Analyse et Compréhension Transversale des Instabilités Volumiques des Elastomères nanochargés en procédé d’Extrusion – ACTIVEE

Les méthodes envisagées sont surtout des études expérimentales. Par différents types de matériaux et de mélangeage, les études rhéologiques et physico-chimiques nous permettrons d'appréhender:
* la structure de ces élastomères nanochargés.
* les cas d'apparition en procédé de ces défauts volumiques
Une approche transversale de modélisation sera ensuite lancée en milieu de projet.

De cette collaboration par une approche muti-physique et multi-échelle, plusieurs résultats aux enjeux importants sont attendus :
* le lien entre les conditions procédé et l'établissement des défauts volumiques
* le lien entre les défauts et les propriétés rhéologiques des mélanges
* le lien entre la structure des composites d'élastomères nanochargés et les propriétés rhéologiques
* une modélisation multi-physique et multi-échelle des défauts volumiques

Grâce aux délivrables du projet, il sera alors possible d'améliorer la processabilité des nouveaux matériaux innovants dans le domaine des caoutchoucs.

Il est possible que des brevets soient posés suivant le niveau de compréhension et d'analyse obtenues au cours du projet.

L’industrie du pneumatique s’est construite depuis la fin du XIXème siècle grâce au développement et l’adaptation de technologies novatrices, comme le pneu radial, la chimie du caoutchouc ou encore l’introduction de silice dans les pneus à basse consommation d’énergie.

La Manufacture Française des Pneumatiques Michelin, actuellement d’envergure internationale, est un des leaders du pneumatique. Mais ce secteur est fortement concurrentiel, puisque de nouveaux acteurs issus des pays émergents apparaissent et gagnent des parts de marché conséquentes sur les leaders historiques. Alors qu’en 2000 les manufacturiers chinois ne représentaient qu’une part marginale du secteur, en 2011 le volume de pneus produits par ces derniers équivaut au volume total des 3 leaders mondiaux.

Dans ce contexte, il est primordial d’innover sur les produits, notamment dans le domaine des matériaux qui vont permettre le développement des pneus à très basse consommation d’énergie (grading A). Or, une des limitations majeures au développement de nouveaux caoutchoucs est l’apparition de problèmes de mise en œuvre industrielle. Notamment ces matériaux hybrides, composés d’élastomères et de charges silice nanométriques, présentent des instabilités d’écoulement volumiques dans les procédés d’extrusion. Michelin souhaite donc ouvrir de nouvelles voies d’innovation, actuellement interdites par ces contraintes de faisabilité industrielle.

Pour cela, nous souhaitons lancer une démarche de compréhension des causes de ces défauts d’extrusion et de calandrage, en développant des connaissances sur la structure et les propriétés de ces nanocomposites ainsi que sur leurs liens avec l’apparition d’instabilités à l’écoulement. Ce type d’étude existe déjà dans le domaine des thermoplastiques alors qu’il est quasiment inexistant dans le domaine des élastomères nanochargés.

Notre objectif final est d’obtenir des critères physiques multi-échelles permettant de décrire le comportement rhéologique de ces matériaux, reliés à des paramètres de micro-structure et moléculaires, et de déterminer le lien de causalité avec l’apparition d’instabilités volumiques dans les procédés d’extrusion.