Дисертації з теми "Emballage – Transport – Emballage"

Parmi les tests utilisés dans un plan de qualification destiné à qualifier un emballage ou un système d’emballage pour résister pendant le transport, l’essai en vibrations aléatoires est un moyen efficace pour reproduire les effets mécaniques vibratoires dus au transport. La méthode habituelle s’intéresse uniquement à la répartition fréquentielle du signal en utilisant la densité spectrale de puissance (PSD) et la répartition statistique des niveaux du signal est complètement négligée.Dans ce travail nous avons proposé une loi de distribution de ces niveaux d’accélération qui identifie et caractérise statistiquement le signal vibratoire. L’enregistrement en continu du signal d’accélération tout au long d’un trajet a permis de montrer que cette distribution statistique n’est pas une gaussienne mais une gaussienne modifiée dont les paramètres sont estimés et discutés. Par suite, il est possible de caractériser la sévérité d’un trajet par une comparaison avec la distribution gaussienne qui a la même valeur efficace. Ce modèle retenu nous permet de le comparer aux autres signaux actuellement utilisés pour simuler de tels trajets. L’objectif étant à terme de proposer une méthode alternative de pilotage sur certains systèmes de vibrations (chapitre VI).En générale on utilise un enregistrement partiel du signal vibratoire afin de simuler ses effets mécanique en laboratoire de test sans connaître les conséquences d’un tel mode d’enregistrement sur les caractéristiques du signal étudié. Au cours de ce travail (chapitre 3 et 4) l’effet d’enregistrement partiel du signal est étudié sur les caractéristiques statistiques et fréquentielles de celui-ci. Nous avons montré que lors d’un trajet routier en France 10% du temps total du trajet est représentatif de sa totalité. Si l’enregistrement est effectué avec des taux inférieurs à 10%, nous somme capables d’estimer l’erreur introduite sur la distribution des valeurs du signal et aussi sur le niveau de le PSD. Ainsi cette erreur peut être corrigée au moment de la simulation en laboratoire.Enfin nous avons proposé une méthode alternative pour simuler le signal non-stationnaire et non-gaussien par un système de vibration habituellement utilisé pour cet effet qui consiste à une séquence des signaux gaussiens. Cette méthode a été proposée en vu des moyens et matériels que dispose la société Metropack et leur permet de simuler des effets vibratoires à la façon la plus proche de la réalité du transport
Several tests are used to qualify a packaging or a packaging system aimed for transportation. This is called qualification plan. Random vibration tests are an efficient way to simulate the mechanical vibratory effects caused by transportation. The usual method is only concerned with the frequency distribution pattern of the signal using the average power spectral density (PSD) but statistical distribution of levels is totally ignored.In this work we have proposed a statistical model based on analyse of instantaneous acceleration levels of road transport, which identify and characterise the vibration signal. Continuous recording of acceleration signal all along the journey permits confirmation that this statistical distribution is not a Gaussian distribution but a modified Gaussian distribution, for which parameters are estimated and discussed. Therefore, it is possible to evaluate the transport severity by working out the appearance probability of acceleration levels greater than a fixed threshold and also the difference between the experimental distribution and the Gaussian distribution with the same rms value. This model is used to correcting the way of simulation in a test laboratory (chapter 5).Usually to recreate the mechanical effects of a vibration signal in the test laboratory, we use a partial recording of this signal without any adequate attention on effects of the recording parameters on characteristics of signal recorded in this way. In this work (chapter 3 and 4), the effects of partial recording is studied on statistical and frequency characteristics of acceleration signal. We have shown that for a road transport in France only 10% of the total duration of a journey must be taken to represent the whole journey. If the recording is performed with rates below 10%, we are able to estimate the error introduced on the distribution of signal and also on the level of the PSD. So this error can be corrected when the journey is simulated in laboratory.Finally we have proposed an alternative method for simulating the non-stationary and non-Gaussian signal with a typically used vibration system for this purpose which consists of a sequence of Gaussian signals. This method was proposed considering the means and materials available at company (Metropack) and enables them to simulate vibration effects in the most realistic way

