuelles qui provoquent une altération de leurs propriétés mécaniques. Nous avons tout d’abord utilisé une nouvelle méthode de déposition basée sur la polydopamine(PDA), un polymère aux propriétés intéressantes, d’adhésion et de réduction. La PDA va venir recouvrir de manière homogène notre support puis va servir d’intermédiaire pour le dépôt de différentes phases active, qu’elles soient commerciales ou synthétisées in-situ. Par la suite, nos supports ont été employés dans plusieurs réactions, qu’elles soient monophasiques (liquide) ou bi-phasiques (gaz/liquide), afin de mettre en avant l’efficacité et la stabilité du dépôt de nos phases actives. De plus, il nous a été possible de déposer une phase active intéressante pour la production d’hydrogène. L’étude cinétique de cette réaction à basse température a été réalisée et a montré des résultats prometteurs pour le domaine des énergies renouvelables. Enfin, la dernière partie est consacrée à la mise en place de notre support structuré au sein d’un réacteur innovant, permettant d’utiliser les propriétés mécaniques du dit support afin d’améliorer les propriétés de transfert de matière
Solid foams, made with polyurethane, are well known for their interesting transport properties such as low pressure drop or high specific surface area. However, there are not used as catalytic support due to actual deposition method which causes an alteration of their mechanical properties. First, we used a new deposition method using polydopamine (PDA), a polymer with interesting adhesive and reducing properties. The PDA layer will cover homogenously our support then will act as intermediary for active phase deposition, whether they are commercially available or synthetized in-situ. Afterward, our supports were tested for several catalytic reactions, whether monophasic (liquid phase) or biphasic (gas/liquid) to show the active phase efficiency and stability. Furthermore, we successfully deposited a good active phase (cobalt) for hydrogen production. Kinetic study at low temperature were done and shown promising results for sustainable energy production. Finally, the last part was devoted to the use of our soft structured catalytic support within a new reactor, allowing to use its mechanical properties to improve mass transfer

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Ju, Minglei. "Contribution à la modélisation du comportement visco-hyper-élastique de mousses de polyuréthane : Validation expérimentale en quasi-statique." Thesis, Mulhouse, 2014. http://www.theses.fr/2014MULH8865/document.

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Abstract:

La mousse flexible de polyuréthane est couramment utilisée dans nombreuses applications telles que acoustiques, thermiques et de bâtiment grâce à sa faible densité et à son pouvoir d’isolation thermique et acoustique. Elle est également utilisée dans les applications de confort pour les sièges tels que véhicule, train, avion etc. grâce sa faible raideur et à son pouvoir à absorber l’énergie de déformation. Pour optimiser le confort des systèmes d’assise, il est nécessaire de modéliser le siège et en particulier la partie flexible, c’est-à-dire la mousse de polyuréthane. Les objectifs principaux de cette thèse consistent à identifier puis à modéliser le comportement quasi-statique de la mousse de polyuréthane sous différentes conditions d’essais sous grandes déformations. Des essais de compression/décompressions unidirectionnels monocycle et multicycle à différentes vitesses de déformations ont été réalisés sur trois types de mousse de polyuréthane, afin de comprendre le comportement du matériau. Ces essais ont permis de déduire que les mousses de polyuréthanes sous grandes déformations présentent à la fois un comportement hyperélastique et un comportement viscoélastique. Ils ont également montrés que les mousses de polyuréthanes présentent un phénomène d’assouplissement appelé ‘effet de Mullins’ lors que les essais de compression/décompressions multicycle, c’est-à-dire que les contraintes dans 1er cycle sont moins faibles que les contraintes dans les cycles suivants pour une même déformation. Sur la base des résultats d’expérimentaux et afin de modéliser le comportement quasi-statique de la mousse de polyuréthanne, nous avons développé trois modèles visco-hyperélastiques qui se composent de deux éléments à savoir la partie modèles énergétiques hyperélastiques, utilisés généralement pour des matériaux à comportement caoutchoutique, et la partie modèle à mémoire entier qui tient compte de l’historique et permettant de décrire le comportement viscoélastique. Les paramètres des modèles ont été identifiés en utilisant la méthode d’identification et la méthode d’optimisation appropriée. Les résultats des modélisations du comportement mécanique de la mousse sur les essais monocycles et multicycles ont été comparés aux résultats expérimentaux, monteront à la fois une très bonne capacité à simuler le 1er cycle de charge/décharge, ainsi que les cycles suivant. Nos modèles ont prouvé leur capacité à modéliser l’effet de Mullins sur les mousses de polyuréthane souple. Ces modèles ont été validés sur les trois types de mousse et pour trois vitesses de sollicitation, permettent de conclure leurs efficacités et de leurs représentativités
Flexible polyurethane foam is widely used in numerous applications such as acoustic, thermal and building due to its low density and its ability to absorb thermal and acoustic energy. It is also used for the comfort of the seats such as the vehicle, train, plane due to its low stiffness and its ability to absorb deformation energy. In order to optimize the comfort of the car seat, it is necessary to model the behavior of seat system, particularly the flexible component - polyurethane foam. The main objective of this study is to identify and model the quasi-static behavior of polyurethane foam under different test conditions in large deformations. Compression / decompression uniaxial unicycle and multicycle tests were carried out on three types of polyurethane foam at different strain rates, which allows us to understand the behavior of the material. The results of the tests indicate that the polyurethane foams exhibit a hyperelastic behavior and a viscoelastic behavior under large deformations. They also showed that the polyurethane foams have a stress softening phenomenon which is called 'Mullins effect' during the compression / decompression multicycle tests. In other words, the stress in first cycle is lower than the stresses in the subsequent cycles in the same deformation. ‘Mullins effect’ for the polyurethane foam is also an important study in this dissertation. Based on the experimental results and the goal of modeling quasi-static behavior of the polyurethane foam, three visco-hyperelastic models were developed. These models consist in two elements: hyperelastic models, which is normally used for description the behavior of rubber materials, and entire memory model which takes into account the history and describing the viscoelastic behavior. Model parameters were identified using appropriate identification and optimization methods. The results of modeling the mechanical behavior of the foam on the unicycle and multicycle tests were compared with experimental results. The models showed a very good competence to simulate the first cycle and the following cycles during the charge / discharge tests. Our models have proven its ability to model Mullins effect on flexible polyurethane foams. These models have been validated on three types of foam in order to present a comparative study of their effectiveness and their representativeness

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Lefebvre, Jérôme. "Modélisation et simulation de la dégradation thermique de mousses de polyuréthane : application à la compréhension de leur comportement au feu." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2003/50376-2003-161.pdf.

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Abstract:

Cette étude présente les mécanismes de dégradation et les procédés d'ignifugation des mousses de polyuréthane (PU). L'étude de la pyrolyse d'une mousse rigide de PU à l'aide d'outils de modélisation des données thermogravimétriques permet de détenniner les paramètres cinétiques associés à chaque étape de la décomposition et de prédire la stabilité du polymère sous des conditions isothermes. L'étude de la chimie du système en phase condensée et en phase gaz les résultats de la modélisation et propose des mécanismes de dégradation. En présence d'oxygène, la chimie de dégradation de la mousse rigide est modifiée, notamment par la formation d'espèces plus stables thermiquement jusqu' à des températures de l'ordre de 600ʿC. Il est également montré que les propriétés thermiques d'une mousse de PU dépendent fortement de la nature des constituants, ainsi les mousses rigides et les mousses souples présentent des stabilités thenniques totalement différentes. L'évaluation des propriétés feu des mousses souples de PU est réalisée par application de normes spécifiques. Des corrélations entre ces tests et les données du calorimètre à cône et de l'analyse thermogravimétrique sont mises en évidence. Ces corrélations pennettent la prévision du comportement au feu des mousses souples en considérant les données obtenues par calorimétrie par consommation d'oxygène. Dans une deuxième partie, les propriétés "retard au feu" d'une mousse de PU sont discutées en considérant la composition. Il est montré que la teneur en eau (et donc la densité) et la teneur en isocyanate sont des paramètres de la formulation de la mousse qui influent sur ses propriétés feu. Une étude bibliographique des différents systèmes retardant l'inflammation des mousses PU conduit à la sélection d'additifs appartenant à la famille des chloroalkylphosphates éventuellement associés à la mélamine. Une étude de la compréhension des modes d'action de ces systèmes est présentée, qui montre que la protection du polymère intervient à la fois par un mécanisme en phase gaz et en phase condensée. Cette étude a conduit au développement de fonnulation "retard au feu" efficaces, répondant ainsi aux exigences des fournisseurs de mousse PU et également à l'élaboration de programmes de modélisation de la stabilité thennique des matériaux polymères. Elle apporte également une contribution à la compréhension de la chimie de dégradation des mousses de PU et aux modes d'action des agents ignifugeants.

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Tejeda-Ricardez, Jesús Alberto. "Etude de la liquéfaction de déchets de l'industrie de l'huile d'olive en vue d'une application dans le domaine des résines phénoliques et des mousses de polyuréthane." Toulouse, INPT, 2004. http://www.theses.fr/2004INPT001G.

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Les déchets lignocellulosiques de l'extraction d'huile d'olive (noyaux), ne connaissent à ce jour que peu de voies de valorisation. La croissante demande d'huile d'olive dans le monde incite à l'étude de la technique de liquéfaction solvolytique en vue de l'obtention de nouveaux polymères à partir de ce déchet. Le sujet a été abordé sous deux angles différents :La liquéfaction acide avec les polyuréthannes hydrophiles. Un plan d'expériences et des améliorations au réacteur de liquéfaction ont permis d'optimiser et d'adapter le procédé à plus grande échelle. Le taux d'humidité des noyaux d'olive est un paramètre qui permet l'augmentation de la concentration en biomasse et le ralentissement de produits recondensés pendant la liquéfaction.

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Chen, Xinyi. "Polyuréthanes à base de tannins et de glucides sans isocyanate (NIPU) pour adhésifs, mousses et finitions." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0286.

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Abstract:

Cette recherche s'est concentrée sur les bioressources, notamment le tanin, la lignine, les protéines de soja, les humines, pour préparer des adhésifs et des mousses à base de bois bio. Il y a quatre parties principales, dont deux types de préparation de colles à bois en utilisant des bio-ressources, à savoir les colles à bois NIPU biosourcées et les colles à bois biosourcées (tanin, SPI et lignine) sans formaldéhyde toxique ; deux types de produits de mousse de tanin, c'est-à-dire une mousse de tanin-furanique typique et des mousses de polyuréthane sans isocyanate. (1) Les humines commerciales, l'isolement de protéines de soja (SPI) et le tanin de mimosa ont été utilisés pour préparer des adhésifs pour bois, basés sur la formulation de polyuréthanes non-isocyanates (NIPU). Les propriétés de base des adhésifs ont été déterminées. Des techniques telles que MALDI-ToF et FTIR ont été utilisées pour détecter les produits obtenus et pour analyser les mécanismes réactionnels impliqués. Une analyse thermomécanique (TMA) a été utilisée pour étudier le comportement thermique des adhésifs. Enfin, des contreplaqués ou des panneaux de particules de laboratoire ont été préparés pour évaluer les performances de collage des adhésifs. (2) Un nouvel adhésif pour bois à base de biomasse a été préparé avec un extrait de tanin de mimosa commercial et de l'éther diglycidylique de glycérol (GDE) par mélange mécanique pratique. Le GDE a servi d'agent de réticulation du tanin sans aucune addition d'aldéhyde, produisant des réseaux tridimensionnels durcis. Différents rapports pondéraux tanin/GDE ont été étudiés par plusieurs techniques pour déterminer leur influence sur les propriétés finales. Deux types d'adhésifs à base de lignine ont été préparés, c'est-à-dire (ⅰ) la lignine modifiée au glyoxal et l'amidon dialdéhyde réticulé par l'urée; (ⅱ) oxydation du periodate en deux étapes. Les espèces moléculaires formées et le mécanisme réactionnel impliqué ont été déterminés par FT-IR, RMN 13C et spectrométrie de masse MALDI-ToF. Les adhésifs basés sur cette réaction ont été testés par collage de contreplaqué ou de panneaux de particules de laboratoire, par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et analyse thermomécanique (TMA).(3) Une mousse rigide de polyuréthane sans isocyanate (NIPU) à base de tanin a été obtenue. Le mélange d'acide citrique et de glutaraldéhyde a servi d'agent d'expansion et de réticulation utilisé pour fournir de l'énergie moussante et réticuler la résine à base de tanin pour préparer les mousses NIPU. Le mécanisme de réaction des mousses NIPU à base de tanin a été étudié par FT-IR, MALDI-TOF et 13C RMN. De plus, le tanin a également été utilisé comme ignifuge naturel pour améliorer les propriétés finales des mousses NIPU à base de glucose, y compris la résistance au feu et la résistance à la compression. (4) Un déchet de bioraffinerie, des humines et un insolat de protéine de soja (SPI) ont été sélectionnés comme agents de réticulation biosourcés de substitution du formaldéhyde pour deux types de formulations de mousse à base de tanin. Comme attendu, les propriétés ont été améliorées en utilisant ces réticulants biosourcés. Les propriétés de base des mousses de tanin en série ont été étudiées. Les caractéristiques de morphologie et de structure ont été observées par microscopie électronique à balayage (MEB). De plus, les mécanismes de réaction de réticulation entre le tanin avec les deux réticulants bio-sourcés, à savoir les humines et le SPI, ont été déterminés par spectrométrie MALDE-ToF et FTIR. Enfin, la stabilité thermique, les propriétés mécaniques, le caractère ignifuge et l'émission de formaldéhyde ont été évalués par les techniques appropriées
This research was focus on bioresources, including tannin, lignin, soybean protein, humins, to prepare bio-based wood adhesives and foams. There are four main parts, including two kinds of wood adhesives preparation by using bio-resources, i.e., bio-sourced NIPU wood adhesives and bio-based (tannin, SPI, and lignin) wood adhesives without toxic formaldehyde; two kinds of tannin-foam products, i.e., typical tannin-furanic foam and non-isocyanate polyurethane foams. (1) Commercial humins, soybean protein isolation (SPI), and mimosa tannin have been utilized to prepare wood adhesives, based on the formulation of non-isocyanate polyurethanes (NIPU). The basic properties of the adhesives were determined. Techniques such as MALDI-ToF and FTIR were used to detect the products obtained and for analyzing the reaction mechanisms involved. Thermomechanical analysis (TMA) was utilized to investigate the thermal behavior of the adhesives. Finally, the laboratory plywood or particleboard were prepared for evaluating the bonding performances of adhesives. (2) A novel biomass-based wood adhesive was prepared with commercial mimosa tannin extract and glycerol diglycidyl ether (GOE) by convenient mechanical mixing. GOE served as the crosslinker of the tannin without any aldehyde addition yielding hardened threedimensional networks. Oifferent weight ratios of tannin/GOE were investigated by several techniques to determine their influence on final properties. Two kinds of lignin-based adhesives were prepared, i.e., ( i ) glyoxal modified lignin and dialdehyde starch cross-linked by urea; ( ii ) periodate oxidation by two-steps. The molecular species formed and the reactions mechanism involved were determined by FT-IR, 13C NMR and MALDI-ToF mass spectrometry. The adhesives based on this reaction were tested by bonding laboratory plywood or particleboard, by differential scanning calorimetry (DSC), and thermomechanical analysis (TMA). (3) A tannin-based non-isocyanate polyurethane (NIPU) rigid foam was obtained. Citric acid and glutaraldehyde mixture served as a blowing and crosslinker agent used to provide foaming energy and cross-link the tannin-based resin to prepare the NIPU foams. The reaction mechanism of the tannin-based NIPU foams were investigated by FT-IR, MALDI-TOF, and 13C NMR. Additionally, tannin was also used as a natural tire-retardant to improve the final properties of glucose-based NIPU foams, including fire retardancy and compression strength. (4) A biorefinery waste, humins, and soybean protein insolate (SPI) were selected as formaldehyde substitute bio-sourced crosslinkers for two kinds of tannin-based foam formulations. As expected, the properties were improved by using these bio-sourced crosslinkers. The basic properties of series tannin foams were investigated. The morphology and structure characteristics were observed by scanning electron microscopy (SEM). Additionally, the crosslinking reaction mechanisms between tannin with the two bio-sourced crosslinkers, i.e., humins and SPI, were determined by MALDE-ToF and FTIR spectrometry. Finally, the thermal stability, mechanical properties, fire retardancy and formaldehyde emission were evaluated by the relevant techniques

