Matière plastique

Une matière plastique ou familièrement un plastique désigne un mélange contenant une matière de base (un polymère) qui est susceptible d'être moulé, façonné, en général à chaud et sous pression, afin de conduire à un semi-produit ou à un objet fini.

Pages similaires :

  • Les polymères sont les constituants essentiels des matières plastiques.... Cette matière plastique est utilisée pour les emballages isolants et les... (source : valorplast)
  • Une matière plastique est transparente si elle est amorphe,... des matières plastiques transparentes possédant la résistance des polymères cristallisés.... (source : mompiou.free)
  • Entre 1979 et 1991, le taux d'utilisation de la capacité des industries des produits en matière plastique est resté supérieur à celui de la totalité des... (source : statcan)
Les matières plastiques font désormais partie de notre quotidien.

Une matière plastique ou familièrement un plastique désigne un mélange contenant une matière de base (un polymère) qui est susceptible d'être moulé, façonné, en général à chaud et sous pression, afin de conduire à un semi-produit ou à un objet fini. Le mot «plastique» dérive de malléabilité ou de plasticité.
Les matières plastiques couvrent une gamme très étendue de matériaux polymères synthétiques ou artificiels. On peut observer actuellement sur un même matériau des propriétés qui n'avaient jamais jusque là été réunies, par exemple la transparence et la résistance aux chocs.
Les textiles et les élastomères ne sont pas des matières plastiques proprement dites.
Généralement, les polymères industriels ne sont pas utilisés à l'état «pur», mais mélangés à des substances miscibles ou non dans la matrice polymère.
Structure typique d'une formule :
Matière plastique = polymère brut (résine de base) + charges + plastifiants + additifs
Il existe un grand nombre de matières plastiques ; certaines connaissent un grand succès commercial. Les plastiques existent sous de nombreuses formes : pièces moulées par injections, tubes, films, fibres, tissus, mastics, revêtements, etc. Ils sont présents dans de nombreux secteurs, même dans les plus avancés de la technologie.

Historique

Les premiers plastiques industriels très résistants ont été produits à partir du lait. La Bakélite a connu un immense succès à partir des années 1920 ; ici sous forme de face avant d'un poste de radio. La caséine du lait a servi d'agent plastifiant en peinture dès le Moyen Âge et peut-être bien plus tôt.

Les matières plastiques sont quasiment nées avec le XXe siècle. Des centaines de chercheurs et de bricoleurs de génie sont à l'origine de leur essor. Les premiers plastiques, artificiels, résultaient de la transformation chimique de polymères naturels tels le caoutchouc, la cellulose et la caséine (le squelette macromoléculaire étant préservé lors de cette transformation). La première matière plastique industrielle basée sur un polymère synthétique est la Bakélite®.
L'histoire des matières plastiques est jalonnée de découvertes qui ont changé notre vie :

La Seconde Guerre mondiale exacerba les besoins en matières premières :

Pour couvrir ses besoins, l'Allemagne, rapidement privée de ses ressources en latex naturel, avait produit durant la Première Guerre mondiale du caoutchouc Buna[3], un substitut plutôt médiocre de cette substance. Ses recherches sur de nouvelles matières plastiques se poursuivirent au cours de la Seconde Guerre mondiale (réalisées surtout par IG Farben) et, en 1945, la production de caoutchouc synthétique (néo-buta) s'élevait à un million de tonnes.

À partir de la Libération, l'élan scientifique et technologique insufflé à l'industrie par la guerre se poursuivit et de nouvelles matières furent synthétisées telles les nouveaux polyamides, le polycarbonate et les polyacétals.

Puis les découvertes de nouvelles matières se firent plus rares :

Depuis une trentaine d'années, les voitures, les trains et les articles électroménagers (machines à laver... ) n'ont cessé de s'alléger en métal et de gagner en performance grâce à l'apport des matériaux plastiques[5].
Les matériaux composites [typiquement les résines polyesters ou polyépoxydes renforcées fibres de verre (verre : d∼2,5) ], plus légers pour égale résistance que l'acier ou l'aluminium, et insensibles à la corrosion, sont de plus en plus utilisés dans le secteur aéronautique[6].

