Thèse : Développement d'une fonctionnalisation de surfaces hybrides laser et plasma afin de réduire l'encrassement de moules d'injection d'élastomères

Soutenance de thèse : Ronny ELLEB

Titre : Développement d'une fonctionnalisation de surfaces hybrides laser et plama afin de réduire l'encrassement des moules d'injection d'élastomères

Résumé

Le moulage par injection est une technique de fabrication de pièces en matières plastiques et élastomères. Au fur et à mesure des cycles de moulage et de démoulage, apparaît un encrassement du moule en acier qui altère la qualité des produits fabriqués, causant des pertes économiques du fait de rebuts de production et d'interruption de la chaîne de production pour maintenance de moules (nettoyage ou remplacement). Les deux objectifs principaux sot de limiter l'encrassement des moules (nettoyage ou remplacement). Les deux objectifs principaux sont de limiter l'encrassement des moules et de faciliter le démoulage, respectivement par la recherche de propriétés d'auto-nettoyage et d'anti-adhérence. Pour y parvenir, nos travaux ambitionnent de révolutionner les stratégies existantes en couplant texturation laser et fonctionnalisation chimique de surface. Cette thèse est une étude approfondie aussi bien théorique qu'expérimentale des thématiques physique des lasers et chimique des plasmas avec couplage synergique de ces technologies en vue de l'obtention d'un caractère super hydrophobe. L'objet des recherches se scinde en trois parties : la détermination du procédé laser, permettant l'obtention d'une texturation double échelle (micro/nano) non-mouillante sur des surfaces en acier ; la réalisation par PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) de dépôts renforçant le caractère hydrophobe obtenu par texturation ; l'association des deux technologies, autrement dit, la mise en relation des meilleurs candidats des deux premiers axes d'études. Le résultat voulu est une surface garantissant des propriétés anti-encrassement des moules métalliques compatible avec leur usage. La technique de texturation par laser femtoseconde sur les métaux a largement démontré son efficacité, notamment sur la recherche de la morphologie à double échelle mimée sur la feuille de lotus. Une nanorugosité de surface peut être obtenue par un balayage irradiant, générant ainsi des aspérités périodiques communément appelé LIPSS (pour Laser-Induced Periodic Surface Structure). Des micros reliefs sont également réalisables par ablation laser de trajectoires bien déterminées. Toutefois, cet aspect morphologique est une condition nécessaire mais pas suffisante pour concrétiser l'effet lotus. La nature génère continuellement une surcouche organique en contact direct avec les liquides, en l'occurrence, l'eau pour les mesures d'angle de contact ; chimie présentant elle-même un caractère hydrophobe qui peut être accentué par ces reliefs si particuliers. En parallèle, une étude la plus vaste possible est exécutée pour chaque précurseur connu pour leur caractère hydrophobe afin de promouvoir les bons candidats pour effectuer ces dépôts sur des échantillons métalliques bruts puis texturés. ces études consistent à déposer sous vide un polymère plasma, plasma constitué du composé unique ou mélangé à un gaz porteur, les débits et la puissance étant les principaux paramètres de contrôle.

Mots clés : Texturation laser, Super hydrophobie, Polymérisation plasma, Fonctionnnalisation, Laser Femtosecondes, Anti-encrassement, Mouillabilité, Biomimétisme.

Le jury est composé de

• DR Gérard HENRION, Directeur de Recherche, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine
• DR Laurent VONNA, Maître de conférence HDR, Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M), Université de Haute-Alsace (UHA)
• DR Fabienne PONCIN-EPAILLARD, Directrice de Recherches, Université du Mans, Directrice de thèse.
• DR Thierry ENGEL, Maitre de Conférences, INSA Strasbourg, Co-Encadrant de thèse
• PR Frédéric ANTONI, Faculté de Physique et Ingénierie, Université de Strasbourg
• M. Frédéric MERMET, Responsable Micro-Applications, IREPA-LASER Illkirch

La soutenance de thèse de Ronny ELLEB intitulée "Développement d'une fonctionnalisation de surfaces hybrides laser et plasma afin de réduire l'encrassement de moules d'injection d'élastomères" aura lieu le jeudi 17 novembre 2022 à 14h, en amphi A302 (Télecom Physique Strasbourg, 300 boulevard Sébastien BRant, CS 10414, 67412 ILLKIRCH Cédex).