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Thébault, Marion. "Développement de trois différents types de matériaux innovants à base de tannins." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0202/document.

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Abstract:

Les tannins sont des extraits chimiques présentant une alternative naturelle aux produits chimiques de type phénol ou résorcinol issus du pétrole. Ils sont déjà utilisés industriellement pour la synthèse d’adhésifs utilisés pour la fabrication de produits à base de bois tels que les panneaux de particules et les contreplaqués, mais généralement en utilisant toujours du formaldéhyde comme durcisseur pour améliorer leur pouvoir collant. Les premiers types de produits développés dans cette thèse sont des résines adhésives pour fabriquer des panneaux de particules, synthétisées à partir de tannins de Pin Radiata et d’autres aldéhydes moins nocifs obtenus en faisant réagir de l’huile de tournesol avec de l’ozone puis avec agent réducteur. L’étude s’est portée sur les conditions de l’ozonolyse, dont les paramètres étaient nombreux, et sur les analyses des huiles obtenues, puis sur la synthèse de résines à partir de solutions de tannins. Certaines de ces résines ont été utilisées pour fabriquer des panneaux de particules qui ont été testés en cohésion interne sèche. Puis le sujet s’est orienté vers le développement de mousses rigides à base de tannins et d’alcool furfurylique dans le cadre d’un projet industriel multi-matériaux. Plusieurs formulations ont été testées pour atteindre les objectifs d’un cahier des charges, dont la finalité était d’obtenir en premier lieu des panneaux de mousse homogènes de basse densité avec de bonnes propriétés mécaniques. L’innovation apportée a été de produire ces mousses dans une presse à panneaux. Enfin, une nouvelle façon de fabriquer des polymères polyuréthanes à base de tannins a été testée en utilisant des produits chimiques moins nocifs en remplacement des isocyanates habituellement utilisés dans l’industrie. La synthèse s’est fait d’abord par une étape de carbonatation des groupes hydroxyles des tannins, puis par une réaction avec l’hexamethylènediamine. Les analyses spectrométriques montres que les produits obtenus possèdent bel et bien des liaisons uréthanes. L’étude débouché sur l’exploration de l’utilisation de tannins réagis avec de l’ammoniac pour le remplacement de l’hexaméthylènediamine afin d’obtenir de nouveaux polyuréthanes « non isocynates » avec encore plus de produits biosourcés et plus respectueux de l’environnement
Tannins are chemical extracts which represent a natural alternative to chemicals as phenol or resorcinol which are from oil resources. They are already used industrially for the synthesis of adhesives used for the manufacture of wood-based products such as particleboards and plywood, but generally always used with formaldehyde as a hardener to improve their mechanical strengths. The first products developed in this thesis are adhesive resins for the manufacture of particleboards, synthesized from Radiata Pine tannins and less hazardous aldehydes obtained by reacting sunflower oil with ozone then with a reducing agent. The study has focus first on the conditions of the ozonolysis, whose parameters are numerous, and the analysis of the oils obtained, then on the synthesis of resins with solutions of tannins. Some of these resins have been used to manufacture particleboards that have been tested in dry internal bond strength. Then the subject has been oriented toward the development of rigid tannin/furanic-based foams as part of an industrial multi-material project. Several formulations have been tested to achieve the objectives of a specification, whose first purpose is to obtain foam panels homogeneous, low in density and with good mechanical properties. The innovation has been to make these foams in a particleboard press. Finally, a new route to manufacture tannin-based polyurethane polymers has been tested by using less hazardous chemicals in replacement of isocyanates, conventionally used in the industry. The synthesis is made by a first carbonatation step of tannins hydroxyl groups and then by a reaction with hexamethylenediamine. Spectrometric analyzes have shown that the products obtained do have urethane linkages. The study led to the exploration of the use of tannins reacted with ammonia to replace hexamethylenediamine to obtain new "non isocynates" polyurethanes with more bio-based and environment-friendly chemicals

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Barbara, Imane. "Synthèse de polymères macroporeux par polymérisation par étape en émulsion concentrée." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0045/document.

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Abstract:

Les polyHIPEs sont des matériaux cellulaires obtenus par polymérisation d’émulsions concentrées appelées HIPEs « High Internal Phase Emulsions ». La phase continue de l’émulsion contenant les monomères est le siège de la polymérisation permettant la création de la matrice solide. La phase dispersée engendre la porosité. Les matériaux polyHIPEs sont généralement synthétisés par polymérisation radicalaire. La variété des monomères utilisables est donc ainsi limitée. La majorité des polymères à haute performances étant obtenus par polycondensation, il serait d’un grand intérêt d’élargir la gamme des matériaux poreux de type polyHIPEs disponibles en utilisant cette technique. L’objectif de ce travail consiste à synthétiser des matériaux polyHIPEs obtenus par polycondensation ou polyaddition et à les caractériser. Réaliser une réaction de polymérisation par étape au sein d’une émulsion concentrée représente un vrai défi car ce type de réaction requiert généralement des conditions opératoires peu compatibles avec la stabilité des émulsions concentrées. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse de polyHIPEs de type polyuréthane et polyester. L’homogénéité de la morphologie de ces matériaux a été étudiée en faisant varier un certain nombre de paramètres tels que : la nature de l’émulsion (aqueuse ou non-aqueuse, stabilisée par des tensioactifs ou des particules), la nature des catalyseurs et les techniques de polymérisation. Ce travail a permis d’accéder pour la première fois à des matériaux polyHIPEs de type polyuréthane et polyester. Les résultats obtenus ouvrent la voie au développement dans ce domaine
PolyHIPEs are cellular materials obtained by polymerization within HIPEs « High Internal Phase Emulsions ». The polymerization occurs in the continuous phase of the emulsion allowing the creation of a solid matrix. The dispersed phase induces the porosity. PolyHIPEs are generally obtained by free-radical polymerization which restricts the choice of monomers. The majority of high performance polymers are obtained by polycondensation therefore it will be a great interest to enhance the variety of polyHIPEs available by using this technique. The objective of this work consists to synthetize polyHIPEs using polycondensation or polyaddition. Performing a step-growth polymerization within emulsion is a great challenge because this kind of reaction requires conditions generally incompatible with the stability of HIPEs. In the context of this work, we focused on the synthesis of polyurethane and polyester polyHIPEs. The homogeneity of the morphology of the materials was studied by varying several parameters, such: the nature of the emulsion (aqueous or non-aqueous, stabilized by surfactants or particles), the nature of the catalysts and the polymerization techniques. This work opens the access for the first time to polyurethane and polyester polyHIPEs. The results obtained are a starting point for further development in this field

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Wronski, Maciej. "Couplage du contact et du frottement avec la mécanique non linéaire des solides en grandes déformations : application à l'étude des blocs de mousse en polyuréthane." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD712.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est l'étude du couplage des non-linéarités de différents types dans le calcul des structures par éléments finis. La première partie est consacrée au développement d'une loi de comportement des mousses souples en polyuréthane. Pour décrire leur comportement non linéaire, nous avons choisi un modèle hypoélastique en grandes déformations, formulé dans le repère des déformations principales. Les effets irréversibles en chargement cyclique sont pris en compte par une loi de frottement interne. Dans la deuxième partie, différents aspects de la modélisation du contact et du frottement par éléments finis sont abordés. Nous présentons un prototype du système de modélisation, qui permet de traiter efficacement des problèmes de contact très généraux. La résolution des équations non linéaires d'équilibre en présence du contact, est effectuée par la méthode de flexibilité. Dans le cadre de cette méthode, nous proposons quelques algorithmes de calcul implicite des réactions de contact. Trois nouveaux algorithmes d'intégrations des équations de la dynamique sont aussi introduits. Ceux sont des schémas du premier ordre, mieux adaptés au traitement numérique de contact que la méthode classique de Newark. Nous proposons aussi une méthode semi-implicite, qui permet d'obtenir directement la solution des équations linéaires, à partir d’une pseudo-inverse de la matrice effective du système. Finalement, nous présentons plusieurs exemples numériques pour illustrer la fonctionnalité du système de modélisation du contact. En particulier, deux exemples d'application industrielle, issus de la modélisation des blocs de mousse, et de la simulation d'un procédé de coudage de tubes, sont traités en détails.

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Rattanapan, Suwat. "Preparation and Properties of Bio-Based Polyurethane Foam Prepared from Modified Natural Rubber and Poly(ε-caprolactone)." Thesis, Le Mans, 2016. http://www.theses.fr/2016LEMA1036/document.

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Abstract:

L’objectif de ces travaux de recherche était de synthétiser de mousses polyuréthane (PUF) bio-basées à partir d’oligomères hydroxytéléchéliques issus du caoutchouc naturel (HTNR) ou à partir de poudrettes de pneus usagés (HTWT) et du diol de la polycaprolactone (PCL) comme segments soft. Les paramètres étudiés ont été le type de polyol et le rapport molaire entre HTNR/PCL et HTWT/PCL. La masse molaire de HTNR, HTWT et PCL étaient respectivement 1,800, 1400 et 2000 g/mol. L’effet du rapport molaire HTNR/PCL et HTWT/PCL (1/0, 1/0/5/, 1/1, et 0.5/1) sur la vitesse de formation des mousses et sur les propriétés chimiques et physiques a été étudié. Les structures chimiques de HTNR, HTWT et PUF ont été confirmées par FTIR et 1H-RMN. Le diol de la PCL était le plus réactif donc augmentant le contenu de PCL-diol la vitesse de formation des mousses a augmenté. La densité des mousses a changé légèrement avec le rapport molaire cependant la résistance à la traction reste dans la même gamme. Le diamètre moyen des cellules a augmenté en fonction du contenu de PCL-diol et la tendance inverse a été observée pour l’allongement à la rupture et la résistance à la compression. L’observation au microscope électronique à balayage (MEB) a montré que les mousses basées sur les HTNR étaient alvéolées et fermées. La biodégradabilité a été évaluée selon le test de Sturm. Polyéthylène à baisse densité et benzoate de sodium ont été utilisés respectivement comme témoins négatif et positif. Les mousses ont montré une période d’induction de 33 jours dans lequel le pourcentage de dégradation était ~ 7-10%. La biodégradation de PUF contenant seulement HTNR a été 8.4% après 28 jours et 31.89% après 60 jours ; les PUF contenants 1/0.5 HTNR/PCL ont montré un pourcentage supérieure : 11.31% après 28 jours et 45.6% après 60 jours. Le rapport molaire HTWT/PCL a influencé beaucoup la vitesse de formation des mousses et leur morphologie. Cellules fermées de forme polyédrique ont été observé par microscopie électronique à balayage. Les résultats de l’analyse thermogravimétrique ont montré que l’addition du diol de la PCL a augmenté la température de dégradation. Il a été observé qu’une basse vitesse de réaction génère des mousses à haute densité, petit diamètre de cellule et haute distribution des diamètres. La biodégradation des PUF contenant seulement HTWT a été 31.2% après 28 jours et 51.3% après 60 jours, tandis que les PUF contenant 1/0.5 HTWT/PCL ont montré une dégradation plus élevée : 39.1% après 28 jours et 64.3% après 60 jours. La vitesse de formation des mousses basées sur les HTWT était supérieure à celle des mousses basées sur les HTNR. Toutes les mousses basées sur les HTWT ont une densité supérieure et une taille de cellule inférieure à celles basées sur HTNR. La structure des cellules des mousses basées sur les HTNR ou HTWT était différente cependant toutes les mousses ont montré des cellules quasi complètement fermées. Les mousses basées sur les HTWT ont montré des propriétés thermiques et de biodégradation meilleures par rapport aux mousses basées sur les HTNR
The aim of this research was to prepare a bio-based polyurethane foam (PUF) containing hydroxyl telechelic oligomers from natural rubber (HTNR) and waste tire crumbs (HTWT) and polycaprolactone diol (PCL) as soft segments. The studied parameters included type of polyols and molar ratio between HTNR/PCL and HTWT/PCL. The molecular weight of HTNR and HTWT derived from 1H-NMR spectra were 1,800 and 1,400 g/mol, respectively. The molecular weight of PCL diol was 2000 g/mol. The effect of HTNR/PCL and HTWT/PCL molar ratio (1/0, 1/0.5, 1/1 and 0.5/1) on the foam formation rate and physical and chemical properties of the resulting PUF was investigated. The chemical structure of HTNR, HTWT and PUF were confirmed by FTIR and 1H-NMR. PCL diol provided faster reaction, thus higher PCL diol content showed higher foam formation rate. The foam density slightly changed with the molar ratio whereas the specific tensile strength of all samples was in the same range. The average diameter of cell increased with increasing contents of PCL diol. The addition of PCL diol resulted in reduced elongation at break and compressive strength. The cellular structure observed by SEM micrographs of HTNR based foams showed an almost closed cell. The biodegradability was assessed according to a modified Sturm test. Low density polyethylene and sodium benzoate were used as a negative and positive control sample, respectively. PUF samples showed an induction time of 33 days in which the percentage of biodegradation was  7-11%. The biodegradation of PUF containing only HTNR was 8.4% and 31.89% at 28 days and 60 days of testing respectively whereas the PUF containing 1/0.5 HTNR/PCL (by mole) showed a higher biodegradation: 11.31% and 45.6% at 28 days and 60 days of testing respectively. The molar ratio of HTWT/PCL strongly affected the kinetic rate of foam formation and foam morphology. According to SEM micrographs, polyhedral closed cells were observed. The addition of the PCL diol increased the thermal degradation temperature of the PUF based on TGA results. A low kinetic rate provided PUF with a high density, small cell size and a broad cell size distribution. The biodegradation of PUF containing only HTWT was 31.2% and 51.3% at 28 days and 60 days of testing respectively whereas the PUF containing 1/0.5 HTWT/PCL diols (by mole) showed a higher biodegradation: 39.1% and 64.3% at 28 days and 60 days of testing respectively. The foam formation rate of HTWT based PUF was higher than the one of HTNR based PUF. All HTWT based PUF have a higher density than HTNR based PUF. The HTWT based PUF had an inferior cell size in comparison to HTNR based PUF. The cellular structure of HTNR based and HTWT based PUF were different, but all PUFs showed almost closed cells. The HTWT based PUF had a higher thermal degradation temperature and biodegradation properties than foams from HTNR
วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ เพื่อทำการเตรียมโฟมพอลิยูรีเทนชีวภาพ (PUF) จากยางธรรมชาติดัดแปรที่มีหมู่ปลายไฮดรอกซิล (HTNR) ยางคลัมบ์ดัดแปรที่มีหมู่ปลาย ไฮดรอกซิล (HTWT) และพอลิคาโปรแลคโทน (PCL) ศึกษาผลของชนิดพอลิออล และสัดส่วนโดยโมลระหว่าง HTNR/PCL และ HTWT/PCL ที่สัดส่วน 1/0, 1/0.5, 1/1 และ 0.5/1 โดยโมล นํ้าหนักโมเลกุลของ HTNR, HTWT และ PCL ที่ใช้สำหรับงานวิจัยนี้ คำนวณจาก 1H-NMR คือ 1,800, 1,400 และ 2,000 g/mol ตามลำดับ ลักษณะโครงสร้างทางเคมีของ HTNR, HTWT และPUF สามารถวิเคราะห์และยืนยันด้วยเทคนิค FTIR และ 1H-NMR รวมถึงทำการวัดอัตราการก่อโฟม (Foam formation rate) ทดสอบสมบัติทางกายภาพ ทางเคมี และสมบัติการย่อยสลายทางชีวภาพ พบว่าในกรณีของโฟมพอลิยูรีเทนจาก HTNR/PCL เมื่อใช้ PCL ในปริมาณที่มากขึ้นจะส่งผลให้อัตราการก่อโฟมเร็วขึ้น และขนาดของเซลโฟมมีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย ในขณะที่ค่าความหนาแน่น และความต้านทานต่อแรงดึงจำเพาะมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย การเติม PCL ในส่วนผสมของโฟมยังส่งผลให้ความสามารถในการยืด ณ จุดขาด และความทนทานต่อการกดมีค่าลดลง การคืนตัวหลังการกดของโฟม PUF2 (สัดส่วนระหว่าง HTNR/PCL = 1/0.5) จะให้ค่าตํ่าที่สุดคือ 40% ลักษณะของโฟมที่ได้จากการทดลองนี้โดยส่วนใหญ่จะเป็นแบบเซลปิด ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของโฟม ทดสอบโดยใช้วิธี Sturm Test มี LDPE เป็นตัวเปรียบเทียบเชิงลบ และใช้ Sodium benzoate เป็นตัวเปรียบเทียบเชิงบวก พบว่าโฟมเริ่มมีการย่อยสายเกิดขึ้นอย่างเห็นได้ชัดที่เวลา 33 วัน มีเปอร์เซ็นต์การย่อยสลายในช่วง 7-11 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์การย่อยสลายของโฟมจาก HTNR (PUF1) อยู่ที่ระดับ 8.4 และ 31.89 เปอร์เซ็นต์ และเปอร์เซ็นต์การย่อยสลายของโฟมจาก HTNR/PCL (1/0.5) อยู่ที่ระดับ 11.31 และ 45.6 เปอร์เซ็นต์ ที่เวลาในการทดสอบ 28 และ 60 วัน ตามลำดับ กรณีของโฟมพอลิยูรีเทนจาก HTWT/PCL เมื่อใช้ PCL ในปริมาณที่มากขึ้นจะส่งผลให้ค่าความหนาแน่นสูงขึ้น ขนาดของเซลโฟมลดลงมีการกระจายของเซลในวงกว้างไม่สมํ่าเสมอ เปอร์เซ็นต์การย่อยสลายทางชีวภาพของโฟมจาก HTWT (PUF5) อยู่ที่ระดับ 31.2 และ 51.3 เปอร์เซ็นต์ และเปอร์เซ็นต์การย่อยสลายของโฟมจาก HTWT/PCL (1/0.5) อยู่ที่ระดับ 39.1 และ 64.3 เปอร์เซ็นต์ ที่เวลาในการทดสอบ 28 และ 60 วัน ตามลำดับ เมื่อทำการเปรียบเทียบโฟมที่ได้จากการเตรียมโดยใช้พอลิออลหลักเป็น HTNR และ HTWT พบว่าโฟมจากพอลิออลหลัก HTWT ให้อัตราการก่อตัวของโฟมเร็วกว่า ขนาดของเซลโฟมเล็กกว่า ความหนาแน่น ความต้านทานต่อความร้อน และเปอร์เซ็นต์การย่อยสลายทางชีวภาพสูงกว่า เมื่อเทียบกับโฟมจากพอลิออลหลัก HTNR

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Lachhab, Abdelmonem. "Caractérisation du comportement thermomécanique d'un polyuréthane compact et sous forme de mousse : application aux butées élastiques pour véhicules automobiles." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S134.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de mener une caractérisation expérimentale complète du comportement mécanique et thermomécanique d'un polyuréthane thermoplastique compact et sous forme moussée, utilisé dans la fabrication de pièces antivibratoires dans l'industrie automobile. Cette caractérisation est effectuée en s'appuyant sur des techniques d'imagerie quantitative, la thermographie infrarouge en particulier. D'un point de vue mécanique, la dépendance des différents phénomènes - effet Mullins, hystérésis mécanique, déformation résiduelle et variation de volume - à la densité initiale et à la vitesse de chargement a été établie. Sur le plan thermique et calorimétrique, la signature de ces différents phénomènes a été caractérisée et les bilans énergétiques menés ont permis d'estimer la dissipation mécanique en fonction des conditions d'essais et de la densité initiale du matériau. Les résultats de ces travaux constituent une base de données expérimentale pour l'identification de paramètres constitutifs et l'enrichissement de lois de comportement
This PhD thesis deals with the full mechanical and thermomechanical characterization of thermoplastic polyurethane, in its compact and foam states, dedicated to antivibratory systems for automotive. This characterization has been carried out by using quantitative imaging techniques, especially infrared thermography. From a mechanical point of view, the dependency of the different phenomena involved in the material deformation - Mullins effect, mechanical hysteresis, residual deformation and volume change - on the initial density and loading rate has been established. The thermal and calorimetric signature of these phenomena has been characterized and the mechanical dissipation was estimated from energy balances. The results obtained provide an experimental database for the identification of constitutive parameters and the enrichment of behavior laws

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Abdessalam, Hichem. "Modélisation thermo-rhéo-cinétique, simulation numérique et caractérisation expérimentale du procédé de moussage du polyuréthane." Thesis, Reims, 2015. http://www.theses.fr/2015REIMS004.

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Abstract:

Avec l'augmentation de l'utilisation des mousses polyuréthanes dans l'industrie automobile et la complexité des formes des pièces, plusieurs défauts de production qui influent sur la qualité des produits finaux peuvent apparaître. L'utilisation des outils numériques pour la simulation du procédé de moussage du polyuréthane est une solution pour prédire le comportement de la mousse pendant le remplissage du moule et détecter les défauts à l'avance. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse avaient pour objectif de modéliser et de simuler le procédé de moussage du polyuréthane. Des modèles prenant en compte les deux principales réactions chimiques de la formation du polyuréthane, l'effet exothermique de ces réactions ainsi que le couplage thermo-rhéo-cinétique caractérisant ce procédé ont été proposés. Ces modèles ont été implémentés dans le logiciel NOGRID-points basé sur une méthode sans maillage (FPM) qui donne plus de flexibilité en termes de simulation des écoulements à surface libre. Une technique d'identification inverse qui permet de minimiser l'écart entre les résultats numériques et les résultats expérimentaux obtenus suite à un travail expérimental de caractérisation a permis de déterminer les paramètres des modèles utilisés. Les résultats numériques ont été validés en réalisant des incomplets avec un sous-système de forme simple et un moule d'une pièce industrielle de forme complexe. Cette validation a consisté à comparer les positions des fronts de la mousse obtenues expérimentalement avec celles obtenues numériquement. Nous avons également proposé une prédiction de certaines caractéristiques acoustiques de la mousse en se basant sur les résultats de la simulation numérique du moussage et un modèle semi-phénoménologique
With the increasing use of polyurethane foam in the automotive industry and the complexity of the shapes of the parts, several production defects that affect the quality of the final products may occur. The use of numerical simulation tools is a valuable method to control the mold filling during the foaming process and to detect defects at an early stage. In this context, this work aimed to model and to simulate the polyurethane foaming process. Models taking into account the two main chemical reactions of the formation of polyurethane, the exothermic effect of these reactions as well as the thermo-rheo-kinetic coupling characterizing this process have been proposed. These models have beenimplemented in the software NOGRID-points based on a meshless method (FPM) which gives more flexibility in terms of simulation of free surface flows. The parameters of the used models were identified by an inverse analysis method which minimizes the difference between the numerical and the experimental results obtained by an experimental characterization work. The numerical resultswere validated by carrying out a set of short shot foams using a panel mold cavity and an automotive underlay carpet cavity. The validation was to compare the flow front positions obtained experimentally with the numerical ones. We have also proposed a prediction of some acoustic foam characteristics based on the results of the numerical simulation of the foaming process and a semiphenomenological model

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Primel, Antoine. "Étude du comportement d'un mélange de fluide supercritique et de polyuréthane thermoplastique pour une application de pièces automobiles." Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS378.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d’étudier le comportement d’un mélange de fluide supercritique(diazote ou dioxyde de carbone) et de polyuréthane thermoplastique àl’état fondu lors de la mise en œuvre de butée d’attaques d’amortisseurs par le procédé d’injection Mucell®. Dans un premier temps, l’état de l’art a été développé dans une synthèse bibliographique qui a permis de décrire les principaux phénomènes intervenants lors de la transformation d’un mélange de fluide supercritique et de polymère en mousse micro-cellulaire. Puis, une étude à l’échelle laboratoire a permis de caractériser et de modéliser le comportement d’un polyuréthane thermoplastique mis en contact avec un fluide supercritique et de déduire les caractéristiques et les comportements essentiels à la compréhension des différents phénomènes rencontrés dans le procédé de mise en œuvre (diffusion, solubilité, nucléation...). Enfin, la dernière partie de ces travaux concerne la mise en application des connaissances précédemment acquise sur les moyens industriels dans le but de d’analyser et de stabiliser le moussage micro-cellulaire généré
The aim of this thesis is to study the behavior of a supercritical fluid (nitrogen or carbon dioxide) and thermoplastic polyurethanemeltmix during the production of jounce bumpers by the MuCell® injection molding process. First of all, the state of the art was developed in a literature review which allowed to describe the main phenomena that occur during processing of a mixture of supercritical fluid and polymer in microcellular foam. Then, a study at the laboratory scale allowed to characterize and model the behavior of a thermoplastic polyurethane in contact with a supercritical fluid and deduct the characteristics and behaviors essential to the understanding of various phenomena encountered during the process(diffusion, solubility , nucleation...). Finally, the last part of this work concerns the implementation of previously acquired knowledge on industrial means in order to analyze and stabilize the generated microcellular foam

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Cerdan, Florent. "Etude du vieillissement hydrique et des effets de couplages hygro-thermo-mécaniques sur le comportement d'une mousse polyuréthane renforcée par des fibres de verre au sein d'une membrane Mark III." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0028/document.