På Volvo Construction Equipments anläggning i Eskilstuna tillverkas axlar och transmissioner, till hjullastare och dumprar, som lagras och transporteras i stålemballage, så kallade komponentrack. Komponentracken kommer i en stor mängd unika modeller och klassificeringar vilket skapar besvär vid exempelvis bevakning av tillgången av rack, främst vid volymsvängningar och mixförändringar i produktionen. I vissa fall tillkommer även icke värdeskapande processer som ompackning inför export till transatlantiska orter. Ompackningen, den stora mängden unika rack och lagerhållning av tomma emballage är samtliga kostnadsposter som önskas förbättras. I examensarbetet utreds och besvaras hur man kan utveckla emballage som passar en bredare produktvariation genom en fallstudie, där nya komponentrack utvecklats för tolv hjullastaraxlar som skickas till kund i både Arvika och Shippensburg, USA. Syftet med fallstudien är att minska antalet unika komponentrack och att eliminera ompackningen inför export. De nyutvecklade racken konstruerades för att ersätta totalt åtta komponentrack, varav två så kallade exportrack för skeppning till Shippensburg. På grund av den potentiellt höga komplexitetsgraden som kunde uppstå i utvecklingsarbetet användes modulariseringsmetodik. I examensarbetet besvaras hur sådan metodik med fördel kan användas för att simplifiera komplexa problem. En förstudie i transportoptimering samt de befintliga rackens och axlarnas konstruktion klargjorde behovet av två nya emballage. Under ett flertal workshops genererades och utvärderades idéer och koncept tills två lösningsförslag valdes. En fullskalig prototyp på ett av lösningsförslagen byggdes för att testa passformen mot axlarna och efter justeringar kunde en slutgiltig konstruktion fastställas, vilken skulle ersätta totalt fem av de befintliga komponentracken. De två nyutvecklade emballagen medförde, i jämförelse med de befintliga komponentracken, ett flertal förbättringar. Bland annat ökade stapelbarheten då upp emot dubbelt så många tomma emballage kan staplas under transport och lagerhållning jämfört med de befintliga racken. Lösningsförslagen bidrog även till en ökad transportbarhet då de nya racken ryms tre i djupet av både en standardcontainer och en lastbil, jämfört med två för de befintliga racken. De nya emballagen var även anpassade för export vilket medförde att ompaketeringen, som tidigare var 30 minuter per axel, eliminerats. Från resultatet av fallstudien kunde det konstateras att den valda metoden var lämplig vid utveckling av emballage för en bredare produktvariation. Koncepten kunde till stor del kvalitetssäkras men då enbart ett av lösningsförslagen testades med prototyp och rackens förmåga att säkra axlarna inte kunde säkerställas uppkom behovet av vidare tester av de nya emballagen. Prototypbyggnation av det återstående lösningsförslaget behövs och för att säkerställa funktionaliteten föreslås en ”noll-serie” som genomgår riktiga transporter med axlar.
At Volvo Construction Equipment’s facility in Eskilstuna, axles and transmissions for wheel loaders and dumpers are manufactured, all of which are stored and transported in steel-packaging, so called component racks. The racks come in a large variety of unique models and classifications resulting in issues like monitoring the access of empty racks, during volume variations and mix changes in the production. In some cases, the need for non-value-adding processes, like repackaging for transatlantic shipping, emerges. The repackaging, the large quantity of unique rack models and the storing of empty racks are all cost items where improvements are desired. In this thesis, the how’s of developing packaging suitable for a larger product variety are explored and answered through a case study, in which new component racks are developed for twelve wheel loader-axles, shipped to customers in both Arvika and Shippensburg, USA. The purpose of the case study is to reduce the number of unique rack models and to eliminate the repackaging of the twelve axles. The new racks were developed to replace a total of eight existing models, two of which constructed for export to Shippensburg. Due to the potentially high grade of complexity in the development of such packaging, the methodology of modularization was used. The thesis aims to answer how such methodology can be used in order to simplify complex problems. A pilot study in optimizing transport as well as existing rack- and axle design clarified the need to develop two new packaging. During several workshops, ideas and concepts were generated and evaluated until two proposed solutions were chosen. A full-scale prototype of one of the proposed solutions was constructed in order to test the fit and after adjustments the final design was established. The prototype-tested concept was set to replace five of the existing component racks. In comparison to the existing component racks, the two new packaging brought a number of improvements. The racks stackability was increased as up to twice as many empty packaging could be stacked during transport and warehousing compared to the existing racks. The proposed solutions also brought an increased transportability as they enable up to three packaging being fitted in the width of a standard container, unlike the existing racks which only enables two. The proposed solutions were designed for transatlantic shipping which would eliminate the 30-minute repackaging required for the existing packaging. The results of the case study showed that the chosen method was appropriate when developing packaging for a larger product variety. The developed concepts quality was assured to a large extent but since only one of the suggested solutions were tested using a prototype and the racks ability to secure the axles could not be clarified the need for further tests emerged. A prototype for the remaining solution is needed and in order to test the racks ability to secure the axles a “zero-line”, which undergo real transports with axles, is suggested.

