Rhéologie, mise en œuvre, systèmes polymères complexes : telles pourraient être résumées, en quelques mots clés, les grandes lignes directrices du L.R.M.O.P.... laboratoire phare sur un secteur qui ne représente pas moins de 20 millions de tonnes de caoutchouc et 160 millions de tonnes de plastique, chaque année, à travers le monde.
Interface entre l'Industrie et la recherche universitaire...
Le L.R.M.O.P. - Laboratoire de Rhéologie et de Mise en Œuvre des Polymères - est implanté au sein du Centre Français des Caoutchoucs et des Polymères Industriels, à Vitry-sur-Seine (94). Il a vu le jour en 1995 suite à un accord signé entre l'Université Pierre et Marie Curie (Paris 6) et le Syndicat National du Caoutchouc et des Polymères (SNCP).
Sa création répond en effet à l'une des deux priorités définies dans le plan de développement de l'E.S.I.C.A. (Ecole Supérieure du Caoutchouc) :
- la première visant au rapprochement de l'Ecole et de l'Université pour l'instauration d'une formation Bac +5 sanctionnée par un diplôme reconnu ... clause satisfaite en 1989 par la création du DESS Elastomères.
- la seconde statuant sur la mise en place d'un laboratoire dédié à la recherche académique.
C'est ainsi qu'est né le L.R.M.O.P. avec pour thématique centrale : la rhéologie, c'est-à-dire la science des écoulements et des déformations de la matière.
Sous la direction du Pr LEBLANC, fort de 20 années d'expérience industrielle, le Laboratoire de Rhéologie et de Mise en Œuvre des Polymères affiche un champ d'expertise solidement ancré sur l'applicatif : de la résolution de problèmes concrets de l'Industrie à l'optimisation des techniques de caractérisation et de transformation des systèmes polymères complexes.
Quatre thématiques de recherche
Au cœur de l'activité du L.R.M.O.P. : les thermoplastiques chargés, les alliages thermoplastiques, les mélanges de caoutchouc et les élastomères thermoplastiques, en d'autres termes, les compositions constituées de plusieurs phases dont l'une au moins est de nature viscoélastique.
" Les problèmes rencontrés avec de tels systèmes en rhéométrie, notamment lors de leur mise en œuvre, constituent le principal objet d'intérêt de notre Unité ", souligne le Pr LEBLANC.
Quatre thématiques essentielles se distinguent tout particulièrement :
1/ La rhéométrie et mise au point de nouvelles méthodes tests
" Dans le cadre des études menées sur les systèmes polymères, la mesure des trois paramètres Température, Force, Vitesse (déplacement) est indispensable à la détermination de toute grandeur plus complexe telle que la viscosité et l'élasticité... ", nous explique M. LEBLANC.
Les calculs réalisés s'opèrent alors en fonction d'équations théoriques, établies sur la base du comportement du matériau polymère idéal.
" Notre optique vise donc à s'interroger sur la validité de ces méthodes " modèles " dans les conditions réelles d'application ", poursuit M. LEBLANC.
Mise au point de nouvelles méthodes de tests, traitement de données et réalisation de prototypes constituent les axes essentiels de cette première thématique.
2/ La rhéologie de mise en œuvre
autrement dit : la mesure en temps réel de la transformation des matériaux sur machine.
Une activité encore limitée du fait des moyens conséquents qu'elle nécessite, mais à laquelle le Laboratoire entend donner de plus en plus d'importance à l'avenir...
3/ La physico-chimie des interphases
" Les interphases, dont l'existence est commune à l'ensemble des composés polymères complexes, constituent une région particulièrement intéressante, responsable de toutes les propriétés physico-chimiques de ces systèmes ", souligne le Pr LEBLANC.
Aussi, le L.R.M.O.P. s'intéresse-t-il précisément aux relations existant entre rhéologie, morphologie des matériaux et physico-chimie des interphases. L'étude du caoutchouc et noir de carbone, notamment, s'impose comme l'un des sujets phares de ce troisième axe de recherche, impliquant des collaborations régulières avec d'autres laboratoires aux compétences complémentaires.
