LGP2 - Thèses soutenues, 2013

10 décembre 2013 - Mécanique des Fluides, Énergétique, Procédés
Sujet
Valorisation de la fibre d'alfa
Direction
Évelyne MAURET, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Farouk MHENNI, Professeur, Université de Monastir (Tunisie) ♦♦ Naceur BELGACEM, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2
Résumé
S’inscrivant dans le contexte de l’exploitation des matériaux bio-sourcés dans des applications à haute valeur ajoutée, cette thèse vise à valoriser une plante herbacée, l’Alfa (Stipa tenacissima), très abondante en Tunisie. L’idée principale est d’étudier et exploiter les pâtes d’Alfa produites à l’échelle industrielle afin d’utiliser les fibres d’Alfa comme éléments de renfort dans des bio-composites à base de matrices polymères.
Dans un premier temps, une caractérisation très complète – composition chimique, analyses morphologiques,  mesure des  charges électriques, cinétiques de raffinage des pâtes, etc. – a permis d’améliorer les connaissances relatives aux tiges et aux pâtes d’Alfa.  En outre,  l’effet du raffinage sur les propriétés physiques des papiers produits à partir des fibres d’Alfa a été étudié.
Dans un second temps, les travaux ont porté sur la valorisation des fibres d’Alfa transformées en papier, comme renfort dans des composites à matrices polymères biodégradables. Pour l’élaboration de ces composites, une technique d'imprégnation des papiers préparés dans des solutions de polymères biodégradables – polycaprolactone (PCL) et acide L-polylactique (PLLA) – a été utilisée. Les propriétés structurales, morphologiques, thermiques et mécaniques de ces nouveaux composites ont été analysées.
Enfin, une étude a été menée sur une méthode originale de modification de surface des fibres d’Alfa selon un protocole simple à trois séquences, combinant un traitement par micro-ondes et un traitement chimique des papiers préparés. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l’effet de cette modification de surface du renfort sur les propriétés des composites.
Autres membres du jury
Limam ALOUI, Professeur, Université de Gafsa (Tunisie) ♦♦ Jean-Yves DREAN, Professeur, Université de Haute Alsace ♦♦ Sami BOUFI, Professeur, Université de Sfax (Tunisie)

5 décembre 2013 - Mécanique des Fluides, Énergétique, Procédés
Sujet
Étude du phénomène de jaspage sur PVC souples imprimés en héliogravure
Direction
Didier CHAUSSY, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Nadège REVERDY-BRUAS, Maître de Conférences, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Davide BENEVENTI, Chargé de Recherche, CNRS / LGP2
Résumé
L’objectif de cette thèse est d’étudier un défaut d’impression récurrent lors de l’impression industrielle de revêtements de sol PVC : le jaspage. Ce défaut apparaît de manière aléatoire sur les lignes d’impression industrielles avec des niveaux variables. Il se manifeste par un aspect texturé des zones normalement unies, ce qui génère bon nombre de non-conformités des produits. La finalité de ce travail est donc de comprendre l’origine du phénomène de jaspage afin d’en identifier la (les) cause(s).
Pour atteindre cet objectif, il a été nécessaire de mettre au point un outil fiable et non subjectif de quantification du défaut basé sur une technique d’analyse d’images. Ce qui a permis d’étudier les principaux paramètres susceptibles d’être à l’origine du jaspage : la mouillabilité du support, les paramètres du procédé d’impression ainsi que les propriétés des encres (tension superficielle, comportement rhéologique). L’ensemble de ce travail a mis en évidence le rôle du seuil d’écoulement des encres formulées, le phénomène pouvant être relié à des instabilités de type Saffman-Taylor prenant naissance lors de la scission du film d’encre au cours de la phase d’impression du revêtement de sol.
Autres membres du jury
Roberta BONGIOVANNI, Maître de Conférences, Politecnico di Torino (Italie) ♦♦ Salaheddine SKALI-LAMI, Maître de Conférences, LEMTA, Université de Lorraine ♦♦ Thierry FOURNEL, Professeur, Laboratoire Hubert Curien, Université Jean Monnet (Saint-Etienne) ♦♦ Philippe DOUCY, Ingénieur, Gerflor (Saint-Paul-Trois-Châteaux)

