Modélisation et simulation des transferts de matière entre le PVC plastifié et les liquides : n-heptane et huile d'arachide

Laboratoire des Matériaux et Chimie industrielle, UER de sciences, 23, rue du Dr Michelon, Université de Saint-Etienne, 42100 Saint-Etienne, France.

Résumé

L'étude des transferts de matière entre les récipients en matière plastique, notamment en PVC plastifié et les liquides nécessite des tests longs de plusieurs semaines qui seront très onéreux pour l'industrie de l'emballage. L'utilisation de tests très courts (quelques minutes) permet l'étude de la cinétique de ces transferts dans des conditions précises et constantes de la concentration des liquides dans le PVC, malgré la complexité du problème due au double transfert des additifs dans le liquide, et du liquide dans le PVC. Le modèle présenté prend en compte la diffusion simultanée du plastifiant et du liquide avec un coefficient de diffusion qui est fonction de la concentration du plastifiant et du liquide dans le PVC. La simulation réalisée avec ce modèle permet de calculer des masses de liquide transférées qui coincident bien avec les masses correspondantes déterminées de façon expérimentale. Des profils de la concentration du plastifiant et du liquide peuvent être établis chaque fois que celà est souhaitable. Le choix des liquides, avec le n-heptane et l'huile d'arachide, montre que le n-heptane n'est peut être pas le meilleur agent simulant pour les produits huileux.

Abstract

Studies on matter transfers between liquids and plastic packagings, especially those made of plasticized PVC, are time-consuming (several weeks) for packaging industry. Short tests of several minutes allowed kinetic studies of these transfers to be undertaken under constant concentrations of liquid in PVC, although the problem was complex due to simultaneous transfers of plasticizer into the liquid and that of the liquid into PVC. The model studied took into account simultaneous diffusion of plasticizer and liquid with diffusivities depending on the concentration of total amount of liquid (liquid and plasticizer) in PVC. Values obtained by simulation for the amount of both liquids transferred were in good agreement with experimental ones. Profiles of concentration of plasticizer and liquid could be obtained through the PVC at any time. Moreover, n-heptane is perhaps not the best simulating agent for oil materials.