As a company it is required to work with strategies to minimize costs such as packaging and logistic costs. The increased market of industrial produced wooden buildings results that the time and the cost which the packaging of prefabricated building elements consume, is experienced to be in greater need of development than before and demands a better solution. The aim with this dissertation was to discover how the development of the handling of the packaging can improve the packaging process. The goal was to present improvement proposals for a simplified and thereby a more efficient production in time and cost perspective. The packaging process which includes packaging, handling, storage and transport were studied. Interviews were made with participants from the market for manufacturers of wooden houses and a case study was made at the company A-hus. The production management at A-hus considered that the packaging process needed to be developed and the study investigates where in the supply chain the problems are. In the case study people were interviewed about the company’s packaging process. Observations were made to discover problems that did not emerge by the interviews, but also to confirm the problems which were expressed by the respondents. Several conclusions of improvement proposals for the packaging process could be drawn from the results: The documentation of damages needs to be developed to fulfill its function. The handling stage is where most damage occurs and therefore the equipment for handling is in need of development. The communication is in need of improvement to increase the knowledge management within the factory and between the factory and the building site. A specific improvement proposal for A-hus is to remove the plastic packaging and to implement an indoor storage.

Cranab AB specielliserar sig på att bygga kranar och gripklor till skogsmakiner, denna rapport kommer enbart att handla om hur författaren har gått till väga för att hjälpa Cranab AB att komma med idéer och koncept för transportrack som ska transportera gripklorna som skärs ut och svetsas ihop på cranab 2 och sedan skickas över till cranab 1 för vidare bearbetning, målning och slutligen montering. Just nu så skickas färdiga klor av olika storlekar från cranab 2 till cranab 1 på standard SJ-pallar gjord av trä. Syftet med detta arbete är då att komma med idéer och koncept på emballage så att man kan skicka dessa gripklor i färdiga set, bestående av; innerklo, ytterklo och vagga i ett och samma ”paket”, detta för att bli av med träpallarna och effektivisera arbetet, i och med att Cranab vill kunna hantera beställningar som är både personliga och flexibla. För att arbeta med problemställningen så har Solid Works tagits till som hjälpmedel och även samtal med konstruktörerna samt en förstudie på Cranab AB logistic.

L'objet de cette étude est le développement de nouveaux systèmes amortisseurs pour les emballages de transport des matières radioactives. La fonction de ces systèmes est de reprendre les efforts en cas de chocs afin de conserver l'intégrité de la structure et de son contenu. Ce travail présente les deux aspects suivants : -caractérisation expérimentale -modélisation des systèmes. Deux matériaux ont été retenus pour cette étude : les sphères creuses en aluminium et la mousse phénolique. Les différents essais de caractérisation effectués sur la mousse ont montré que : -le matériau présentait de bonne capacité d'amortissement -la contrainte issue des essais de compression simples est fonction de la densité, de la température et de la chimie de la mousse. En parallèle nous avons développé un modèle afin de permettre la représentation du comportement des mousses à l'aide d'un code de calcul. Nous avons retenu un modèle base sur le modèle de cam clay. Les équations modifiées et simplifiées ont permis d'aboutir à un modèle qui rend correctement le comportement en compression de la mousse. Suite à ces résultats, nous avons implanté le modèle dans le code de calcul ls-dyna3d. Nous avons validé le modèle par simulation des essais de compression simple et de l'essai de chute de 9. La concordance des résultats expérimentaux (essais de compression et de chute) et numériques valide l'utilisation du modèle pour représenter le comportement de la mousse. Les différents essais sur les sphères creuses en aluminium ont abouti à l'optimisation des dimensions de la sphère unitaire, ceci afin d'obtenir le meilleur rapport épaisseur diamètre et amortissement. Au vu des bons résultats des essais de compression, nous avons choisi d'effectuer un essai réglementaire (chute de 9 mètres) sur deux types de systèmes amortisseurs. Ces essais ont permis de quantifier le gain de décélération de ces systèmes par rapport aux systèmes existants. Le gain maximum est de 70% pour le système à base de sphères creuses.