15 novembre 2013 - Matériaux, Mécanique, Génie Civil, Électrochimie [Thèse en ligne]
Sujet
Conception, mise en œuvre et caractérisation de nouveaux bio-nano-matériaux fonctionnels pour le domaine de l'emballage.
Direction
Julien BRAS, Maître de Conférences, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Isabelle DESLOGES, Ingénieur de Recherche, Grenoble INP-Pagora / LGP2
Résumé
Ce travail propose un nouveau type de matériau à base de nanocellulose et de papier carton pour l’emballage alimentaire. L’utilisation des microfibrilles de cellulose (MFC) montre en effet un réel potentiel en tant que systèmes de libération contrôlée de molécules antibactériennes. Deux procédés de couchage et trois substrats cellulosiques sont comparés. Un poids de couche de 8 g/m² de MFC est atteint, améliorant ainsi la rigidité à la flexion et diminuant la perméabilité à l’air des matériaux. Des analyses microscopiques mettent en évidence la conservation, après couchage, du réseau nano-poreux des MFC en surface des matériaux enduits. Pour la première fois, ce réseau est utilisé afin de libérer des molécules actives plus progressivement et sur une période prolongée. Leur action antibactérienne inhibe la croissance de bactéries non pathogènes sur le long terme et prolonge la durée de conservation des aliments. L’utilisation simultanée de cyclodextrines et de MFC élargit le domaine d’application de ce nouveau matériau, donnant lieu à des résultats très prometteurs.
Cette thèse, qui a donné lieu à la publication de huit articles dans des journaux scientifiques, favorise le développement de nouvelles applications à haute valeur ajoutée à base de microfibrilles de cellulose pour des systèmes de libération contrôlée dans l’emballage actif ou encore le secteur médical.
Autres membres du jury
Nathalie GONTARD, Professeur, Université Montpellier 2 ♦♦ Kristin SYVERUD, Professeur, NTNU (Trondheim, Norvège) ♦♦ Véronique COMA, Maître de Conférences, Université Bordeaux 1 ♦♦ Éliane ESPUCHE, Professeur, Université Lyon 1 ♦♦ Nicolas TABARY, Maître de Conférences, Université Lille 1

15 novembre 2013 - Matériaux, Mécanique, Génie Civil, Électrochimie
Sujet
Contribution à l'étude du gluten comme matériau : apport de lignines de différentes natures
Direction
Christine CHIRAT, Maître de Conférences, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Sonia BOISSEAU, Maître de Conférences, CERMAV
Résumé
Le gluten, un ensemble de protéines contenues dans le grain de blé, peut être utilisé pour formuler des matériaux polymères, le plus souvent en présence de glycérol comme plastifiant. Ces matériaux sont généralement limités par une forte sensibilité à l’eau, ainsi que par des propriétés mécaniques faibles devant celles des polymères synthétiques. L’influence de la teneur en glycérol sur l’absorption d’eau des matériaux, ainsi que sur la répartition des phases et leur relaxation, a été évaluée dans un premier temps.
Puis, un second biopolymère, la lignine, issue du bois, a été incorporé dans les matériaux pour en améliorer les propriétés. L’influence de plusieurs lignines, obtenues comme co-produit des industries papetières (lignine Kraft et lignosulfonates), a ainsi été évaluée. La lignine Kraft permet d’améliorer la rigidité et les propriétés thermiques des matériaux, ainsi que de limiter leur sensibilité à l’eau, tandis que l’ajout de lignosulfonates permet de réduire la teneur en glycérol, avec pour conséquence de limiter la sensibilité à l’eau et d’améliorer les propriétés mécaniques.
Différentes étapes de fractionnement des matières premières ont ensuite permis de mieux interpréter les interactions existant entre le gluten et les lignines, et de les corréler aux propriétés macroscopiques des matériaux. L’influence de la nature des protéines et de la masse molaire des lignines ont ainsi pu être mises en évidence.
Autres membres du jury
Denis LOURDIN, Directeur de Recherche, INRA Nantes ♦♦ Stéphanie BAUMBERGER, Professeur, AgroParisTech ♦♦ Dominique LACHENAL, Professeur, Grenoble-INP Pagora / LGP2 ♦♦ Marie-Hélène MOREL, Directeur de Recherche, INRA Montpellier

