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CANAOPT : De nouveaux grades de caoutchouc naturel pour les applications antivibratoires.

Elastopôle, 

Saignée d’un hévéa. Crédit photo : CIRAD
Exemple de pièce incluant du caoutchouc naturel : support moteur automobile. Crédit photo : Hutchinson
Voyage d’étude au Vietnam, préparation du caoutchouc de coagulat de type 10 chez DAU TIENG RUBBER CORPORATION. Crédit photo : consortium CANAOPT

Développer de nouveaux grades CNC (Caoutchouc Naturel Contrôlé) à variabilité réduite et contrôlée pour les applications antivibratoires.

Labellisé par le pôle de compétitivité Elastopôle, le projet CANAOPT a bénéficié d’une subvention dans le cadre du 12ème appel à projets du fond unique interministériel (FUI).

Le contexte

Principalement utilisé par l’industrie manufacturière pour ses propriétés dynamiques, son collant de confection ou ses propriétés de cristallisation sous contrainte, le caoutchouc naturel est employé dans des applications techniques comme les pneumatiques, les liaisons élastiques et d’amortissement, les lames d’essuie-glace… Il s’agit donc d’un produit stratégique dont les performances doivent être optimisées.

Sa mise en œuvre pose de nombreux problèmes qui se traduisent par des coûts financiers non négligeables et les utilisateurs finaux - en particulier l’industrie automobile – ont des exigences de plus en plus importantes en termes de propriétés. Il est donc important de connaître de façon plus précise cette matière première industrielle. D’origine agricole, le caoutchouc naturel ne peut garantir une constance des propriétés, contrairement au caoutchouc synthétique. Les transformateurs doivent mener des actions correctrices coûteuses en énergie et en temps, sans toutefois régler la totalité des problèmes.

L’objectif

Le projet CANAOPT a consisté à étudier les différents paramètres potentiellement à l’origine des variabilités constatées : les paramètres choisis sont relatifs à l’arbre (clone, âge, pays, saison de récolte) et au process de première transformation du caoutchouc naturel (mode de saignée, procédé d’usinage, conditions de séchage, etc..). Cette étude a permis d’identifier les paramètres réellement significatifs et d’aboutir à la définition d’un grade de caoutchouc de type 10CV aux performances optimisées pour les applications antivibratoires et avec des propriétés les plus constantes possibles.

Le projet a également permis de développer des tests de contrôle simples et pertinents qui pourront être partagés avec les producteurs ainsi qu’une méthodologie de plastification visant à compenser les variations du caoutchouc naturel liées à la saison et au stockage.

Les partenaires du projet

  • Hutchinson, porteur du projet, 1er transformateur de caoutchouc industriel en France
  • Michelin, 1er producteur mondial de pneumatiques
  • ANVIS, producteur de pièces antivibratoires pour l’automobile
  • METALDYNE, producteur de pièces antivibratoires pour l’automobile
  • EMAC, concepteur et producteur de mélangeur noirs et de couleurs à base de caoutchouc et de polymères, producteur de mélanges caoutchouc à façon (PME)
  • Le laboratoire de Recherches et de Contrôle du Caoutchouc et des Plastiques (LRCCP)
  • Le laboratoire public CIRAD, UMR 62 IATE
  • Le laboratoire public UCO2M UMR CNRS 6011 (Université du Maine).

Les travaux menés

Le projet a été organisé en 5 tâches :

  • Identification des facteurs de variabilité du caoutchouc naturel, à partir de l’analyse statistique des caractéristiques physicochimiques et des propriétés technologiques de 55 échantillons préparés dans 5 pays différents d’Asie du Sud-Est et d’Afrique.
  • Etude de plastification du type 10, avec la définition d’une loi de plastification permettant d’atteindre une viscosité cible, quelle que soit la viscosité initiale de la gomme.
  • Analyse des gommes posant problème sur site industriel, avec l’identification des causes de non-conformité à partir des analyses physicochimiques, rhéologiques et mécaniques des gommes.
  • Développement de nouveaux grades de caoutchouc naturel (grades «  CNC »), de type 10CV, en maîtrisant les principaux facteurs du procédé de production (technique d’addition du SHA, temps de maturation des coagulats, température de séchage).
  • Développement d’outils simples pour un contrôle de fabrication des gommes naturelles, basés d’une part sur la spectroscopie FT IR pour doser les taux de protéines et de lipides de la gomme et d’autre part, sur la rhéologie à grande déformation (RPA LAOS) pour caractériser finement leur comportement rhéologique.

Les premières retombées du projet

Produits, services issus de R&D :

  • Acquisition de connaissances scientifiques par les partenaires industriels dans les domaines de l’hévéaculture, de la caractérisation fine des gommes (mesure des grandeurs moléculaires, des différentes formes de gel, dosages des constituants non-caoutchouc, rôle de ceux-ci sur la formation du gel et incidence du gel sur le comportement rhéologique des gommes….),
  • Réduction de la variabilité de propriétés fonctionnelles, en sélectionnant les producteurs utilisant un procédé de production et d’usinage contrôlé,
  • Définition d'une méthode de qualification des plantations et de contrôle réception des gommes (nouvelles grandeurs à mesurer, comme par exemple les taux de protéines, de lipides, les masses molaires et distribution),
  • Possibilité de proposer à la normalisation deux nouvelles méthodes de caractérisation des gommes naturelles,
  • Nécessité d’engager la diffusion de certains résultats aux producteurs ayant fourni des gommes pour le projet CANAOPT, afin de les amener à mettre en application la maîtrise des paramètres identifiés (à travers des conférences, des rapports, des visites).
  • Publications scientifiques : 7
  • Conférences : 7
  • Thèse : 1
  • Emplois : 2 pendant le projet, 1 à l’issue du projet.
  • Perspectives : La mise sous contrôle des facteurs principaux comme la maturation, le séchage et un procédé adapté d'ajout de SHA devrait réduire de façon significative la variabilité par rapport au " tout venant type 10CV ", ce qui devrait à terme permettre de diviser par 2 ou par 3 la dispersion des gommes CNC. Il est encore trop tôt pour quantifier les retombées chez l’ensemble des partenaires industriels, ces retombées résultant des prises de commandes occasionnées par les résultats du projet.

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Jusqu'au 31 décembre 2020

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