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Abstract:

L’isolation des cuves des méthaniers, utilisant la technologie de membrane MarkIII, est garantie par l’agencement de barrières thermiques réalisées à l’aide de blocs de mousse polyuréthane renforcée. La membrane est dimensionnée pour résister aux diverses sollicitations mécaniques et thermiques de service. De plus, dans le cadre de l’étude de scénarios de sécurité critiques, il doit être démontré que l’occurrence d’un évènement rare de type pénétration d’eau, n’engendre pas de dommages sévères des composants de la membrane.L’objet de ce travail est d’étudier le comportement de la mousse polyuréthanne renforcée par des fibres de verre en immersion afin d’aider à une meilleure compréhension des mécanismes de diffusion et de l’impact de la pénétration de l’eau sur les propriétés du matériau.La mise en place d’essais de sorption à température ambiante, suivant trois conditionnements « libre », « bloqué » et « couplé » a permis d’identifier respectivement une loi de gonflement, une loi de chargement et une loi d’endommagement.En conditionnement « libre », l’architecture cellulaire et les positionnements de fibres de verre dans les plans XY induisent un couplage hygro-mécanique anisotrope. Le gonflement de la direction Z, joue un rôle très important sur les niveaux de solubilité de l’eau.En conditionnement « bloqué », le blocage du déplacement des faces perpendiculaires à la direction Z induit une augmentation du niveau de contrainte interne en fonction de la progression du front de pénétration.En conditionnement « couplé », l’enchaînement d’un vieillissement hydrique et d’un vieillissement cryogénique engendre un endommagement, dont le degré est proportionnel au niveau de gonflement de la structure cellulaire.L’impact de ces différents conditionnements sur la durabilité des propriétés mécaniques du matériau a été évalué
The insulation of containment membrane of liquid natural gas carrier using the MarkIII membrane system, consists of load-bearing system made of panels in glass fiber reinforced polyurethane foam. The membrane is designed to resist to mechanical and thermal service load cases. As stated by IGC code regulation, and more specifically in some critical safety scenario, it has to be demonstrated that the cargo containment system will keep its integrity and main functions when subjected to water leakage through the inner hull wall (ballast).The challenge of this study is to appreciate the behavior of the reinforced polyurethane foam in immersion, which could widen the understanding of both water diffusion mechanisms and the impact of water penetration on the properties of the material.The setting up of water sorption tests at ambient temperature, according to three conditioning "free", "blocked" and "coupled" has allowed to identify a swelling law, a loading law and a damage law.In "free" conditioning, the cellular structure and the orientation of glass fibers in XY planes induce an anisotropic hygro-mechanical coupling. The swelling of Z direction has an important impact on the water solubility levels.In "blocked" conditioning, the blocking of the displacement of the faces perpendicular to the Z direction induces an increase in the internal stress levels as a function of the progression of the penetration front. In "coupled" conditioning, the sequence of the water aging and the cryogenic aging causes several damages. The damage degree is proportional to the hygroscopic swelling level of the cellular structure.The impact of these different conditionings on the durability of the material mechanical properties has been evaluated

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Larochette, Mathieu. "Mousses de polymères : étude des procédés de synthèse et de mise en forme." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3016.

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Abstract:

En raison de leurs propriétés : légèreté, isolation phonique et thermique, résistance aux chocs. . . Les mousses de polymères sont omniprésentes dans notre société. Dans ce travail, nous nous intéressons à l'élaboration de deux types de matériaux : les mousses de polyuréthanne et les mousses de polystyrène extrudées. Dans le cas du polyuréthanne, il existe un couplage fort entre la cinétique de polymérisation et l'expansion de la mousse. Pour le polystyrène, nous montrons que la formation de la mousse par un procédé d'extrusion est convenablement modélisée par une approche basée sur la théorie des distributions des temps de séjour. Nous avons tenté de relier l'anisotropie de morphologie d'une mousse à son anisotropie thermique en employant une approche expérimentale et numérique. Nous constatons que l'anisotropie de morphologie d'une mousse industrielle ne permet pas d'observer une anisotropie de champ de température
Polymer foams are used for many applications thanks to their properties: lightness, insulation, impact resistance. . . In this work, we studied the elaboration of two kind of materials: polyurethane foam and extruded polystyrene foam. In the case of polyurethane, the correlation between the kinetic of polymerization and the foaming is important. For the polystyrene, we shown that the residence time distribution theory modelize properly the extrusion process. We found a relationship between the structural anisotropy and the thermal anisotropy coupling an experimental and a numerical approaches. The morphological anisotropy observed on industrial foam does not permit to observe the anisotropy of temperature field

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Cuve, Léon. "Synthèse et caractérisation de polyuréthannes à séquences polybutadiène hydrogéné." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0019.

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Abstract:

[Mise au point et caractérisation de polyuréthannes segmentes pour l’électronique à base de polybutadiène hydrogéné. La différence entre blocs souples et rigides en fait de bons modèles. L’étude de produits amorphes permet de comprendre la structure biphasée et l'influence des traitements thermiques. L’étude des produits semi-cristallins obtenus dans diverses conditions de synthèse, permet de déterminer l'influence de l'apparition de la séparation de phases en cours de polymérisation. Les difficultés de mise en œuvre dues a la non miscibilité des réactifs sont résolues par l'adjonction de copolymères émulsifiants. ]

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Saetung, Anuwat. "Preparation of polyurethane foams from hydroxytelechelic oligoisoprenes obtained by controlled degradation of natural rubber : study of their physico-mechanical, thermal, and acoustic properties." Le Mans, 2009. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2009/2009LEMA1006.pdf.

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Abstract:

Les mousses de polyuréthane constituent les matériaux polyuréthane les plus largement étudiés et utilisés pour de nombreuses applications telles que l'ameublement, l'automobile, l'isolation thermique et phonique. Les composés hydroxylés couramment utilisés pour la production des mousses de polyuréthane sont des produits issus de la pétrochimie (polyols à base de polyesters ou de polyéthers). Ces produits ont le désavantage d'être issus de sources non renouvelables pouvant provoquer des pollutions de l'environnement et risquant de se tarir à court terme. Le caoutchouc naturel constitue un matériau de base pour la synthèse des polyuréthanes particulièrement intéressant en tant que matériau issu d'une source renouvelable abondante, avec des propriétés mécaniques intéressantes et une structure chimique facilement modifiable. Dans ce travail, un nouveau caoutchouc naturel hydroxytéléchélique (HTNR) de fonctionnalité 2 a été obtenu par l'intermédiaire de réactions contrôlées d'époxydation et de clivage du caoutchouc naturel, suivies d'une réduction sélective des oligoisoprènes carbonyltéléchéliques obtenus. Ces HTNR de différentes masses molaires (1000-3400 g mol-1), ont été obtenus de façon reproductible et avec des rendements élevés. Des modifications chimiques de ces HTNR ont été effectuées par époxydation (10-35% EHTNR), hydrogénation et réactions d'ouverture des oxiranes. Les différentes microstructures de ces oligomères ont été caractérisées par FT-IR, RMN, SEC et MALDI-TOF MS. Leurs propriétés thermiques ont été déterminées par TGA et DSC. Des mousses de polyuréthane ont été préparée à partir d'HTNR et d'EHTNR de différentes masses molaires et de différents taux d'époxydation en une étape. Les structures chimiques, les caractéristiques physiques des mousses, leurs propriétés mécaniques, thermiques et acoustiques ont été déterminées et comparée à celles des mousses de polyuréthane analogues synthétisées à partir de polyols commerciaux. Les mousses de polyur‚thane à base d'HTNR ont une structure de cellules ouvertes de dimensions 0,38 à 0,47 mm. Les propriétés mécaniques varient selon les masses molaires des oligomères hydroxytéléchéliques : les mousses de polyuréthane issues d'HTNR1000 présentent des forces d'élongation et de compression supérieures à celles de leurs homologues commerciaux, mais l'élongation à la rupture est plus faible. Les mousses à base d'HTNR3400 présentent les meilleures propriétés élastiques. Pour la série des mousses à base d'EHTNR, les forces d'élongation et de compression augmentent avec l'augmentation des taux d'époxydation. Les mêmes résultats sont observés avec des quantités croissantes de butane-1,4-diol. Pour ce qui concerne les propriétés thermiques, les mousses de polyuréthane à base d'HTNR présentent une meilleure flexibilité à basse température que leurs homologues à base de polyols commerciaux. De plus, elles présentent d'excellentes propriétés d'absorption acoustique
Polyurethane foam (PUF) is the largest of polyurethane materials widely studied and used in many applications such as furniture, automobile, insulation, acoustic absorber. Hydroxyl compounds currently used in the production of PUF are petrochemical products (polyester and polyether polyols). However, they have some disadvantages as they are non-renewable resources, they may cause environmental pollution, and they tend to be exhausted in the near future. Natural rubber (NR) is an interesting choice to use as a starting material in PUF synthesis, due to the fact that they are renewable source, abundant polymer and they have good mechanical properties and are easy to chemically modify. In this work, a new hydroxytelechelic natural rubber (HTNR) having a hydroxyl functionality of 2 was successfully performed via controlled epoxidation and cleavage of natural rubber, following by a selective reduction reaction of the obtained carbonyltelechelic oligoisoprenes. These HTNR with different molecula r weights (1000-3400 g mol-1) were reproducible obtained with high yields. Chemical modifications on HTNR were performed by epoxidation (10-35%, EHTNR), hydrogenation and oxirane opening reactions. The different microstructures of these oligomers were evidenced by the characterization techniques FT-IR, NMR, SEC and MALDI-TOF MS. Their thermal properties were also investigated by TGA and DSC. Polyurethane foams were successfully prepared from a renewable source, HTNR with different molecular weights and EHTNR having a variation of epoxide content, by one shot technique. The chemical structure and cell structure as well as physico-mechanical, thermal and acoustic properties were characterized to compare with commercial polyol analogues. It was investigated that the obtained HTNR based foams are open cell structures and have cell dimensions between 0. 38 and 0. 47 mm. Concerning, physico-mechanical properties, HTNR1000 based foam exhibits higher tensile and compressive strengths than commercial polyol analogue, but the elongation at break is lower. However, HTNR3400 based foam shows the best for elastic properties. In series of EHTNR based foams, the tensile and compressive strengths give a trendy increasing with increasing the epoxide content. Same results were observed with increasing amount of 1,4-butanediol. For thermal properties, HTNR based foams show better low temperature flexibility than that based on commercial polyol. Moreover, HTNR based polyurethane foams give an excellent acoustic absorber

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Jmal, Hamdi. "Identification du comportement quasi-statique et dynamique de la mousse de polyuérathane au travers de modèles de mémoire." Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01017088.

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Abstract:

La mousse de polyuréthane est un matériau cellulaire caractérisé par un spectre de propriétés mécaniques intéressant : une faible densité, une capacité à absorber l'énergie de déformation et une faible raideur.Elle présente également des propriétés telles qu'une excellente isolation thermique et acoustique, une forte absorption des liquides et une diffusion complexe de la lumière. Ce spectre de propriétés fait de la mousse de polyuréthane un des matériaux couramment utilisés dans de nombreuses applications phoniques, thermiques et de confort. Pour contrôler la vibration transmise aux occupants des sièges, plusieurs dispositifs automatiques de régulation et de contrôle sont actuellement en cours de développement tels que les amortisseurs actifs et semi-actifs. La performance de ces derniers dépend bien évidemment de la prédiction des comportements de tous les composants du siège et en particulier la mousse. D'une façon générale, il est indispensable de modéliser le comportement mécanique complexe de la mousse de polyuréthane et d'identifier ses propriétés quasi-statique et dynamiques afin d'optimiser la conception des systèmes incluant la mousse en particulier l'optimisation de l'aspect confort. Dans cette optique, l'objectif principal de cette thèse consiste à implémenter des modèles mécaniques de la mousse de polyuréthane fiables et capables de prévoir sa réponse sous différentes conditions d'essais. Dans la littérature, on retrouve les divers modèles développés tels que les modèles de mémoire entier et fractionnaire. L'inconvénient majeur de ces modèles est lié à la dépendance de leurs paramètres vis-à-vis des conditions d'essais, chose qui affecte le caractère général de leur représentativité des comportements quasi-statique et dynamique de la mousse polyuréthane. Pour pallier à cet inconvénient, nous avons développé des modèles qui, grâce à des choix judicieux de méthodes d'identification, assurent une représentativité plus générale des comportements quasi-statique et dynamique de la mousse polyuréthane. En effet, nous avons démontré qu'on peut exprimer les paramètres dimensionnels des modèles développés par le produit de deux parties indépendantes ; une regroupant les conditions d'essais et une autre définissant les paramètres adimensionnels et invariants qui caractérisent le matériau. Ces résultats ont été obtenus à partir de plusieurs études expérimentales qui ont permis l'appréhension du comportement quasi-statique (à travers des essais de compression unidirectionnelle) et dynamique (à travers des tests en vibration entretenue). La mousse, sous des grandes déformations, présente à la fois un comportement élastique non linéaire et un comportement viscoélastique. En outre, une discrimination entre les modèles développés particulièrement en quasi-statique a été effectuée. Les avantages et les limites de chacun y ont été discutés.

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Hubert, Franck. "Valorisation chimique de déchets polyéthylènetéréphtalate en matériaux polyuréthane pour l'isolation thermique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0482.

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Abstract:

Des mousses polyuréthane rigides et polyisocyanurate sont préparées à partir de polyols obtenus par glycolyse de déchets de polyéthylènetéréphtale. Elles ont pour application l'isolation thermique. Ce travail se déroule en deux étapes. L'influence de la composition du milieu réactionnel et des paramètres de procédés sur les propriétés physico-chimiques des polyols a été étudiée : masse molaire, distribution des masses molaires, viscosité, stabilité au stockage, compatibilité avec les agents porogènes, coût des matières premières. Les effets de la proportion des restes glycoliques incorporés dans les chaînes polyesterdiol sur la stabilité au stockage du polyol et des quantités des restes diacide sur la viscosité du polyol sont montrés. Grâce à ces connaissances, un polyol, de composition définie en fonction des propriétés souhaités, est préparé. Dans un deuxième temps, des mousses polyuréthane rigides (PUR-index 110), polyuréthne/polyisocyanurate (PUR/PIR-index 190) et polyisocyanurate (PIR-index 250) sont fabriquées, endéterminant des compositions optimum (pour chacun des matériaux), par la méthodologie des plans d'expériences. A partir d'une gamme de polyols de compositions différentes, nous obtenons des mousses de bonne qualité. Un ajout de 0 à 15% de glycérol, suivant le matériau, suffit pour obtenir un excellent pourcentage de variation dimensionnelle de la mousse. Nous obtenons des mousses caractérisées par un très bon maintien des propriétés pendant des tests de vieillissement.

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Testouri, Aouatef. "Highly structured polymer foams from liquid foam templates using millifluidic lab-on-a-chip techniques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00771862.