De nouveaux plastiques systématiquement plus respectueux de l'environnement (recyclage et biodégradabilité améliorés), moins dépendants du pétrole (réduction de coût), thermostables, plus transparents, incassables, ininflammables ou originaux sont en voie de développement.

Icône de détail Article connexe : Bioplastique.

Caractéristiques

Les propriétés des matériaux plastiques ne cessent de s'améliorer ; ils ont perdu leur mauvaise réputation.
On constate l'emploi grandissant de pièces en matières plastiques à la place de pièces métalliques, fréquemment plus onéreuses, plus sensibles à la corrosion, ou plus lourdes. Certaines caractéristiques techniques changent notablement de celles des métaux :

Les matrices organiques sont des isolants thermiques et électriques, mais aussi les fibres de renfort (sauf fibres de carbone) [7] :

Chimie et composition générale

Rappels de chimie macromoléculaire

Les plastiques prêts à l'emploi (commerciaux) sont fréquemment formés de longues chaînes carbonées[8]. Ils sont en général dérivés de carbone fossile (pétrole). Diverses substances (charges, plastifiants et additifs), dont la proportion en masse peut être majoritaire, sont incorporées lors de la fabrication.

La matière de base (la résine) est un polymère[9]. Les résines des matières plastiques sont issues de produits intermédiaires (éthylène, propylène, acétylène, benzène, etc. ) dont les matières premières sont le pétrole (surtout grâce au procédé de vapocraquage du naphta), le gaz naturel et le charbon.
Un polymère est un système formé par un ensemble de macromolécules. Une chaîne polymère est formée d'un grand nombre d'unités monomères. La viscosité et la résistance mécanique d'un polymère augmentent avec le degré de polymérisation (DP ou n)  ; ce dernier définit la longueur des chaînes[10].
Si le degré de polymérisation est supérieur à 3 000, le produit sera une matière plastique ; DP peut atteindre six millions.
Les matières plastiques sont synthétisées par polymérisation de monomères ou de prépolymères. La polymérisation est un processus important dans l'industrie chimique car les polymères en résultant doivent présenter les propriétés souhaitées, surtout, la durabilité, l'inertie chimique vis-à-vis de nombreux produits, l'élasticité, la transparence et les résistances mécanique et thermique.
Il existe deux catégories de polymérisations :

Pour perfectionner certaines propriétés, les matières plastiques du commerce sont quelquefois formées d'une résine de base modifiée par une autre résine ou un élastomère (intérêt de la copolymérisation).
Il n'y a pas de macromolécules bidimensionnelles préparées par synthèse.
Il existe quatre techniques de préparation des polymères : polymérisation en masse, en solution, en suspension et en émulsion. Exemples : les thermoplastiques PE, PVC et PS peuvent être synthétisés par n'importe quelle méthode de polymérisation. La copolymérisation fournissant l'ABS ne s'effectue qu'en émulsion, grâce à la formation de micelles.

Formulation du matériau polymère

Elle joue un rôle important. Les charges, plastifiants et additifs sont incorporés et dispersés dans la matrice de la résine pour perfectionner ses caractéristiques (résistance thermique, au feu, chimique, aux chocs ou au vieillissement, masse volumique, couleur, etc. ) ou sa mise en œuvre (souplesse... ) [11].
La formulation doit être non toxique.
On distingue (liste non exhaustive)  :

Certains constituants sont multi-fonctions[17].

Classification

On distingue globalement (hors matériaux composites)  :

Autres classifications envisageables : selon leur origine (polymères naturels, artificiels ou synthétiques), leur famille physico-chimique (thermoplastiques, thermodurcissables, thermostables, élastomères), leur structure (polymères linéaires ou tridimensionnels).

Familles de matières plastiques

Thermoplastiques

Les matériaux plastiques composés de polymères à chaîne linéaire ou ramifiée sont en principe fusibles. Les thermoplastiques se déforment et sont façonnables sous l'effet de la chaleur, gardant cette forme en refroidissant (ressemblance avec la cire des bougies). Cette propriété permet leur recyclage : les objets sont broyés et «refondus» pour en élaborer d'autres.
Les thermoplastiques sont par ailleurs solubles dans des solvants spécifiques, ce qui permet leur utilisation comme revêtements et colles.