17 octobre 2013 - Matériaux, Mécanique, Génie Civil, Électrochimie [Thèse en ligne]
Sujet
Étude multi-échelles des couplages entre les propriétés hygroélastiques des papiers et leur microstructure.
Direction
Pierre DUMONT, Maître de Conférences, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Denis CAILLERIE, Professeur, Grenoble INP / 3SR ♦♦ Laurent ORGEAS, Directeur de Recherche CNRS / 3SR
Résumé
L'objectif est d'étudier les couplages entre les propriétés hygroélastiques des papiers et leur microstructure. L'exploitation d'images de papiers modèles acquises par microtomographie à rayons X a permis de caractériser de manière inédite l'évolution des propriétés microstructurales de ces matériaux en fonction de leurs conditions d'élaboration ainsi que lors d'essais où ils ont été placés sous atmosphère à humidité relative contrôlée.
Ces résultats constituent un apport nouveau pour la connaissance de la nature statistique des descripteurs des propriétés des fibres (dimensions et orientation) et de leurs contacts (surface, degré de liaison), de l'architecture des réseaux fibreux que forment les papiers (nombre de contacts entre fibres) et pour la taille des volumes élémentaires représentatifs des propriétés microstructurales et élastiques de ces milieux. Sur la base de ces informations, différents modèles, plus ou moins raffinés, ont été élaborés dans le cadre de la théorie de l'homogénéisation des structures périodiques discrètes, pour décrire les propriétés mécaniques des papiers. Cette approche apporte un éclairage nouveau sur le rôle des liaisons entre fibres sur le comportement hygromécanique de ces matériaux.
Autres membres du jury
Olivier ARNOULD, Maître de Conférences, Université de Montpellier ♦♦ Frédéric JACQUEMIN, Professeur, Université de Nantes ♦♦ Steven LE CORRE, Professeur, Université de Nantes ♦♦ Dominique POQUILLON, Maître de Conférences, INP Toulouse

16 septembre 2013 - Mécanique des Fluides, Énergétique, Procédés
Sujet
Utilisation du procédé flexographique pour impression sur matériaux souples pour décors de vitrages feuilletés.
Direction
Didier CHAUSSY, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Naceur BELGACEM, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2
Résumé
L'objectif de ce projet est de proposer des vitrages feuilletés intégrant des décors. Pour ce faire, l'impression d'un intercalaire polymérique par le procédé flexographique est étudiée. Dans un premier temps, les intercalaires commerciaux sont minutieusement analysés (composition, propriétés de masse et de surface), tout comme les consommables inhérents au procédé flexographique (encres et forme imprimante). Ensuite, l'impression de différents types de motifs montre que la flexographie permet d'obtenir des impressions présentant la majorité des spécifications optiques. De plus, les propriétés d'adhésion et de résistance mécanique de différents types de vitrages feuilletés, ainsi que la durabilité de celles-ci sont étudiées. Enfin, les résultats des essais industriels réalisés permettent de définir un concept de presse d'impression autorisant l'intégration du procédé flexographique au sein des lignes de production de verre feuilleté.
Autres membres du jury
Étienne FLEURY, Professeur, INSA Lyon ♦♦ Yves GROHENS, Professeur, Université de Bretagne Sud ♦♦ Antonio L. TORRES, Professeur, Universitat Politècnica de Catalunya (Espagne) ♦♦ Sébastien WERY, Responsable R&D, Saint Gobain Glass

11 janvier 2013 - Mécanique des Fluides, Énergétique, Procédés
Sujet
Production simultanée de fibres cellulosiques blanchies et de polyxylosides d'alkyle dans le cadre d'une bioraffinerie papetière.
Direction
Christine CHIRAT, Maître de Conférences, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Dominique LACHENAL, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2
Résumé
Ce projet s'inscrit dans le cadre d'une bioraffinerie lignocellulosique dont le but est d'extraire les hémicelluloses de bois de feuillus afin de les valoriser en tensioactifs, sans compromettre la qualité des fibres cellulosiques blanchies obtenues en parallèle.
Des copeaux industriels d'Eucalyptus globulus ont été soumis à des autohydrolyses dans des conditions variées afin de retirer une partie des hémicelluloses, composées principalement de xylose, qui se retrouvent dissoutes dans l'hydrolysat. Les saccharides extraits ont été utilisés avec succès pour synthétiser des polyglycosides d'alkyle : composés tensioactifs dont la partie hydrophile est un saccharide et la partie lipophile est un alcool gras. Pour cela, les liqueurs d'autohydrolyse ont été purifiées par un traitement au charbon actif puis concentrées. L'impact sur la glycosylation de la concentration en saccharides ainsi que des autres composés présents dans l'hydrolysat a également été étudié. Par ailleurs, le bois autohydrolysé s'est avéré très facile à délignifier par une cuisson Kraft. Ainsi, des cuissons de type soude-anthraquinone à alcali et température réduits ont pu être mises en œuvre pour donner des pâtes plus pauvres en lignine et en acide hexenuronique que les pâtes de bois non prétraité, avec des DPv et des blancheurs supérieurs. L'aptitude à la délignification à l'oxygène de ces pâtes est équivalente à celle des pâtes de bois témoin, et une blancheur finale de 90% ISO a pu être atteinte par une séquence ODEPD quelle que soit l'origine des pâtes.
Autres membres du jury
Yves QUENEAU, Directeur de Recherche (HDR), CNRS ♦♦ Dmitry EVTUGUIN, Maître de Conférences (HDR), Université d'Aveiro (Portugal) ♦♦ Jérôme GUILBOT, Coordinateur Scientifique Sucres, Protéines et Chimie Verte, SEPPIC