De nos jours, la protection des produits pendant le transport est devenue essentielle étant donné l'augmentation drastique de l'import-export. Par conséquent, le banderolage, utilisé pour stabiliser et protéger les palettes de marchandises, est fondamental. Le matériau le plus couramment utilisé pour les films de banderolage est le polyéthylène linéaire basse densité (PE-BDL). Cependant, l'écologie est devenue un enjeu majeur pour le monde. L'éco-conception du film est souhaitée pour une moindre masse de plastique sur la palette, tout en préservant la stabilité de la charge. Ce travail de thèse concerne donc l'optimisation de la stabilité de charge en fonction des propriétés des matériaux de banderolage et des sollicitations mécaniques du transport en vue de réduire la quantité de plastique utilisée. Des films manuels et mécaniques ont été analysés. L'anisotropie des matériaux a été étudiée. La caractérisation du matériau basée sur des tests mécaniques (traction, relaxation, hystérésis et fluage en fatigue) et morphologiques avec une analyse DSC, IR et DRX. La caractérisation du banderolage et l’importance de ses paramètres ont également été analysés. L'effet de la vitesse de banderolage, de la fatigue du matériau et de l’accélération subie lors du transport, ont été des facteurs influents sur les propriétés du film. La morphologie s'est avérée affectée par le processus de banderolage, montrant des changements dans la cristallinité. L’étude montre l'importance des paramètres de banderolage et des contraintes du transport sur la morphologie du film étirable sur la palette et donc sur la stabilité de la charge
Nowadays, protecting products during transportation has become essential as import-export increased drastically. Therefore, the wrapping used to stabilize and protect pallets of goods is fundamental. The most commonly used material for wrapping films is linear low density polyethylene (LLDPE). However, ecology has become a major issue for the world. The eco-design of the film is desired for a lower mass of plastic on the pallet, while preserving the stability of the load. Therefore this thesis work concerns the optimization of load stability according to the properties of the wrapping materials and the mechanical stresses of transport in order to reduce the weight of plastic used. Manual and mechanical films were analyzed. The anisotropy of materials was studied. The characterization of the material was performed through mechanical tests (traction, relaxation, hysteresis and fatigue creep) and morphological tests with DSC, IR and XRD analysis. The characterization of the wrapping and the importance of its parameters were also investigated. The effect of wrapping speed, LLDPE fatigue and acceleration experienced during transport were found to affect significantly the film properties. Films morphology was found to be affected by the wrapping process, showing changes in crystallinity. The study showed the importance of wrapping parameters and transport constraints on the morphology of the stretch film on the pallet and therefore on the stability of the load

Cette thèse traite de l’étude des contraintes induites par le transport de marchandises. Les systèmes d’emballage reposent sur une multitude de fonctionnalités : transporter, protéger, informer,etc… Leur dimensionnement est un paramètre important quant à la protection d’un produit. Lors des transports, les marchandises sont soumises à un important panel de contraintes physiques. Ces contraintes vont engendrer des dégâts et de l’usure. Cette usure peut être étudiée en décomposant les signaux accélérométriques en cycles de contraintes afin d’observer leur l'influence. Ce travail de thèse vise, dans un premier temps à estimer les dommages par fatigue provoqués par un transport particulier sur un système d’emballage donné. Dans ce cas, l'extraction de cycles de contraintes n'est pas appropriée (l'enregistrement continu des longs transports est matériellement difficile). Cette estimation est donc réalisée à partir des densités spectrales de puissance (PSD) et du calcul de leurs moments spectraux, des différentes phases de transport. Dans un second temps, ce travail consiste à réaliser en laboratoire des tests induisant un dommage par fatigue similaire aux transports réels, mais réalisés sur une durée beaucoup plus courte. La méthode de réduction de temps de test repose ici sur les expressions de calcul du dommage afin de déterminer un facteur multiplicateur de PSD réelle afin d’obtenir une PSD de test reproduisant le dommage du transport réel dans un temps plus court. Pour ce faire, ce facteur prend en compte le comportement mécanique de vieillissement des systèmes testés
This thesis is focused on studies of the goods transport induced stresses. Packaging systems are composed of a multitude of functionalities: to transport, to protect, to inform, etc. Their development is an important parameter referring to the goods protection. During transports, goods endure an important panel of mechanical stress. This stress induces damages par fatigue. This damage by fatigue can be studied in decomposing the acceleration signal into stress cycles. This decomposition permits to observe the influence of each stress cycle. This thesis work, in a first step, consists in estimating the damage by fatigue generated during a particular transportation on a given packaging. In this case, stress cycle extraction is not appropriated (continuous record of long transportation is difficult point of view devices). This estimation is realized from the power spectral densities (PSD) and the calculation of the spectral moments of transport phases. The second aim of this work is to develop a simulation protocol inducing the same damage rate on packaging as the actual transportation, in a shorter time. The test time compression method is here based on the damages estimation expression. The aim consists in determining a PSD multiplicative factor to generate a PSD of test witch induce the same damage as the actual transport in a shorter duration. This test time compression take into account the mechanical behavior of damage accumulation for a particular system