4/ La simulation numérique des écoulements
Cette quatrième thématique, initiée plus récemment, a pour objet de connaître et d'exploiter de façon optimale des logiciels destinés à l'étude rhéologique.
Soulignons, à ce titre, l'acquisition par le L.R.M.O.P. du logiciel POLYFLOW", dernier-né en terme de simulation numérique des écoulements et des transformations de la matière.
Un parc instrumental sans équivalent
Au-delà de la simple utilisation des appareils commerciaux standards, le L.R.M.O.P. s'est spécialisé dans l'optimisation des techniques et la mise au point de protocoles d'essais originaux.
Basé à Vitry-sur-Seine dans les locaux du Centre Français des Caoutchoucs et des Polymères Industriels, il n'en demeure pas moins laboratoire universitaire (en relation directe avec l'Unité CNRS UMR 7610 Chimie des Polymères) et trouve dans ce double statut des conditions de travail privilégiées. Laboratoire de l'Université Paris 6, il bénéficie en effet de l'accès à toutes les facilités expérimentales du Campus de Jussieu...tandis que 100 m2 de laboratoires sont dédiés à ses activités au sein du C.F.C.P.I., dont il partage non seulement l'espace, mais également l'équipement.
Le Laboratoire de Rhéologie et de Mise en Œuvre des Polymères dispose ainsi d'un remarquable parc instrumental pour préparer (mélanger, mettre en forme), manipuler et caractériser les thermoplastiques et les caoutchoucs. Citons, entre autres, des appareils de capacité semi-industrielle, voire industrielle tels que mélangeurs internes (instrumentés), mélangeurs à cylindre, extrudeuses (pour élastomères et thermoplastiques), presses de moulage par compression et par injection..., ainsi que de nombreux autres instruments typiques de la technologie du caoutchouc : rhéomètres capillaires, viscosimètres Mooney, viscosimètres à dilution, vulcamètres, et certains rhéomètres prototypes développés en interne, parmi lesquels :
- un rhéomètre à cylindre coulissant permettant de travailler sur des échantillons à des vitesses de cisaillement jusqu'à lors très difficilement atteintes : inférieures à 10-5 s-1.
- un rhéomètre à injection de type capillaire, permettant d'évaluer la viscosité dans la gamme des vitesses de cisaillement très élevées (jusque 140.000 s-1)
- et à l'étude actuellement : le montage d'un système d'acquisition des données d'un rhéomètre torsionnel commercial (RPA 2000, Alpha Technologies) dont l'acquisition a pu être faite grâce à un financement européen.
A noter, par ailleurs, un équipement analytique très performant, depuis les appareils DSC (Analyse par Calorimétrie Différentielle) et chromatographie par perméation de gel, jusqu'aux microscope électronique à balayage, spectromètre de masse couplé à un pyrolyseur et spectromètre infra-rouge équipé d'un microscope.
Il s'agit là d'un parc instrumental sans équivalent en France, à disposition d'une équipe tout aussi exemplaire de par la spécificité de son savoir-faire et l'intérêt de ses travaux à l'échelle industrielle.
Partenariats industriels et contrats de recherche européens structurent ainsi au quotidien les activités du Laboratoire de Recherche et de Mise en Œuvre des Polymères, tandis que sont par ailleurs régulièrement développés des projets de plus courte durée, tels que l'animation sous la coordination du Pr LEBLANC du réseau Internet MENUSIM, soutenu par la Commission Européenne et dédié à l'échange d'informations autour de la " Mise en Œuvre des Polymères : mesure et simulation numérique ". (http://www.meca.ucl.ac.be/memawww/menusim), un projet qui devait se terminer fin 1999, mais qui, devant l'intérêt qu'il suscite, pourrait fort bien se poursuivre...
Pour de plus amples renseignements, n'hésitez pas à contacter :
Pr Jean L. LEBLANC