Projet ANR-13-RMNP-0010 – TOPOINJECTION : Texturation topographique multiéchelles de pièces polymères par structuration laser des moules d’injection : Application de la technologie aux systèmes plastiques de délivrance de médicaments
Programme : Matériaux et Procédés pour Produits Performants  (MATETPRO) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Stéphane BENAYOUN (LABORATOIRE DE TRIBOLOGIE ET DYNAMIQUE DES SYSTEMES)
Partenaires : Centre de Mise en Forme des Matériaux; BECTON DICKINSON FRANCE; HEYR-MOULES; INSTITUT DE RECHERCHES EN INGENIERIE DES SURFACES; ITECH ENTREPRISES; Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes; Laboratoire Hubert Curien
Montant : 974312.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : La maîtrise de la texture de surface à petite échelle est un nouvel horizon pour les procédés d’injection des pièces polymère. Les fonctions recherchées peuvent être des propriétés de rendu visuel ou tactile pour des produits de grande consommation mais aussi des fonctions plus techniques comme les propriétés de mouillabilité, de frottement ou d’adhésion. Le domaine biomédical représente à lui seul un secteur d’application potentiel très vaste pour ce genre de technologies, car il cumule de très forts volumes de consommables produits par injection (micropipettes, microtubes, seringues, microsystèmes de diagnostique) avec des spécifications techniques très importantes.
Le choix de TopoInjection est de travailler sur les dispositifs de délivrance de médicaments injectables, afin de développer des technologies utiles pour une application industrielle dans le domaine de la santé. Au delà du respect des exigences réglementaires, les systèmes médicaux destinés à la préparation et/ou l'administration de médicaments par voie parentérale doivent répondre à des contraintes très strictes d’un point de vue des fonctions tribologiques et d’étanchéité, de stabilité chimique et de biocompatibilité, tout en restant compatibles avec une production de masse.
Un travail préliminaire sur l’étude du comportement tribologique du contact élastomère (piston de la seringue)-surface rugueuse (corps de la seringue) a permis de définir des structurations de surface idéales des pièces plastiques visà vis de l’étanchéité et du frottement. La question est maintenant d’être capable de générer ces surfaces texturées aux échelles indiquées (100 nm- 100 µm) sur des pièces en polyoléfines dans le cadre d’une fabrication en grande série.
L’objectif du projet est donc de développer un procédé d’injection plastique permettant d’obtenir les textures visées en jouant sur les 4 ensembles de paramètres que sont :
1) la texture du moule,
2) la chimie de surface du moule
3) les propriétés physico-chimiques du polymère injectés et
4) les paramètres procédés.
Pour atteindre cet objectif, TopoInjection propose de se focaliser sur les verrous suivants :
• Le développement d’un nouveau procédé de structuration de la surface des moules d’injection plastique par faisceau laser femtoseconde.
• Le développement d’outils expérimentaux et numériques permettant la compréhension de l’écoulement d’un polymère fondu sur des microéchelles et du devenir de la surface lors des opérations de démoulage.
• La compréhension du lien entre la chimie de surface du moule modifiée par dépôt de couches dures PVD, la chimie des polymères et le comportement à l’interface.
Cette démarche déductive ne donnera sans doute pas tous les éléments de compréhension nécessaires à la résolution du problème posé. Elle sera donc complétée par une démarche plus inductive et empirique basée sur des essais sur presse à injecter instrumentée. Les résultats obtenus par la démarche déductive seront intégrés au fur et à mesure pour orienter les essais sur presse.
Ce projet ambitieux est proposé dans le cadre d’une collaboration entre trois laboratoires académiques (LTDS, LaHC, CEMEF-ARMINES) une école d’ingénieur (ITECH) et deux partenaires industriels (HEF, Becton Dickinson, HEYRMOULES) ayant pour la plupart d’entre eux à la fois une reconnaissance internationale et une excellence dans les thèmes scientifiques abordés ainsi qu’une grande expérience des projets collaboratifs mutuels.