La chaîne logistique à boucle fermée, qui est une des branches importantes de la chaîne logistique, a reçu une attention particulière au cours des dernières décennies. Toutefois, on trouve peu de recherches dans la littérature sur la chaîne logistique agroalimentaire bien qu'elle soit largement pratiquée dans l'industrie. L'objectif de cette thèse est de proposer de nouveaux modèles et de nouvelles heuristiques pour l'optimisation de la chaîne logistique agroalimentaire à boucle fermée avec emballages réutilisables. A cette fin, trois nouveaux problèmes sont étudiés.Nous étudions d'abord un problème de la chaîne logistique agroalimentaire à boucle fermée avec emballages réutilisables. Ce problème implique un seul fabricant et un seul détaillant. L'externalisation est autorisée. Et le budget d'achat d'emballages réutilisable est limité. L'objectif est de maximiser le profit global de la chaîne logistique. Le problème est formulé en programmation linéaire en nombres mixtes et est démontré NP-difficile. Pour sa résolution, une nouvelle « kernel search-based » heuristique est développée. Les expériences numériques sur un cas d'étude et sur un grand nombre d'instances générées aléatoirement montrent l'efficacité de la méthode proposée.Ensuite, un problème bi-critère de la chaîne logistique agroalimentaire à boucle fermée avec emballages réutilisables est étudié. L'objectif est de maximiser le profit et de minimiser les émissions carbone, simultanément. Dans ce problème, plusieurs détaillants sont considérés. Ce problème est modélisé en programmation linéaire bi-objectif en nombres mixtes et résolu à l'aide d'une méthode de ε-contrainte. En particulier, une heuristique basée sur la relaxation et la fixation est développée pour résoudre à chaque itération le problème transformé à un problème monocritère de la méthode de ε-contrainte. Les resultats numériques sur des instances générées aléatoirement indiquent que la performance de la méthode développée est comparable avec celle proposée par le solveur CPLEX.Finalement, nous nous intéressons à un problème intégrant la gestion des stocks et la tournée de véhicules dans la chaîne logistique agroalimentaire à boucle fermée avec emballages réutilisables. Dans ce problème, les emballages réutilisables avec différents niveaux de protection sont considérés. Le problème est formulé en programmation linéaire en nombres mixtes and est démontré NP-difficile. Le modèle proposé est validé via des expériences numériques
Closed-loop supply chain (CLSC), as an important branch of supply chain, has received increasing attention in recent decades. However, CLSC for perishable food products that is more complex than classic CLSC has been seldom studied in spite of its growing applications in practice. This thesis aims to develop new models and methods for optimizing closed-loop food supply chain with returnable transport items. To this end, three new problems are investigated.Firstly, a closed-loop food supply chain with returnable transport items (CLFSC-RTI) is studied. This problem involves a single manufacturer and a single retailer. Outsourcing is permitted and RTI purchasing budget is limited. The objective is to maximize the total profit of the supply chain. The problem is formulated as a mixed integer linear program (MILP) and it is proved to be NP hard. To solve the problem, an improved kernel search-based heuristic is designed. Computational experiments on a real case study and extensive random instances demonstrate the effectiveness and efficiency of the proposed model and heuristic.Secondly, a bi-objective closed-loop food supply chain with returnable transport items (BCLFSC-RTI) is investigated. The two objectives are to maximize the total profit and to minimize carbon emissions, simultaneously. The studied problem considers multiple retailers. For this complex bi objective problem, a bi-objective MILP is proposed for its modelling, and an iterative ε-constraint method is applied to solve it. Then, a relax-and-fix heuristic is developed to solve the transformed single objective problem in each iteration of the ε-constraint method. Computational results based on various randomly generated instances show that the performance of the proposed method is comparable to that of a state-of-the-art commercial optimization solver CPLEX.Finally, a closed-loop food inventory-routing problem with RTIs (CLFIRP-RTI) is addressed. In this problem, a vehicle routing problem is integrated and returnable transport items with different protective levels are considered. An appropriate MILP is proposed to formulate the problem, and the problem is proved to be NP-hard. Numerical experiments are carried out to validate the proposed model

ROBATEL Industries conçoit et fabrique des emballages pour matières fortement radioactives. Des matériaux de protection neutronique et thermique (PNT) sont utilisés dans ces emballages afin d’assurer la capture des neutrons et de limiter l’augmentation de la température des matières radioactives en cas d’incendie. Ces PNT sont constitués d’une matrice cimentaire ou de plâtre auxquels sont ajoutées des charges minérales ou organiques. Une charge minérale, la colemanite, permet la capture des neutrons grâce à sa teneur élevée en bore, après que l’hydrogène contenu dans les PNT les ait ralentis.Le premier enjeu de cette thèse a été de mettre au point des méthodes d’analyse élémentaire afin de caractériser l’homogénéité chimique des PNT, qui est cruciale, notamment pour le bore. Une technique de mise en solution et deux techniques de dosages ont ainsi été développées. Une autre partie importante de la thèse concerne la caractérisation des propriétés thermiques et mécaniques des PNT. D’un point de vue thermique, des mesures de chaleur de réaction, de capacité calorifique et de conductivité thermique ont été menées pour déterminer la quantité de chaleur (enthalpie) absorbée par le matériau en cas d’incendie. D’un point de vue mécanique, des essais de compression et de flexion ainsi que des essais ultrasonores ont été réalisés afin d’évaluer les valeurs des contraintes à la rupture et les modules d’élasticité des PNT. Au-delà de ces caractérisations, l’amélioration des formulations des PNT existantes et surtout la mise au point de nouvelles formulations sont au coeur de ce travail. Deux plans de mélange ont ainsi été réalisés afin d’enrichir les PNT en bore et en hydrogène tandis qu’un autre a permis l’augmentation de la fluidité d’un PNT grâce à l’ajout d’un superplastifiant. La dernière partie de la thèse a concerné l’étude de nouveaux ciments, les sulfoalumineux, qui présentent des caractéristiques intéressantes étant donné que leurs hydrates sont riches en hydrogène. Pour ces trois nouvelles familles de PNT à base de sulfoalumineux, le retard de prise induit par le bore a été limité