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Abstract:

Polymer foams belong to the solid foams family which are versatile materials, extensively used for a large number of applications such as automotive, packaging, sport products, thermal and acoustic insulators, tissue engineering or liquid absorbents. Composed of air bubbles entrapped in a continuous solid network, they combine the properties of the polymer with those of the foam to create an intriguing and complex material. Incorporating a foam into a polymer network not only allows one to use the wide range of interesting properties that the polymer offers, but also permits to profit from the advantageous properties of foam including lightness, low density, compressibility and high surface-to-volume ratio. Generally, the properties of polymer foams are strongly related to their density and their structure (bubble size and size distribution, bubble arrangement, open vs closed cells). Having a good control over foam properties is thus achieved by first controlling its density and structure.We developed a technique in which solid foams are generated essentially in a two-step process: a sufficiently stable liquid foam with well-controlled structural properties is generated in a first step, and then solidified in a second one. With such a two-step approach, the generation of solid foams can be divided into a number of well-separated sub-tasks which can be controlled and optimised separately. The transition from liquid to solid state is a sensitive issue of a great importance and therefore needs to be controlled with sufficient accuracy. It is essentially composed of three key steps: foam generation, mixing of reactants and foam solidification and requires the optimisation of foam stability in conjunction with an appropriate choice of both foaming time and solidification time. Furthermore, a good homogeneity of the polymer foam calls for a good mixing of the different reactants involved in the foaming and the polymerisation.A particularly powerful demonstration of the advantages of this approach is given by solidifying monodisperse liquid foams generated using millifluidic technique, in which all bubbles have the same size. In a liquid foam, equal-volume bubbles self-order into periodic, close-packed structures under gravity or confinement. As such, monodisperse foams provide simultaneous control over the size and the organisation of the pores in the final solid with an accuracy which is expected to give rise to a better understanding of the structure-property relationship of porous solids and to the development of new porous materials.We therefore aim to explore the new spectrum of properties, which polymer foams offer when we introduce an ordered structure into them since the most widely used polymer foams nowadays have disordered structures. The goal of our study is to demonstrate the feasibility of this two-step approach for different classes of polymers, including biomolecular hydrogel, superabsorbent polymer and polyurethane.For the generation of the structured polymer foams we use Lab-on-a-Chip technologies which allow the "shrinking" of large-scale set-ups to micro/millimetic scale. It permits also to perform "flow chemistry" in which the various liquid and gaseous ingredients of the foam are injected and mixed in a purpose-designed network of the micro- and millifluidic Lab-on-a-Chip. We adjust this approach according to the requirements of each polymer system, i.e. the foaming and the mixing techniques are chosen to fit the properties of each system, and can be exchanged to fit the properties of the studied systems.

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Galland, Geneviève. "Perméabilité et diffusion des gaz à travers les membranes de polyurethanne : relations propriétés-structure." Lyon, INSA, 1985. http://www.theses.fr/1985ISAL0017.

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Abstract:

Cette étude vise à fournir les données de base permettant d'établir les relations entre la structure des polyuréthannes {en abrégé PUR) et les propriétés de transport des gaz à travers ces PUR. Dans ce but, nous avons synthétisé des PUR 11 modèles 11 de rigidité croissante. Étant donné leur nature hétérophasée, la caractérisation structurale est axée sur l'analyse calorimétrique différentielle qui permet de déterminer la fraction volumique des phases souple et rigide ainsi que leur composition. La zone d'inversion de phase confère au matériau des propriétés particulières : meilleur taux de séparation de phase, groupements N-H presque totalement liés par liaisons hydrogène à la température ambiante, … Les mesures des coefficients de perméabilité P et de diffusion D sont effectuées sur un appareillage construit au laboratoire, utilisant un capteur absolu de pression. Le coefficient de solubilité S est obtenu à partir de P et D. Les expériences à température variable donnent les énergies d'activation et la chaleur de dissolution. La diffusion est supposée se produire essentiellement dans la phase souple. Le coefficient de diffusion est relié d'une part à la fraction volumique de la phase rigide qui augmente le chemin de diffusion par un facteur de tortuosité, d'autre part à la mobilité de la phase souple qui varie dans le même sens que la masse molaire de la séquence souple. Le logarithme du coefficient de solubilité augmente linéairement avec la température critique des gaz diffusants. Les valeurs obtenues sont utilisées pour effectuer un calcul de la variation des pressions partielles des gaz dans les alvéoles des PUR cellulaires. Après avoir confronté calculs et expériences, nous formulons l'hypothèse que l'absorption du Fréon 11 dans la masse du PUR joue un rôle important dans sa diminution de pression partielle dans les alvéoles.

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Cornille, Adrien. "Substitution des Isocyanates dans les Polyuréthanes pour l’Elaboration de Matériaux Adhésifs et Expansés." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2016. http://www.theses.fr/2016ENCM0010/document.

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Abstract:

A l'heure actuelle, de nombreuses entreprises commercialisent des matériaux polyuréthanes pour diverses applications. Le polyuréthane se place au sixième rang des polymères les plus produits au monde. Néanmoins, ces matériaux sont préparés à partir de monomères dangereux : les isocyanates. Ces derniers sont toxiques ou même parfois CMR (Cancérigène, Mutagène, Reprotoxique) et représentent un danger pour l'environnement, le formulateur et l'utilisateur. Pour protéger leurs employés et consommateurs et dans le cadre de la législation REACH, Bostik et Arkema, les deux entreprises du consortium CYRRENAS financé par l’Agence Nationale de la Recherche, visent à substituer les isocyanates dans les polyuréthanes et ainsi former des matériaux Non-Isocyanate PolyUrethane (NIPU). Parmi les différentes voies d’accès aux NIPUs, la voie novatrice carbonate cyclique/amine a été envisagée afin de synthétiser des matériaux polyhydroxyuréthanes (PHU). Une étude approfondie par des analyses spectrométriques (RMN) et thermiques (DSC) sur des réactions modèles entre des mono-carbonates cycliques et des mono-amines ont permis de mettre en évidence les paramètres influençant la réactivité ainsi que les limitations de cette technologie. Ce manuscrit s’intéresse également à l’élaboration de matériaux PHU, à leurs propriétés mécaniques, thermomécaniques et d'adhésion sur différents supports. Le polyuréthane est également très largement employé sous forme de mousses flexibles et rigides qui représentent 2/3 du marché mondial des matériaux polyuréthane. Dans cette optique, les premières mousses PHUs ont été élaborées et caractérisées. Enfin, dans le but de pallier la limitation de la synthèse des PHUs, une nouvelle approche de formulation de matériaux a été mise au point à partir de pré-polymères amino-téléchéliques contenant des groupements hydroxyuréthanes et des extendeurs de chaîne bio-sourcés. Les matériaux résultant de cette formulation sont appelés H-NIPUs
Polyurethane ranks as the sixth most produced polymer in the world. Nevertheless, these materials are obtained from harmful monomers: isocyanates. Isocyanates are toxic and sometimes CMR (Carcinogenic, Mutagenic, Reprotoxic) and represent a danger for the environment, the formulator and the final user. To protect their employees and consumers and in the context of the REACH regulation , Bostik and Arkema, the two companies of the consortium CYRRENAS funded by the Agence Nationale de la Recherche, target the substitution of isocyanates in polyurethanes and thus the production of Non-Isocyanates Polyurethane (NIPU) materials. Among the different access routes to NIPUs, the innovative cyclic carbonate/amine way was considered in order to synthesize polyhydroxyurethane (PHU) materials. A detailed study by spectrometric (NMR) and thermic (DSC) analyses on model reactions between mono-cyclic carbonates and mono-amines allowed to bring to light the parameters influencing the reactivity as well as the limitations of this technology. This manuscript also focuses on the elaboration of flexible and rigid PHU materials, on their thermal, mechanical, thermomechanical and adhesive properties on different substrates. The polyurethane is also very largely employed in flexible and rigid foams which represent 2/3 of the worldwide market. In this context, the first PHU foams were synthesized and thermally and mechanically characterized. Finally, with the objective to circumvent the limitations of the PHU synthesis, a new approach for the formulation of polyurethanes without isocyanates was developed from aminotelechelic prepolymers containing hydroxyurethane moieties and biobased epoxidized compounds used as chain extenders. The materials resulting from this formulation are called H-NIPUs

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Coelho, Da Silva Mercês. "Contribution à l'étude des composites à base de fibres de cellulose." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0143.

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Abstract:

Ce travail de thèse traite de la caractérisation de différents sous-produits, d’une usine de pâte à papier, obtenus à partir d’eucalyptus et leur possible valorisation, comme matière première fibreuse. Ces trois résidus ont été caractérisés en terme de leur composition chimique, propriétés thermiques, structurales et morphologiques. Les résultats obtenus indiquent que ces déchets industriels peuvent être potentiellement utilisés comme matière première dans des applications à base de fibre. Ensuite, des mousses de polyuréthanes rigides (RPU) ont été préparées et les matériaux cellulaires obtenus ont été. L’introduction des fibres dans les mousses RPU n’a pas altéré leur stabilité thermique. L’utilisation des fibres de cellulose comme agent de renfort a augmenté leur résistance mécanique, propriétés d’isolation thermique et leur vitesse de biodégradation
This dissertation is a contribution of scientific knowledge on the characteristics of several by-products from a bleached eucalyptus kraft pulp mill and their possible valorisation as fibrous raw materials. The structural, thermal, and morphological investigations of these raw materials were carried out and the results obtained indicate that these industrial wastes can be used as potential raw materials in fiber-based applications. The introduction of the fibres into RPU did not alter their thermal stability, but enhanced their density. The use of cellulose fibres as reinforcing phase increased the resistance to compression of the resulting foam, enhanced their thermal insulation performances and their biodegradation rate

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Duquesne, Sophie. "Etude des procédés d'ignifugation de substrats polymères par revêtements intumescents : application aux polyuréthanes." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-Duquesne.pdf.

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Abstract:

Cette étude s'intéresse aux procédés d'ignifugation de substrats polymères par application de revêtements intumescents. Elle porte plus particulièrement sur l'ignifugation d'une mousse rigide de polyuréthane (PU) obtenue par application d'un revêtement constitué d'un liant PU et d'un additif "retard au feu" (RF). L'évaluation des propriétés RF de la mousse revêtue prouve l'intérêt de l'ajout de polyphosphate d'ammonium (APP) ou de graphite expansible (EG) dans le revêtement. Une approche de la toxicité des effluents gazeux émis sous différentes conditions de dégradation montre une réduction de l'émission de gaz toxiques (en particulier CO et HCN) dans le cas des revêtements ignifugés. L'étude du mécanisme de la dégradation et de la carbonisation des différents revêtements permet de mieux comprendre le mode de protection au feu des deux additifs étudiés. Pour le système PU/APP, des interactions additif / polymère conduisant à la formation d'un résidu stable à haute température sont mises en évidence. Ce phénomène n'est pas observé pour la formulation PU/EG. Une approche chimique du processus de carbonisation des revêtements PU, PU/APP et PU/EG montre qu'en présence d'APP, une structure phosphocarbonée stable se forme et que le processus de carbonisation inclut des mécanismes radicalaires
Concernant le système PU/EG, une faible modification du processus de carbonisation naturelle du PU est observée. La caractérisation du processus de carbonisation, menée selon une approche physique met en évidence une aptitude à la déformation de la structure carbonée formée par dégradation du revêtement PU/APP. Aucours d'un incendie, cette structure va donc se déformer plutôt que de se fissurer et ainsi permettre un maintien des performances RF. Dans le cas du système PU/EG, l'épaisseur importante, la faible densité et, comme il est possible de le supposer la faible conductivité thermique du bouclier intumescent permettent de comprendre le mode d'action de l'EG

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Denay, Anne-Gaëlle. "Mécanismes et tenue mécanique long-terme de mousses polyuréthanes pures et renforcées aux températures cryogéniques." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740110.

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Abstract:

Le cadre général de l'étude concerne la tenue en fluage long-terme de mousses polyuréthane utilisées dans la paroi de cuves de méthaniers. Le comportement mécanique en compression monotone, fluage sous faible contrainte et analyse mécanique dynamique (DMA), a donc été caractérisé jusqu'aux températures cryogéniques (-170°C) sur mousses polyuréthanes renforcées ou non par du mat de fibres de verre. Le premier objectif était de caractériser la réponse et les mécanismes activés à basse température. L'endommagement induit par le fort refroidissement des échantillons affecte les tout premiers stades de déformation en compression, variablement selon la taille d'échantillon. Les micrographies et observation tomographiques post-mortem ne mettent pas en évidence d'endommagement flagrant. Une déformation de fluage en partie recouvrable est également observée. Le second objectif était de réfléchir à une méthode de prédiction de la tenue long terme en fluage par équivalence temps-température en DMA. Les différentes transitions rencontrées entre -170°c et la transition vitreuse ont donc été analysées, de même que la représentativité des petits échantillons utilisés dans ce dispositif. L'effet de taille n'as pas d'effet sur la cinétique de fluage, qui peut donc être obtenue dans le dispositif de DMA. Les résultats obtenus en DMA multifréquence n'ont cependant pas permis de construire de courbe maîtresse. Cette approche n'apparaît pas la plus convaincante pour prédire le comportement en fluage sous faible contrainte et à long terme de ces mousses.

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Pradel, Pierre. "Etude de la compaction dynamique de mousses polymères : Expériences et modélisation." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0035/document.

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Abstract:

Les mousses polymères trouvent de nombreuses applications industrielles en tant qu’isolants thermiques, matériaux de structuration ou atténuateurs de choc. En effet, il s’agit de matériaux légers, possédant un excellent rapport masse / rigidité, et demandant de faibles coûts de production.Une des applications envisagées par le CEA est la protection de structures face à des chargements mécaniques générés lors d’irradiations laser ou lors d’impacts de débris micrométriques.L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer la capacité d’atténuation d’une mousse expansée en polyuréthane rigide et d’une mousse syntactique à matrice époxy face à des sollicitations dynamiques extrêmement rapides (> 106 s−1) et intenses (> 10 GPa). Des essais quasi-statiques de compression / décompression et des expériences dynamiques ont ont été réalisés pour analyser le comportement de ces deux mousses pour des vitesses de déformation allant de 10−3 à 106 s−1. L’analyse des résultats expérimentaux montre que ces mousses polymères ont une phase de comportement élastique suivie d’une phase de compaction conduisant à des déformations irréversibles importantes. Les seuils de compaction sont estimés à 9 MPa pour la mousse polyuréthane et 30 MPa pour la mousse époxy en régime quasi-statique, et à 21 MPa pour la mousse polyuréthane et 72 MPa pour la mousse époxy lorsque la vitesse de déformation dépasse 104 s−1. Deux modèles physico-numériques sont développés pour représenter le comportement macroscopique de ces mousses à de telles vitesses de déformation. Les paramètres sont identifiés à partir des résultats d’expériences de compression dynamique (lanceur `a gaz, générateur de pression magnétique). La validité des modèles est testée en comparant les profils de vitesse calcul´es à l’aide d’un code dynamique explicite et les profils de vitesse mesurés lors des expériences. Ces modèles sont ensuite utilisés pour analyser les résultats obtenus lors d’expériences d’irradiation par faisceau d’électrons et de choc laser. Nous démontrons ainsi que les mousses polymères étudiées ont une forte capacité d’atténuation et que les modèles proposés sont valides à grande vitesse de déformation
Polymeric foams are widely used in many industrial applications as thermal insulators, structural materials or shock mitigators. Indeed, they are light weight materials with an excellent weight /stiffness ratio and low production costs. One of the applications which interests the CEA is the protection of structures against mechanical loadings generated by laser irradiation or high velocity impact of small debris.The main objective of this PhD thesis is to investigate the mitigation capability of an expanded polyurethane foam and an epoxy syntactic foam against extremely fast (> 106 s−1) and intense(> 10 GPa) dynamic loadings. Cyclic quasi-static tests and dynamic experiments have been performed to investigate the behavior of these two foams for strain rates ranging from 10−3 to 106 s−1. Analysis of the experimental results shows that these polymeric foams have an elastic behavior phase followed by a compaction phase with significant permanent sets. Compaction thresholds are about 9 MPa for the polyurethane foam and 30 MPa for the epoxy foam under quasi-static loadings and around 21 MPa for the polyurethane foam and 72 MPa for the epoxy foam for strain rates above 104 s−1.Two porous compaction models are developed to represent the macroscopic behavior of these foams for such strain rates. The parameters are identified from the results of dynamic compression experiments (gas gun, low inductance generator). The validity of the models is tested by comparing calculated velocity profiles with an explicit hydrocode and velocity profiles measured during the experiments. These models are then used to analyze the results obtained with electron beam irradiation and laser-driven shock experiments. We demonstrate that the studied polymeric foam shave high mitigation capabilities and that the models are valid for high strain rates

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Haji, Esmaili Shabnam. "Application des mousses alvéolaires en photocatalyse : étude de la dégradation du méthanol." Strasbourg, 2011. http://www.theses.fr/2011STRA6092.