Les textiles synthétiques (fils et fibres) sont systématiquement thermoplastiques. Ils sont apparus en 1940. On compte aujourd'hui plus de quarante types de textiles synthétiques et plus d'un millier de noms commerciaux pour les désigner.

Pour fixer les idées, la majorité des polymères linéaires industriels ont des masses molaires voisines de 105 g•mol-1. Une macromolécule linéaire peut avoir une longueur qui dépasse le dixième de micromètre, ses dimensions latérales restant mille fois plus faibles.
Il est possible de passer d'un matériau thermoplastique à un matériau thermodurcissable (c'est le cas par exemple de la copolymérisation du polyester insaturé avec du styrène). La structure obtenue est définitive, le produit fini est infusible par conséquent non transformable et non recyclable.

Thermodurcissables

Les thermodurcissables prennent leur forme définitive après la réaction chimique (polymérisation) accompagnant leur transformation. Le réseau tridimensionnel obtenu donne au produit fini son caractère d'irréversibilité thermique (ressemblance avec la cuisson d'un œuf). Plus le composé sera tridimensionnel, plus il sera rigide, cassant, insoluble et infusible.

Élastomères

Les élastomères sont des plastiques aux propriétés spécifiques.

Les élastomères sont des polymères amorphes présentant des propriétés remarquables en élasticité, amortissement et étanchéité (air, eau). Ils sont thermoplastiques et deviennent thermodurcissables par vulcanisation.
Ils sont employés en général réticulés, et le plus fréquemment à une température supérieure à leur température de transition vitreuse, sur le plateau caoutchouteux ; utilisation : fabrication de la gomme des pneumatiques [contenant essentiellement du caoutchouc naturel (NR) et du copolymère styrène-butadiène (SBR) ], bandes transporteuses, tuyaux, durits, coussins, silent blocs, joints, mastics, gants, chaussures, etc.

Principaux plastiques

L'usage prévaut de réserver le terme de matière plastique à deux catégories de matériaux : les thermoplastiques et les thermodurcissables. Les premiers sont les plus produits.