ROBATEL Industries company designs and products packages for highly radioactive materials. Neutron and thermal protection materials (PNT) are used in those packages to catch neutrons and to limit the increase of temperature due to radioactive materials in case of fire. These PNT are composed of a cement or a gypsum-based matrix with mineral or organic fillers. Once the neutrons have been slowed down by the hydrogen contained in the PNT, a mineral filler named colemanite enables the neutron capture thanks to its high content of boron.The first goal of this thesis is to develop analytical chemistry techniques to check the chemical homogeneity of the PNT, which is crucial, particularly for boron. A dissolution method and two determination techniques have been developed. Another important topic in this thesis is characterization of thermal and mechanical properties. Thermal characterizations include heat of reaction, heat capacity and thermal conductivity measurements to determine the total heat absorbed by the PNT in case of fire. Mechanical characterizations include compression, bending and ultrasonic tests in order to evaluate stress to rupture and elastic moduli of PNT. Beyond the characterizations, the aim of this thesis is to improve pre-existing formulas of PNT and most importantly to propose new formulas. Two mixture designs have been carried out to increase the boron and the hydrogen concentrations of PNT. Another mixture design allowed enhancing the fluidity of a PNT using a superplasticizer. The last part of the thesis deals with the study of new cements called sulfoaluminous that show interesting properties because their hydration products are rich in hydrogen. For these three new PNT families, the increase of the setting time of cement due to boron has been restricted

Les matériaux placés au contact avec des aliments doivent répondre aux critères d'inertie définie par la réglementation européenne, qui fixe les limites de migration des substances qui peuvent être transférés aux aliments. Traditionnellement, ces niveaux de migration étaient déterminés expérimentalement par la mise en œuvre de tests de migration impliquant des moyens analytiques et des délais de temps importants. Récemment et par une évolution de la réglementation, les outils de modélisation ont été validés en tant que moyens d'estimation du niveau de migration des additifs dans les matériaux d'emballage plastiques. Néanmoins, les modèles appliqués nécessitent certains paramètres tels que le coefficient de diffusion (ou diffusivité), le coefficient de transfert de matière et le coefficient de partage. Ces coefficients, en particulier la diffusivité, peuvent être déterminés expérimentalement, ou par la voie de la modélisation prédictive. La microspectroscopie Raman a été utilisée pour développer une méthode de caractérisation du coefficient de diffusion, en utilisant comme matrice polymérique modèle le polystyrène amorphe. Cette méthode a été appliquée à deux familles (série homologue) de molécules qui présentent comme unité fondamentale un noyau benzénique, ceci dans le but de pouvoir établir des relations entre les variations des valeurs de diffusivité dans la matrice polymérique et les caractéristiques géométriques des molécules (volume, longueur, compressibilité) qui décrivent la mobilité des molécules en fonction de leur encombrement. Cette méthode a, par ailleurs, été adaptée de manière à être appliqué au polyéthylène basse densité dans le but d'établir les conditions opératoires qui permettent de caractériser simultanément la diffusivité et le coefficient de transfert de matière. Ce travail a ainsi permis de poser les bases d'un modèle de prédiction de la diffusivité qui repose sur des caractéristiques géométriques et dynamiques des molécules, sans imposer une puissance de calcul importante par rapport aux autres modèles proposés dans la littérature. En outre, ce travail a permis d'étudier la sensibilité des modèles mathématiques par rapport à la régression simultanée de plusieurs variables descriptifs des transferts de matière
Food contact materials must comply with the inertia criteria defined by European regulation, which establishes migration limits for substances that may be transferred into food. Traditionally, migration levels were determined experimentally by performing money and time-consuming migration tests. Recently, modelling tools have been approved to predict migration levels of additives from plastics. However, these models need of certain parameters: the diffusion coefficient or diffusivity, the mass transfer coefficient and the partition coefficient. These coefficients, particularly diffusivity, may be determined experimentally or by predictive modellingRaman microspectroscopy was used to develop a methodology for the characterisation of diffusivity, using amorphous polystyrene as model polymeric matrix. This methodology was applied to two families (homologous series) of molecules presenting the benzenic ring as fundamental unit, with the goal of establishing relationships between diffusivity in the polymeric matrix and geometrical characteristics of the molecules (volume, length, compressibility), describing molecular mobility in function of their hindrance.This method has also been adapted to LLDPE, with the goal of establishing the operating conditions allowing to simultaneously determine both diffusivity and mass transfer coefficient.This work has also allowed to lay the foundations of a diffusivity prediction model, based on geometrical and dynamical characteristics of molecules, without the need of a huge computing power compared to other models present in literature. As well, this work permitted to study the sensitivity of the mathematical models regarding simultaneous regression of several variables used in the description of mass transfer