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Abstract:

Au cours de ces dernières décades, la qualité de l’eau et de l’air est en train de diminuer ce qui représente une menace sérieuse pour toutes les espèces vivantes. La prise de conscience des problèmes liés à l’environnement a induit une forte croissance dans le domaine des recherches scientifiques et commerciales pour développer de nouveaux procédés efficaces peu onéreux en vue d’améliorer la qualité de l’eau et de l’air. Les processus d’oxydation avancée (AOP), et en particulier la photocatalyse basée sur l’utilisation du dioxyde de titane (TiO2), sont considérés comme une véritable avancée par rapport aux techniques classiques de purification. Un des premiers objectifs de ce travail est de comparer deux types de réacteurs photocatalytiques de configuration toute à fait différente dans la dégradation du méthanol en phase vapeur. Un réacteur agissant en mode « lit léché » et un réacteur agissant en mode « lit traversé » à l’intérieur duquel est introduite une mousse alvéolaire comme support pour le TiO2. L’objectif principal est de choisir et de caractériser (voire élaborer) une mousse alvéolaire permettant d’obtenir des taux de dégradation de méthanol maximaux. Trois nouveaux supports ont été choisis : les mousses de polyuréthane, de carbone et de carbure de silicium beta. Tout d’abord les trois mousses ont été caractérisées. Parmi les principaux points étudiés, nous nous sommes intéressés aux phénomènes de perte de charge et de transmission de la lumière. La deuxième étape consistait à caractériser leurs fonctions de surface, notamment les fonctions oxygénées par spectrométrie XPS. La morphologie de cette surface a été observée par microscopie optique ou électronique. La surface spécifique de ces trois mousses a été mesurée. Le principal challenge consistait à optimiser la méthode de dépôt photocatalytique (TiO2-P25) sur ces trois mousses 3D alvéolaire et à s’assurer que la lumière traverse bien ce type de structure alvéolaire. Après optimisation du dépôt photocatalytique sur ces trois mousses, les réacteurs garnis de ces structures alvéolaires (mode en « lit traversé ») ont été utilisés pour la dégradation photocatalytique du méthanol en phase vapeur. [. . . ]
In recent decades, the gradual reduction of water and air quality has become a serious danger for all living species, among them human beings. Awareness of this environmental problem has led to a strong growth in the field of environmental scientific research and commercials equipment in order to develop new, efficient and not too expensive processes to improve the quality of water and air. Advanced oxidation process (AOP), particularly photocatalysis based on the utilization of titanium dioxide (TiO2), is considered as an advanced air and water purification technique in comparison with the other classical techniques. The first objective of this study is to compare two different configuration photocatalytic reactors for methanol degradation; seep-flow mode reactor, and traversed-flow mode reactor filled with 3D alveolar foams as a support of photocatalyst. The principal objective is to choose and characterize the most appropriate alveolar foam to obtain a maximum rate of methanol degradation. To achieve this goal, three new alveolar foams were chosen to be studied; polyurethane foam, carbon foam and beta silicon carbide foam. First of all the three foams were characterized, particularly focusing on the measurement of the pressure drop and light transmission through the foams. In the second step their functions on the surface, especially oxygen functions, were studied by XPS spectroscopy. Additionally, their surface morphology was observed by scanning electronic microscopy and transmission electron microscopy. Finally the specific surface of every foam sample was measured by BET method. The challenge was to optimize the method of photocatalyst deposition on the three alveolar foams and to assure that this process doesn’t cause any decrease in the transmission of light. After this optimization, the seep-flow mode reactor and traversed-flow mode reactor (filled with 3 dimensional alveolar foams covered with photocatalyst), were used for the degradation of Methanol vapor. The essential role of the type of the reactor and the nature of the foam, in the case of traversed-flow mode reactor, were observed with several experiments of methanol degradation. [. . . ]

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Youssef, Souhail. "Etude par tomographie X et modélisation par éléments finis du comportement mécanique des mousses solides." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0079/these.pdf.

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Abstract:

Les mousses constituent une classe de matériaux très importante de part leur champ d’application (allégement de structure, protection contre les chocs, isolation thermique et sonore, etc…) et leur poids économique qui se situe au niveau de l'aluminium ou du verre. Le besoin d'optimiser les performances et d'améliorer la sécurité nécessite que l'on ait une bonne connaissance de la relation entre leurs propriétés et leur microstructure. L'apparition de techniques expérimentales permettant de caractériser en 3D la répartition de la matière (tomographie X) puis son comportement sous sollicitations mécaniques (essais in situ), et la nécessité de mieux comprendre pour pouvoir optimiser ces matériaux, motivent les nouveaux outils présentés dans ce travail de thèse. Dans ce cadre général, l'objectif particulier de cette thèse est la compréhension des mécanismes qui interviennent lors de la déformation des mousses et le développement d'un outil de modélisation capable d'en rendre compte de manière prédictive. Le problème central auquel nous nous sommes attaqués est la décorrélation des rôles respectifs de la nature du matériau et de l'arrangement spatial de la phase solide. Notre démarche s'est scindée en deux parties. Une partie expérimentale dont le but est de caractériser mécaniquement et morphologiquement une mousse modèle de polyuréthane. Une partie modélisation qui vise à mettre au point un outil numérique capable de rendre compte de la structure réelle de la mousse. Les deux parties se rejoignent enfin pour valider la technique de modélisation à partir des observations expérimentales. Une foi validée, la technique de modélisation est appliquée à d'autres types de mousses et en particulier des mousses d'aluminium de faible densité à cellules ouvertes et fermées. La technique de modélisation est par la suite mise à profit pour étudier l’effet des propriétés du matériau solide sur le comportement des mousses à travers la variation des paramètres d'entrée des modèles étudiés ainsi que leur comportement sous d'autres modes de sollicitation que la compression notamment en traction, en torsion et sous chargement multiaxial
The mechanical properties of cellular materials are related to their micro-structure. In fact, macroscopic stresses are the consequence of stresses in the cell wall and struts and of stresses in the cell walls and struts and of the cell failure mechanisms. In the present work we perform tomography during in situ compression tests on different type of foams to inspect the 3D-microstructure and deformation mechanisms. We also present a method to transform large data images of actual microstructures into a tetrahedral mesh, which will be used to model the mechanical behaviour by the finite element method. We finally confront computation results and in situ observations to validate the model. X-ray Computed Micro Tomography (XRCMT) has been widely used recently as a non-destructive technique that gives picture of the interior of cellular solids. This allows studying architectural parameters and, when coupled with in situ loading tests, deformation mechanisms of foams. Local deformation mechanisms of closed cell foam have been studied during compression experimentally by X-Ray tomography and numerically by FEM. The presence of elastic buckling and plastic yielding of foam walls was observed. The combination of effective e modelling tools gives attractive opportunities to build sufficiently large data model to represent the foam structure. Once the modelling technique was validated, we use it to study the effect of various bulk material properties for a same microstructure of the foam on the mechanical behaviour. The mechanical response of these foams was also studied numerically under various uniaxial loads configuration and multiaxial loading

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Mouquet, Aymeric. "Structure et élasticité des films moussés : Effets de la distribution des tailles des bulles." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1108/document.

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Abstract:

L’objet de ce travail expérimental est l’étude de la mécanique de films de mousses dont la structure est confinée par leur faible épaisseur. A partir d’une méthode de moussage de dispersion de particules de polyuréthane, nous sommes parvenus à contrôler, de façon indépendante, la fraction d’air (ou la densité) de ces films, leur épaisseur e et la distribution des tailles de leurs pores (de diamètre moyen D ̅_b). Pour ce dernier paramètre, nous nous sommes intéressés au cas de distributions monodisperse, bidisperse et polydisperses. Les différentes structures obtenues ont été étudiées par tomographie aux rayons X, de manière à quantifier l’ordre induit par le confinement (profils de densité, position des centres de pores, tailles des éléments structuraux,…). Nous nous sommes intéressés à la mécanique de ces films de mousse en tension (dans le plan du film) et en compression (dans le plan orthogonal au film). Un travail spécifique mené sur la matrice de polymère nous a permis de déterminer des grandeurs adimensionnées (modules et contraintes caractéristiques) permettant une comparaison avec les données et les modèles de la littérature. Nous montrons qu’en plus de l’effet classique de la densité, le nombre moyen de bulles à travers l’épaisseur, i.e. e⁄D ̅_b , est un paramètre déterminant pour les deux directions de sollicitation. En élongation, les couches pariétales contribuent à augmenter le module élastique des films par rapport à une mousse non-confinée. Ce renforcement est d’autant plus important (jusqu’à deux fois) lorsque e⁄D ̅_b est faible, quel que soit le type de distribution des tailles de pores. En compression, les couches pariétales ne contribuent pas directement, mais le confinement joue également un rôle important, avec cette fois-ci un impact déterminant de la distribution des tailles de pores. Ainsi, un film de mousse monodisperse est ordonné comme un polycristal et présente des caractéristiques mécaniques nettement plus élevées qu’un film de mousse polydisperse, comportant de nombreuses zones de faiblesse mécanique engendrées par les défauts d’empilement des bulles initiales. Les films de mousse bidisperses ont une réponse mécanique qui se rapproche soit des mousses monodisperses, pour de relativement grands rapports e⁄D ̅_b , soit des mousses polydisperses, pour de relativement petits rapports( e)⁄D ̅_b
The subject of this experimental work is the study of foam films mechanics with a confined structure because of their low thickness. With our foaming method using polyurethane particles dispersion, we generated foam films with independent control over the gas fraction (or the density), the thickness e or the pore size distribution (with a mean diameter D ̅_b). For this last parameter, we focused on monodisperse, bidisperse and polydisperse distributions. Obtained structures were studied using X-ray tomography to quantify confinement-induced order (density profiles, pore center spatial position, structural elements size,…). The mechanics of such foam films was studied in both uniaxial tension (in-plane) and compression (orthogonal plan). A particular work was done on the polymer matrix in order to determine reduced values (moduli and characteristic stress) to compare our results with models in the literature. We show that in addition to the classic density effect, the mean number of bubbles across the thickness, i.e. e⁄D ̅_b is a determinant parameter for both stress directions. In tension, parietal walls contribute to increase the elastic modulus of films with respect to non-confined foam. This effect on the mechanical strength is even more important (up to two times) when e⁄D ̅_b is small without any effect regarding the pore size distribution. In compression, parietal walls do not contribute directly to the measured values but the confinement still has an important role, this time depending on the pore size distribution. Indeed, monodisperse foam films are organized in polycrystals with much better mechanical characteristics compared to polydisperse foam films that present numerous mechanical weak spots caused by initial bubble packing defects. Bidisperse foam films mechanical behavior is either close to monodisperse or polydisperse foam films respectively for high or small e⁄D ̅_b ratio

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Ould, Eyih Aghdhefna. "Contribution à l'étude du comportement en grandes déformations des mousses : Modèle de simulation numérique de chargement d'un siège par un mannequin." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1993. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1536_aouldeyih.pdf.

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Abstract:

L'étude du confort d'un passager nécessite la modélisation du siège. Sa structure est très complexe et se compose de divers élements et différents matériaux: ressorts, câbles, poutres, mousse polyuréthanne, toiles,. . . La modélisation du comportement des mousses est nécessaire pour la construction du modèle global du siège: ce problème est ramené à l'identification d'une fonction densité d'énergie de de formation, W. Trois approches sont examinées pour donner une expression analytique de la fonction W: Approche micromécanique : à partir d'hypothèses sur la microstructure du materiau, sur l'élasticité de ses constituants et sur une loi statistique de répartition des molécules, on cherche une explication physique des phénomènes observés ; approche minimécanique : basée sur la notion de volume représentatif, permet d'exprimer les paramètres de la fonction W à partir des caractéristiques de l'élement de base : type de cellule, morphologie, densité, propriétés mécaniques du matériau ; approche macromécanique: on cherche à identifier une forme donnée - a priori- de la fonction W à partir des réponses du matériau à un certain nombre de sollicitations homogènes sans se préoccuper d'une quelconque explication physique des paramètres. Une étude complète sur les matériaux hyperélastiques nous a permis d'identifier la mousse polyuréthanne comme un matériau purement compressible de HILL. La comparaison des résultats numériques du modèle global et des essais expérimentaux pour le point H avec un mannequin 95% est très satisfaisante. La contribution de l'air dans la rigidité dynamique de la mousse a été analysée. Un modèle rhéologique a 1 d. D. L. Est identifié pour le comportement dynamique, autour d'une position d'équilibre statique, d'un échantillon de la mousse
The study of the passenger's comfort requires the modelisation of the seat. It's structure is very complex and is made of different materials and elements: springs, cables, beams, polyurethane foam,. . . The foam behaviour modelisation is required to build a global model of the seat: this problem comes down to identify a deformation energy density function, W. Three approaches are examined to give an analytical expression of the W function: Micromecanic: from microstrucrual hypothesis of material, on the elasticity of its constituents and from a statistical law governing the repartition of the molecules, we search a physical explanation of the observed phenomenon. /Minimecanic: the starting point is the notion of representative volume. It allows us to express the parameters of the W function from the basic element characteristics: cell, morphology, density and mechanical properties of the material. /Macromecanic: we try to identify a given form - a priori - of the function, from a certain number of homogeneous deformations without taking into account a physical explanation of the parameters. A complete study of the hyperelastic materials allowed us to identify the polyurethane foam as a purely compressible HILL material. We find good agreement between the numerical results of the global and the experimental tests of the H point made with 95% mannequin. The contribution of the gas in the dynamical stiffness of the foam was analysed. A linear model with 1 d. O. F. Is built to study the dynamical behaviour, around an equilibrium position, of a foam sample

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Santiago-Medina, Francisco José. "Tanins condensés pour mousses rigides et nouvelles réactions de réticulations des matériaux polyphénoliques." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0248/document.