Les mousses fragiles font aujourd'hui partie des nouveaux matériaux très performants dont le procédé de fabrication permet un contrôle précis de la microstructure finale. De nouveaux débouchés apparaissent dans des applications structurales (absorption de choc, allègement des structures) en raison de leur excellente tenue mécanique alliée à une grande légèreté. Dans les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse, une mousse carbone à cellules ouvertes a été étudiée dans le but d'être utilisée pour assurer la protection des capots de protection d'emballages. Le comportement mécanique en compression a été caractérisé sous des sollicitations uniaxiales et multiaxiales. La surface de charge de la mousse ainsi que son évolution au cours du chargement ont été identifiés. Les principales propriétés mécaniques ont été évaluées et certaines d'entre elles ont été corrélées avec celles prédites par le modèle micro-mécanique de Gibson et Ashby développé pour les mousses fragiles. Grâce aux observations post-mortem sous microscope électronique à balayage et en micro-tomographie aux rayons X, les mécanismes de déformation et d'absorption d'énergie ont été également caractérisés. Pour modéliser le comportement multiaxial en compression de la mousse carbone, considérée comme un milieu continu homogène et isotrope, le modèle de Deshpande et Fleck (DF) a été adopté et adapté. Ce modèle a été implanté dans le code éléments finis LS-DYNA. Il a été identifié et validé sur l'ensemble des essais triaxiaux disponibles ainsi que sur des essais d'écrasement de mini-structure. Le comportement macroscopique global, obtenu à l'aide de simulations numériques, est prédit de manière satisfaisante. Il sera amélioré par la suite pour prendre en compte certains aspects non décrits actuellement
Due to improvements in the manufacturing process that allow a better control of their microstructure, brittle foams are now part of the new efficient materials. New markets in the field of structural applications open up thanks to their excellent mechanical properties combined with light weight.In this study, a carbon foam with open cells has been studied in order to be used as shock absorber in packagings. Its compressive mechanical behavior has been characterized under various uniaxial and multiaxial loadings. The carbon foam yield surface and its evolution during loading have been identified. The main mechanical properties have been evaluated and some of them have been correlated with those predicted by the Gibson and Ashby micromechanical model. The mechanisms of deformation and the energy absorption have been studied using post-mortem observations by scanning electron microscopy (SEM) and X-Ray microtomography.The Deshpande and Fleck model (DF) has been adopted and slightly modified to model the compressive multiaxial behavior of the carbon foam. The latter is considered as an homogeneous continuum medium. The constitutive equations have been implemented in the finite element code LS-DYNA via a Umat routine. The model parameters have been identified and the model estimations validated on available triaxial tests as well as on crushing tests made on micro-structures. Numerical simulations are relevant on predicting the global macroscopic behavior. Nevertheless, the mechanical model needs to be improved to better account for some phenomena not currently described

Ce projet contribue à développer la prochaine génération de nano-emballages en utilisant une approche plus sûre et éco-conçue avec des avantages directs à la fois pour l'environnement et la sécurité des consommateurs. Les emballages alimentaires constituent l’un des principaux secteurs d’applications des nanotechnologies avec des enjeux environnementaux prometteurs de substitution des pétro-plastiques par des bio-plastiques et de réduction des pertes et gaspillages alimentaires grâce à des emballages plus performants, de type actifs et intelligents. Dans le cas de matériaux nano-composites (matrice polymérique contenant des nano-particules) destinés au contact alimentaire, le risque majeur en terme de santé humaine est lié à leur impact sur la migration de composés indésirables de l’emballage vers l’aliment (stabilisants UV, antioxydants, plastifiants, etc) qui peuvent avoir des effets néfastes en fonction des doses et durées d’exposition. Ces interactions contenant/contenu sont soumises à une réglementation européenne dont l’objectif est la protection de la santé du consommateur en fixant des limites de migration spécifique pour tous les composés supposés entrer dans la composition des matériaux plastiques dédiés au contact alimentaire. Dans le cas des nanomatériaux, la présence de nanoparticules est susceptible de modifier les interactions entre le polymère et les additifs et par voie de conséquence leurs propriétés de transfert. Ainsi, la formalisation des phénomènes de migration de l’emballage vers l’aliment établie sur des matériaux plastiques ne contenant pas de nanoparticules ne peut pas être directement transposée au nano-matériaux. De plus la présence de ces nanoparticules peut profondément modifier l’éco-toxicité environnementale du système matrice- nanoparticule -additif.La présente étude vise à comprendre et contrôler l’impact des structures nanocomposites (matrice polymérique contenant des nano-particules) sur les propriétés de transport (diffusivité et solubilité) des nanoparticules et des additifs chimiques en condition