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Abstract:

Une alternative aux produits industriels de type phénol ou résorcinol peut être des tanins ou de la lignine. Les deux sont des polyphénols naturels, le tanin est extrait de différentes parties de plantes, tandis que la lignine est habituellement obtenue comme sous-produit dans les industries papetières. Ces deux produits sont la base principale sur laquelle j’ai travaillé pendant le développement de cette thèse. Dans une première partie, une étude de caractérisation et de différenciation entre différents tannins ayant la même origine mais que présentent un comportement différent lorsqu'ils sont utilisés dans la même application dans les mêmes conditions a été effectuée. Cette étude met en évidence la GPC comme technique fondamentale pour la différenciation des tanins de quebracho sulfités. D'autre part, les interactions entre différentes substances avec du tanin et de la lignine ont été étudiées. Comme l’étude de la réaction entre les diamines (telles que l'hexaméthylènediamine) avec du tanin et de la lignine pour obtenir des résines polycondensées. En outre, dans cette section ont été obtenus des polyuréthanes avec au moins 70% de substances naturelles dans leur préparation sans utiliser d'isocyanate dans le procédé. De plus, des aldéhydes dérivés de la lignine, comme la vanilline, ont été utilisés avec le tanin de pin pour la fabrication d'adhésifs dans la préparation de panneaux de particulaires, obtenant des résultats satisfaisants selon les normes européennes et des substances complètement naturelles. Enfin, dans le cadre d'un projet industriel les étapes initiales pour le développement d'une mousse de tanin rigide applicable par projection pour l'isolation thermique des bâtiments ont été réalisées. Lorsqu'un nouveau système de moussage mécanique a été développé pour des mousses de tanin basées sur des mousses de lutte contre incendie à base de tanin ou dans les mousses des opérations d’ouverture du tunnel, ce nouveau système de moussage évite les problèmes de retrait lors de la formation de la mousse
An alternative to industrial phenol or resorcinol industrial products may be tannins or lignin. Both are natural polyphenols, the tannin is extracted from different parts of plants, while lignin is usually obtained as a secondary product in the pulp and paper mill. These two products are the main basis on which I have worked during the development of this thesis. In a first part, a study of characterization and differentiation between different tannins with the same origin and that present a different behavior when used in the same application under the same conditions has been done. Highlighting the GPC as a fundamental technique for the differentiation between sulphited quebracho tannins. On the other hand, the interactions between different substances with tannin and with lignin have been studied. As the study of the reaction between diamines (such as hexamethylenediamine) with tannin and lignin to obtain a polycondensed resins. Also, in this section have been obtained polyurethanes with at least 70% of natural substances in their preparation without using any isocyanate in the process. In addition, aldehydes derived from lignin, such as vanillin, have been used next to pine tannin for the manufacture of adhesives in the preparation of particleboards, obtaining satisfactory results according to European standards and from completely natural substances. Finally, within an industrial project the initial steps have been carried out for the development of a rigid tannin foam applicable by projection for the thermal insulation of buildings. Where a new mechanical foaming system has been developed for tannin foams based in fire-fighting foams or in the foams of the tunneling operations, this new system of foaming avoids the problems of shrinkage during the formation of the foam

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Belkadi, Salima. "Mesure des déplacements et déformations en trois dimensions par stéréoscopie : applications au comportement de mousses synthétiques." Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2256.

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Abstract:

Le but de ce travail est l'étude du comportement en compression des mousses synthétiques de polyuréthanne (PU), de polyéthylène (PE) et de polypropylène (PP). Pour cela nous avons associé le principe de la stéréoscopie à deux méthodes optiques : la technique de corrélation et de suivi de marqueurs. Ainsi, la reconstruction 3D de la surface de l'objet aux points étudiés puis l'obtention des déplacements 3D et des déformations au cours du chargement sont possibles. Le dispositif stéréoscopique, nécessite une opération d'étalonnage pour déterminer ses paramètres intrinsèques et extrinsèques. Nous avons étudié l'étalonnage de deux configurations du système stéréoscopiques; le cas parallèle (rectifié) et le cas classique (axes optiques concourants). Pour les essais de compression nous avons utilisé la technique de suivi de marqueur. Cela nous a permis d'identifier la loi de comportement de Hill utilisée pour des simulations de compression avec le code ABAQUS - IMPLICITE
The aim of this work is the study of the behaviour in compression of the synthetic foam of polyurethane (PU), polyethylene (PE) and polypropylene (PP), we have used the stereoscopic principle associated with two optical methods; the techniques of correlation and the technique of tracking-marks. They permit the 3D reconstruction of specimen surface at the interested points then the determination of 3D displacements and deformations during solicitation. The stereoscopic dispositif requires a calibration to determine its intrinsic parameters (lens, pixel size, distortion coef) and extrinsic parameters (orientation and position of CCD cameras). We have studied two configuration of stereoscopic system; parallel case and classic case (crossed optical axes). For the compression tests, we have used the technique of tracking-marks, which is simple to realise. This permitted us to identify the behaviour law of HILL used for the simulation of compression with finite elements code ABAQUS - IMPLICITE

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Deschanel, Stéphanie. "Dynamique des précurseurs de la rupture des matériaux hétérogènes : application aux mousses polymères vitreuses." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0093/these.pdf.

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Abstract:

De nouvelle approches physiques concernant les mécanismes d'endommagement consistent à considérer le phénomène de rupture comme le point critique d'une transition de phase. La rupture peut alors se traduire pour certains matériaux par une percolation de microfissures. Cette multi-fissuration implique le choix de matériaux hétérogènes. Des essais mécaniques sur mousses polymères solides sont conduits jusqu'à rupture, couplés au suivi de l'activité acoustique. Les distributions des énergies révèlent des lois de puissance indépendamment de la densité du matériau, du mode de chargement ou des lois de comportement. En revanche, la conformité à une loi de puissance des intervalles de temps semble exiger une contrainte quasi constante sur la plus grande partie de l'essai. L'allure de l'énergie cumulée dans le cas d'essais de fluage semblerait présenter une loi de puissance sur une plage de temps restreinte. En revanche, pour les essais de traction, aucune loi de puissance n'est observée
In order to predict failure time of materials, a new approach has been considered : fracture can be viewed as a critical phenomenon. For some materials fracture can be seen as a clustering of microcrackes. We focus on heterogeneous materials (vitreous polymer foams) whose fracture can be described as a phase transition. Our main experimental tool is the monitoring of the acoustic emission signatures of the microfractures, which occur during mechanical tests. We highlighted diffuse microcrack nucleation and progressive localization into a dominating crack with a good fit of the energy by a power law. The exponet of this power law does not seem to depend neither on the material density, the loading mode, nor the behavior law. The time intervals between two damaging evants seem to be power law distributed only if the stress remains nearly constant for the most part of the test. A critical region where the cumulative energy could be described by a power law appears only for creep tests

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Gropplero, di Troppenburg Giacomo. "Dispositifs microfluidiques dans les mousses polymères : fabrication, modélisation et applications biologiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI060.

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Abstract:

Les dispositifs de diagnostics à bas coût au point d'intervention reposent notamment sur la microfluidique et un support adapté. La mousse polymère dispose de propriétés mécaniques et structurales particulières (porosité, élasticitédots) qui la distinguent des autres matériaux utilisés en microfluidique (PDMS, papier, matières plastiques, verre, siliciumdots). Cette thèse porte sur l'investigation systématique des différentes potentialités offertes par la mousse polymère en tant que nouveau support pour la microfluidique. Un procédé de mise en forme est tout d'abord proposé permettant la réalisation d'un microsystème fluidique. Ce nouveau procédé repose sur l'utilisation conjointe d'une mousse polymère et d'un élastomère afin de réaliser des systèmes fluidiques très élastiques, conservant les propriétés structurales initiales de la mousse. Basé sur une technique d'emboutissage contrôlée et reproductible, le procédé est compatible avec une production industrielle. Un modèle numérique associé permet aussi son optimisation. Les dispositifs microfluidiques en mousse ainsi réalisés possèdent, en plus de la capillarité, un atout déterminant : la possibilité d'une compression manuelle ou d'un actionnement péristaltique externes pour un contrôle des écoulements microfluidiques sans contamination. L'actionnement péristaltique est compatible avec un fonctionnement en pompe et en vanne. Une modélisation par approche nodale permet de reproduire dynamiquement le comportement des écoulements dans des canaux fluidiques en mousse. En vue d'une intégration dans des systèmes portables à bas coût, les étapes fondamentales d'un test de diagnostic (récupération et préparation d'un échantillon, détection) sont validées. On montre que la filtration est possible pour des objets de quelques dizaines de micromètres. Les dispositifs en mousse peuvent aussi être fonctionnalisés chimiquement pour optimiser la capture de cibles biologiques. La détection d'éléments biologiques est également possible en fluorescence ou par colorimétrie à partir d'une amplification isotherme de l'ADN. Enfin, un prototype de typage sanguin donne accès au groupe sanguin d'un échantillon de sang total en quelques minutes. Ce dernier test est mené sur un dispositif intégré qui met en valeur l'essentiel des avantages d'un dispositif en mousse : robustesse, simplicité d'utilisation, embarquement de réactifs, association de différents matériaux, déplacement d'un échantillon biologique par compression externe contrôlée par un opérateur, lecture directe d'un résultat de test en quelques minutes
Microfluidics and an appropriate substrate are essentials for the design of low-cost point-of-care diagnostic devices. The particular mechanical and structural properties (porosity, elasticitydots) of polymeric foam are unique among the other widespread materials in microfluidics (PDMS, paper, plastic materials, glass, silicondots). A systematic screening of the different capabilities provided by polymeric foam as a new substrate for microfluidics is offered in this thesis. First off, a shaping process is proposed for the production of fluidic microsystems. This new process relies on the combined usage of a polymeric foam and an elastomer to produce highly elastic fluidic systems that keep the initial structural properties of the foam. Based on a controlled and repeatable embossing technic, the process is compatible with industrial production. A coupled numerical model also allows its optimization. The resulting foam microfluidic devices have, besides capillarity, a decisive asset : the option of a manual compression or an external peristaltic actuation for a contamination-free control of the microfluidic flows. The peristaltic actuation can function as a pump and as a valve. A lumped elements model enables a dynamic reproduction of the fluidic behavior inside the foam channels. To ensure proper integration in low-cost portable devices, the fundamental stages of a diagnostic test (retrieval and preparation of a sample, detection) are validated. We show that filtration of objects of only a few tens of micrometers in size is possible. The foam devices can also be chemically functionalized to optimise the capture of specific biological targets. The fluorescent or colorimetric detection of biological elements is equally possible by means of isothermal DNA amplification. Finally, a blood typing prototype gives access to the blood group of a whole blood sample in a few minutes. This last test is carried on an integrated device which highlights the main benefits of a foam device : robustness, user-friendly, embedded reagents, multiple materials combination, transport of a biological sample by external compression controlled by an operator, direct readout of a result in a few minutes

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Morvan, Myriame. "Caractérisation des odeurs de matériaux de l'habitacle automobile par "nez électronique", analyse sensorielle et analyse physico-chimique." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT026G.

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Abstract:

Aujourd'hui, l'image olfactive d'un habitacle fournit une signature au véhicule et devient un enjeu d'identification et de différenciation. Dans ce cadre, l'utilisation des "nez électroniques" est apparue intéressante notamment par sa mise en oeuvre simple et rapide. Différents types de capteurs (polymères conducteurs (CP), à oxydes métalliques (MOS) et à structures à effets de champs (MOSFET) ont été testés afin de sélectionner les milieux adaptés à l'étude de mousses polyuréthannes utilisées dans la conception de sièges automobiles. Les capteurs CP se sont avérés inappropriés à leur discrimination tandis que les MOS ont apporté des réponses intéressantes, enrichies par l'information indépendante et complémentaire des capteurs MOSFET. A partir du système hybride sélectionné disposant de ces deux technologies, une base de données "nez électronique" a été constitué, sur les échantillons mousses, dans des conditions d'analyses optimisées. Elle a souligné l'influence de l'humidité relative du mélange gazeux sur les réponses des capteurs et un modèle mathématique a été proposé pour les corriger en "humidité". Afin de mieux comprendre l'information fournie par les différents capteurs, des données d'analyses sensorielle et physico-chimique ont été confrontées aux données "nez électronique". L'analyse factorielle multiple réalisée a mis en évidence les relations existant entre les données "nez électronique" et les sensations olfactives perçues par les sujets et ont pu être reliées à la composition chimique des émissions des mousses. Toutefois, les capteurs de gaz testés ne transcrivent pas la globalité de l'information obtenue par analyse sensorielle. Néanmoins, les trois types d'analyses ont permis de distinguer les mousses selon leur fournisseur. Ces travaux ont montré les avantages et les limites d'une application, dans le secteur automobile, des "nez électroniques" testés. Ils ont également permis de définir quelques voies d'amélioration de leurs performances.

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Arbenz, Alice. "Synthesis and caracterization of new bio-based macromolecular architectures based on tannins and microalgae derivatives for construction field applications." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE002.