d’usage. À cet égard, il est nécessaire de combler le déficit de connaissances dans a caractérisation de la structure 3D, des propriétés physico-chimique et des interactions aux interfaces entre nanoparticules et matrice dans les nanomatériaux. Devant la complexité du système étudié, la modélisation est indispensable pour représenter (simplifier sans pour autant perdre trop de connaissances) la structure 3D des nanomatériaux et simuler, reproduire puis prédire, l’évolution de leurs propriétés de transfert en fonction des paramètres structurels et en condition d’usage. La modélisation des transferts est également indispensable pour, dans une approche d’ingénierie inverse, éco-concevoir et dimensionner à façon des nano-emballages sûrs pour l’Homme et l’Environnement. Dans cette optique une démarche de modélisation multi-échelle des relations structure/propriétés de transfert de masse a été mise en place sur des matériaux nanocomposites ciblés choisis pour leur pertinence dans le domaine de l’emballage alimentaire
The market of nanotechnologies is dominated by the food packaging area which amounts more than 20% of the total nanotechnologies market in 2015. However, the wide-scale use of nanomaterials raises important questions about environmental and safety issues that could hinder their development. In the case of plastics intended to be in contact with food, the risk of contamination concerns not only the nanoparticles but also all the chemical additives added during the material processing. The presence of nanoparticles is susceptible to modify the interactions between polymer and the additives with a possible change in their transport properties and therefore the food contamination.The present work aims at identifying the relationship between the structural characteristic and the transport properties (diffusivity and solubility) of nanoparticles and chemical additives incorporated in nanocomposites. In this regard, it is necessary to fill the gap of knowledge in 3D nanostructure characterization and a multi-scale modeling of mass transfer properties of nanocomposites in real usage conditions.In this way, polyethylene and nanoclay were selected based on the best compromise between real potential applications and the scientific knowledge previously published and eventually the nanocomposites were synthesized with LLDPE, Cloisite20 and a compatibilizer by melt intercalation method.The nanocomposite structure was characterized using TEM, X-ray nanotomography, TGA and XRD then submitted to migration tests undertaken in contact with different food simulants which represent various types of food (aqueous, acid, alcoholic) following the recommendation of the European regulation on the food contact material. To evaluate the positive or adverse effects of the nanomaterials on the contamination of the food by chemical additives which are usually incorporated with the plastic packaging, the virgin polymer and nanocomposite material were spiked with a mixture of the additives exhibiting various volatility, polarity and molecular weight. Then, the transport properties (i.e inertia) of nanocomposite structure was distinctively investigated on kinetic (apparent diffusion coefficient) and thermodynamic (partition coefficient) considerations.The results indicated that nanoclay addition in plastic materials favorably reduced the migration of additives by modifying both their diffusivity in the polymer and their partition between the polymer and the food simulant. However, while the partition coefficient of additives increases in nanocomposite in comparison to pure LLDPE for the samples in contact with all types of food simulants, the reduction of diffusion coefficient is significantly dependent on the nature of the food simulant in contact. Hence, it can be concluded that the major role in the migration of additives is not played by the imposed tortuosity path, but by the factors such as the affinity between the base polymer and simulants as well as the effects of simulants on swelling and crystallinity of the samples. Moreover, the effect of additive-related parameters and the structural parameters were assessed and put in perspective with their impact on the transport properties of nanostructures. Integrating the results of characterization and transfer properties led to an improved understanding of the influence of structure of nanocomposites on their mass transfer properties and therefore on the suitability of using them as food contact materials

Le combustible irradie apres sejour dans le reacteur est emetteur de neutrons et de rayonnement gamma en raison de la formation de noyaux radioactifs classes generalement en deux categories : les produits de fission et les actinides. A des fins de retraitement et (ou) de stockage, le combustible irradie, apres sejour en piscine, est transporte dans des emballages speciaux appeles chateaux de transport, dont les parois sont concues pour attenuer les rayonnements ramenant les debits de dose associes au niveau des valeurs admissibles. L'objet de la these est de faire, d'une part, le bilan des differents problemes poses par les actinides aussi bien du point de vue neutronique et radioactif, afin d'estimer la source de neutron en fonction des parametres d'irradiation et de refroidissement, et d'autre part d'elaborer un modele de calcul de debit de dose neutron associe a chaque assemblage combustible, un formalisme analytique a ete mis au point, ce qui a permis, l'elaboration du systeme de code kahina visant a determiner le debit de dose neutron autour des emballages de transport. L'etude de qualification du systeme kahina a ete realisee avec le code de monte carlo tripoli et des campagnes de mesures faites par ntl. Les ecarts entre les resultats de reference tripoli d'une part, et les mesures experimentales d'autre part et ceux du systeme kahina sur le d. E. D. Neutron au contact, a un metre et a deux metres du cylindre enveloppe de l'emballage montrent que kahina est un outil performant et utile au calcul de routine pour estimer le d. E. D neutron