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Abstract:

Dans un contexte de développement durable, de nouvelles architectures macromoléculaires biosourcées et aromatiques ont été synthétisées à partir de deux types de ressources renouvelables : des tanins, issus du bois, et des glycérides, issus de végétaux ou de microalgues, afin de développer des matériaux pour des applications dans le bâtiment. Dans un premier temps, la réaction d’alkoxylation a été étudiée sur les tanins. Des chaînes de polyéther glycol (propylène et butylène) ont été greffées sur des tanins issus de différentes espèces botaniques aboutissant à l’obtention de divers macropolyols. A partir de ces macropolyols, des polyuréthanes (PUs) ont été synthétisés en modulant les paramètres réactionnels dans le but de contrôler les propriétés finales des matériaux pour répondre à des cahiers des charges. Des membranes d’étanchéité en PUs et des mousses rigides uréthane-isocyanurates d’isolation ont été élaborées. Enfin de l’huile algale ainsi que de l’huile de colza (comme référence) ont été modifiées en époxydes et polyols. Ces nouveaux synthons ont ensuite été incorporés dans la formulation de mousses uréthane-isocyanurates en vue d’étudier l’impact du type et du nombre de fonctions réactives sur les propriétés finales de mousses rigides à cellules fermées. Ces études ont permis d’analyser l’effet de l’addition de nouveaux synthons biosourcés et renouvelables dans des architectures et matériaux polymères. Le grand potentiel des tanins et des glycérides algosourcés pour l’élaboration de nouveaux matériaux performants pour des applications en particulier dans le domaine du bâtiment, a pu être largement démontré
In a context of sustainable development, new biobased and aromatic macromolecular architectures were synthesized from two types of renewable resources: tannins, extracted from wood, and glycerides derived from plant or from microalgae to develop innovative materials for building applications. Firstly, the alkoxylation reaction was performed on tannins. Polyether glycol (propylene or butylene) chains were grafted on tannins extracted from different botanical sources species, resulting in various macropolyols with various controlled macromolecular architectures. Based on these macropolyols, polyurethanes were synthesized by varying the reaction parameters to control the final properties of materials to fit specific requirements. PU proofing membranes and rigid urethane-isocyanurate foams for insulation were elaborated. Finally, algal oil and rapeseed oil (as reference) were modified in epoxides and polyols. These new building blocks were incorporated in the structure of urethane-isocyanurates foams to study the impact of the type and the number of reactive functions on the final properties of rigid foams.New renewable bio-based building blocks were developed and integrated in the final macromolecular architectures and materials. The great potential of tannins and glycerides from microalgae for developing high-performance materials, for building applications, especially waterproofing membranes and insulation foams has been clearly established

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Bustamante, Valencia Lucas. "Etude expérimentale et numérique de la décomposition thermique des matériaux à trois échelles : Application à une mousse polyéther polyuréthane utilisée dans les meubles rembourrés." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444898.

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Abstract:

L'amélioration de la sécurité incendie au sein de l'habitat est un des principaux objectifs de la recherche actuelle. En effet, chaque année, un grand nombre de feux sont déclarés, générant la perte de nombreuses vies humaines, de fortes pertes financières, l'endommagement des structures et la pollution de l'environnement. Face à cette problématique, on remarque qu'un grand nombre de pays d'Europe possèdent une législation très pauvre vis-à-vis de la protection incendie dans l'habitat. Historiquement, les bâtiments ont été dessinés suivant des obligations prescriptives. La tendance de l'ingénierie de la sécurité incendie (Fire Safety Engineering, FSE selon le sigle Anglais) a changé amplement pendant la dernière décennie : des groupes de recherche dans le domaine de l'incendie ont mis au point les principes du design fondé sur la performance (Performance Building Design, PBD en Anglais). Le PBD a permis une approche de la sécurité incendie fondée sur la prédiction du comportement d'un incendie dans des scénarios donnés, en utilisant des outils numériques d'ingénierie. L'approche PBD de FSE est une méthodologie qui a été initialement développée pour les établissements recevant du public, toutefois peu à peu cette approche commence à être utilisée dans tout type d'habitat. La prédiction du comportement d'un incendie nécessite le calcul du débit calorifique (Heat Release Rate, HRR en Anglais) qui est la grandeur physique utilisée pour la mesure de la puissance d'un feu. En ingénierie, le HRR est indispensable à l'estimation de la sévérité du sinistre et des possibles endommagements causés dans un scénario donné. Sa détermination dépend des combustibles présents lors de l'incendie ainsi que de l'environnement du sinistre. La prédiction du HRR est réalisée à l'aide des codes de simulation numérique de l'incendie. Ceux-ci sont un assemblage de plusieurs sous modèles dont chacun calcule un ensemble des phénomènes présents dans la combustion p. ex. la pyrolyse, le rayonnement, la turbulence, etc. 8 La capacité à prédire correctement le HRR est limitée par les calculs très simplifiés du processus de décomposition thermique des solides. La décomposition est notamment dépendante des processus diffusifs et chimiques mis en jeu dans la zone comprise entre le solide et la flamme, lesquels ne sont pas modélisés de façon rigoureuse. Par le passé, plusieurs études expérimentales ont permis de mesurer le HRR d'un certain nombre de produits, cependant, ils ne contribuent pas à la compréhension de la physique du processus de décomposition de la matrice solide, donnée pourtant essentielle car source des espèces volatiles et du débit massique du combustible. En effet, un grand nombre de simulations trouvées dans la littérature font une approche empirique de la production de fuel ou considèrent une seule étape de décomposition. C'est dans ce contexte que prend place la présente étude qui vise à caractériser la cinétique de décomposition de combustibles solides et de formation des espèces volatiles : les changements survenus dans la phase solide sont pris en compte ensemble avec ceux de la phase gazeuse (dégagement d'espèces). La détermination du mécanisme de décomposition est une tâche fondamentale de l'analyse thermique. Le mécanisme doit considérer la succession des transformations de la matière pendant la gazéification des solides. Cette succession inclus les échantillons vierges ainsi que ceux qui ont déjà souffert des attaques thermiques (sous produits des étapes de décomposition). Le mécanisme de décomposition constitue une des principales données d'entrée de la grande majorité de modèles de décomposition thermique. Cette recherche tient compte de la décomposition thermique d'une mousse polyéther polyuréthane (PPUF) à trois échelles différentes. Chaque échelle caractérise le comportement au feu d'une masse différente de mousse et est concentrée sur l'étude de phénomènes particuliers : · L'échelle matière permet l'analyse du comportement d'échantillons avec des masses proches d'un milligramme. À l'échelle matière, les effets de transfert de chaleur et des espèces sont minimisés et l'effet de l'augmentation de la température du solide peut être étudié précisément. L'échantillon est considéré comme une particule de masse et de dimension négligeables, de sorte que sa température soit homogène. · La petite échelle permet l'analyse des échantillons avec des masses proches de dix grammes. À l'échelle matière des gradients de transfert de chaleur et d'espèces existent. L'échantillon est irradié seulement par une des surfaces, produisant ainsi 9 le déplacement du front de décomposition. La combustion de matériaux polymériques est complexe et concerne souvent des processus simultanés tels que la pyrolyse, la décomposition oxydative et le processus de combustion avec présence de flamme. · L'échelle produit concerne des échantillons avec des masses proches d'un kilogramme. À cette échelle, la géométrie et le positionnement d'un produit ont un rôle fondamental dans la croissance du feu. La ventilation (la disponibilité d'oxygène et la turbulence) affecte également le processus de combustion. L'échelle produit montre le comportement au feu d'une mousse dans des conditions d'utilisation proches de celles de la réalité. Les résultats obtenus dans cette recherche vérifient que le mécanisme de décomposition reste inchangé indépendamment de l'échelle. Dans la littérature, ces trois échelles n'ont jamais été considérées ensemble. Généralement, chaque échelle est considérée indépendamment et les chercheurs restent concentrés sur les phénomènes observés à l'échelle étudiée. De plus, les résultats de l'échelle matière sont souvent extrapolés à l'échelle produit. Toutefois, les phénomènes supplémentaires qui apparaissent entre une échelle et l'autre ne sont pas pris en compte, engendrant une grande incertitude dans la prédiction des résultats. Cette recherche propose une contribution vis-à-vis de l'intégration verticale des résultats obtenus dans les trois échelles. L'intégration verticale signifie explorer la possibilité d'identifier quelles propriétés de la matière doivent être mesurées et fournies en tant que données d'entrée des codes de simulation incendie afin de pouvoir prédire la décomposition thermique des solides. Ces travaux constituent un pas dans une vision globale de la science des matériaux qui permettrait une prédiction très juste du comportement au feu des solides à diverses échelles tout en utilisant principalement des mesures menées à l'échelle matière et la petite échelle. La cinétique de la décomposition a été étudié à la petite échelle grâce à des analyses thermogravimétriques (TGA). Cette technique a permis de mettre en évidence le nombre d'étapes, les espèces qui entrent en réaction et de détailler le mécanisme de réaction. En outre, des algorithmes génétiques ont été utilisés pour calculer les paramètres cinétiques optimum qui permettent de prédire le changement de la masse d'un échantillon en fonction de la température. Selon la démarche à échelle croissante décrite ci-dessus, les propriétés thermiques ainsi que les paramètres cinétiques de la 10 décomposition du PPUF ont été utilisés comme données d'entrée dans un code de simulation incendie. Les simulations ont été réalisées avec le code de calcul le plus amplement utilisé dans le monde, Fire Dynamics Simulator (FDS V 5.3). Les simulations tentent de prédire le comportement du PPUF en cône calorimètre (petite échelle). Un faible calage entre les courbes de changement de la masse expérimentales et numériques a été observé. Une grande incertitude vis-à-vis de la façon d'introduire les données d'entrée a été identifiée ainsi que de leur interprétation. Des possibles voies d'amélioration des modèles de pyrolyse ont été proposées.

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Denninger, Marc. "Conception d'un matelas passif sur mesure." Thèse, Université de Sherbrooke, 2008. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1836.

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Abstract:

Cette thèse intègre la conception d'un matelas passif sur mesure permettant de limiter la formation des escarres de décubitus et se divise en deux phases. La première propose un nouvel outil de caractérisation de matelas passifs fournissant des informations sur la pression au contact et sur les propriétés mécaniques (support, viscoélasticité). Cet outil permet d'effectuer des comparaisons objectives par l'utilisation d'un protocole de mesure standard. La seconde phase correspond à la conception d'un matelas passif sur mesure. Une technologie originale à base de mousse de polyuréthane est utilisée pour la confection de la couche de support. Elle est dimensionnée à partir d'un algorithme, dénommé système expert. Ce dernier utilise comme données d'entrées l'interaction entre la couche de support et des corps rigides, qui est modélisée par la méthode des éléments finis, et la morphologie d'un être humain, qui est approximée par une nouvelle méthode faisant appel à un simple appareil photographique. Le système expert est validé expérimentalement et des tests cliniques démontrent le caractère préventif du matelas proposé.

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Baron, Samuel. "Polymère souple pour antenne patch électriquement accordable en bande X : conception et caractérisations." Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=cd5ee96a-50ba-475f-b933-7edc17cf7cc3.

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Abstract:

Dans le domaine des systèmes communicants, les antennes accordables (agiles) en fréquence suscitent un intérêt croissant en raison de la prolifération des standards de communication sans fils, proches les uns des autres. Toutefois, les solutions traditionnelles sont basées sur des composants actifs qui ont pour effet d’engendrer un surcoût et de complexifier le système. De plus, nous assistons également à une migration de l’électronique sur substrat rigide vers des substrats flexibles pour des raisons de coût et une recherche de souplesse et de conformabilité des systèmes. Cette thèse a pour objectif de lier ces deux thématiques par une approche originale qui consiste en la reconfiguration mécanique d’antenne patch sur substrat membranaire souple par un actionnement électrostatique en bande X, vers 10 GHz. Pour cela, un substrat polymérique innovant pour ce type de structure antennaire est utilisé, le polyuréthane (PU). À cet effet, les procédés technologiques nécessaires à la fabrication des antennes patch sur substrat en PU ont été développés. Ensuite, la caractérisation des propriétés diélectriques de films de polyuréthane sur une large bande de fréquence a été effectuée afin de pouvoir dimensionner le système antennaire à l’aide de simulations hyperfréquence. Enfin, la réalisation et la caractérisation de premiers systèmes antennaires sur membrane en PU ont montré que les figures de mérites Agilité fréquentielle/Tension mesurées sont supérieures à l’état de l’art. Des études préliminaires ont également été effectuées pour explorer différentes voies envisageables en vue d’une amélioration des performances des systèmes antennaires
In communication systems, smart antennas with large frequency tunability (agility) have been gaining worldwide attention over the past few years due to the proliferation of global wireless communication standards in close proximity to one another. However, conventional solutions use electronic components which induce additional costs and make the system more complicated. Moreover, the electronic devices have moved from rigid to flexible dielectric substrates to reduce the cost and to obtain stretchability and conformability properties. The goal of this thesis is to put together these two topics. The chosen original approach consists of the mechanical reconfiguration of antenna patch printed on a soft membrane substrate with electrostatic actuation in X band, at around 10 GHz. Moreover, a new polymeric substrate was employed in this structure, the polyurethane (PU). Firstly, the technological processes required to realize the antenna patch on the PU substrate were developed. Then, the dielectric properties of polyurethane films were measured on a large frequency band in order to define the antenna patch dimensions using high frequency simulations. Finally, the first antennas patch realized and characterized have a figure of merit Frequency tunability/Voltage higher than the state of the art. Preliminary studies were also carried out to explore various feasible ways for improved the antenna systems performances

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Ezbakhe, Hassan. "Caractéristiques thermiques et mécaniques de matériaux poreux utilisés comme isolants simples ou porteurs." Lyon 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LYO10024.

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Abstract:

Etude de l'influence des parametres morphologiques sur les caracteristiques thermiques et mecaniques des materiaux poreux utilises comme isolants simples ou porteurs. Choix d'isolants classiques (le polyurethane comme isolants simples, le verre expanse comme isolants porteurs). Analyse de la structure poreuse et interet que peut presenter une forte porosite fermee sur leur conductivite thermique; etude du comportement hygrometrique des verres expanses; on constate qu'une matrice solide "compacte" et une porosite fermee importante presente un grand interet au plan du comportement hygroscopique. Modele tenant compte des differentes porosites confronte aux resultats experimentaux. Proposition d'une methode originale de determination de coefficient de conduction de la matrice solide. Influence de la nature des gaz inclus dans les pores fermes. Courbe caracteristique de variation de la resistance a la compression en fonction de la conductivite thermique

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Dissertations / Theses on the topic 'Mousses polyuréthane'

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