Thermoplastiques
Code ISO 1043 Quelques noms commerciaux Polymère Production technique depuis
ABS Afcoryl, Bayblend (alliage PC/ABS), Cycolac, Isopak, Lastilac, Lustran, Novodur, Polyflam, Polylac, Polyman, Terluran, Toyolac, Ugikral, Vestodur Copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène (famille des styréniques) années 50
CA Cellidor A, Cellon, Lumarith, Rhodialite, Rhodoïd, Setilitte, Trialithe Acétate de cellulose (cellulosique) 1927
EPS Afcolène, Dépron, Hostapor, Polyfoam, Roofmate, Sagex, Styrocell, Styrodur, Styrofoam, Styropor, Vestypor Polystyrène expansé (styrénique) années 50
PA Amilan, Akulon, Altech, Bergamid, Capron, Durethan, Eratlon, Ertalon, Grilamid, Grilon, Igamid, Kevlar, Latamid, Lauramid, Maranyl, Minlon, Miramid, Nomex, Nylatron, Nylon, Nypel, Orgamide, Radiflam, Radilon, Renyl, Rilsan, Schulamid, Stanyl (PA-4,6), Staramide, Starflam, Tactel, Technyl, Trogamid, Ultramid, Versamid, Vestamid, Zytel Polyamides[19] 1938 (PA aliphatiques), 1961 (PA aromatiques ou aramides : Nomex)
PBT Arnite, Celanex, Deroton, Hostadur, Pocan, PTMT, Tenite, Ultradur, Vestodur Polybutylène téréphtalate (polyester saturé) 1969
PC Apec, Axxis, Durolon, Gerpalon, Latilon, Lexan, Makrolon, Panlite, Plaslube, Polyman, Sunglass, Tuffak, Xantar Polycarbonates 1956
PE Alkathène, Alketh, Dyneema, Eltex, Hostalène, Lacqtène, Lupolen, Manolène, Marlex, Moplen, Polythen, Sclair, Stamylan, Supralen, Surlyn[20], Tupperware, Vestolen Polyéthylène (polyoléfine) 1939 (PEBD), 1955 (PEHD)
PET Arnite, Baydur, Bidim, Dacron, Diolen, Ektar, Ertalyte, Hostadur K et A, Kodar, Mélinex, Mylar, Pocan, Raditer, Rhodester, Rynite, Tenite, Tergal, Terphane, Térylène, Trevira, Ultradur Polyéthylène téréphtalate (polyester saturé) 1946
PMMA Acrigel, Altuglas, Altulite, Bonoplex, Corian, Deglan, Limacryl, Lucite, Metacrilat, Oroglas, Perspex, Plexiglas, Resalit, Vitroflex Polyméthacrylate de méthyle (acrylique) 1933
POM Acetaver, Bergaform, Celcon, Delrin, Eracétal, Hostaform, Kematal, Kepital, Kocetal, Ultraform Polyoxyméthylène (polyacétal) 1958
PP Amoco, Appryl, Carlona, Eltex, Hostalen PP, Lacqtène, Luparen, Moplen, Novolen, Oléform, Polyflam, Profax, Propathene, Prylène, Trovidur PP, Vestolen Polypropylène (polyoléfine) 1957 (PPi), 1992 (PPs)
PS Carinex, Edistir, Empera, Gedex, Hostyrène, Lacqrène, Luran, Lustran, Lustrex, Noryl (alliage PPO/PS), Polyflam, Polystyrol, Riviera, Styranex, Styroflex, Styron, Trolitul, Ursaa, Vestyron Polystyrène (styrénique) 1935
PTFE Algoflon, Ertaflon, Fluon, Gaflon, Halon, Hostaflon, Polyflon, Soreflon, Téflon, Voltalef Polytétrafluoroéthylène (fluoré) 1942
PVAC Elvacet, Hostaflex[21], Mowilith, Rhovyl, Vinnapas, Vinyon[21] Polyacétate de vinyle (vinylique) 1928
PVC Breon, Corfam, Darvic, Duraform, Dynel[22], Garbel, Gedevyl, Hostalit, Lacovyl, Lacqvil, Lucolène, Lucovyl, Lucalor, Lucoflex, Micronyl, Mipolam, Nakan, Saran[23], Solvic, Tefanyl, Trovidur, Ultryl, Vestolit, Vinidur, Vinnol, Vinnolit, Vinoflex, Vinylite Polychlorure de vinyle (vinylique) 1931
SAN Elvax, Lacqsan, Luran, Lustran, Restil, Vestoran Copolymère styrène-acrylonitrile (styrénique) années 50


Thermodurcissables
Code ISO 1043 Quelques noms commerciaux Polymère Production technique depuis
EP Araldite, Devcon, DER, Doroxin, Epikote, Epon, Epotek, Epotuf, Epoxin, Eurepox, Lekutherm, Lopox, Rutapox Polyépoxydes 1946
MF Arborite, Formica, Hostaset MF, Melochem, Melopas Mélamine-formaldéhyde (aminoplastes) années 20
PF Bakélite, Cascophen, toile bakélisée (Celoron), papier bakélisé, bois bakélisé, Fluosite, Hostaset PF, Luphen, Micarta, Peracite, Trolitan, Tufnol Phénol-formaldéhyde (phénoplastes) 1909
PUR Baydur, Bayflex, Baygal, Cyanapren, Daltoflex, Definal, Desmodur, Desmolin, Estolan, Lupranat, Lupranol, Luvipren, Moltopren, Napiol, Scurane, Urepan, Voranol, Vulkolian, Vulkollan Polyuréthanes réticulés 1940
UF Ærodux, Beckamin, Cascamite, Hostaset UF, Pollopas, Prystal, Urochem Urée-formaldéhyde (aminoplastes) 1923
UP Hostaset UP, Leguval, Palatal, Pregmat, Ukapon, Vestopol Polyesters insaturés 1950

Les polyimides, le polytétrafluoroéthylène et les silicones peuvent être classés dans les thermostables[24] ou les polymères techniques.

Aspect économique

L'importance économique des matières plastiques est majoritaire dans la chimie industrielle. Leur percée est telle que leur consommation actuelle en volume est supérieure à celle des métaux. La consommation par tête d'habitant était de 92 kg en Europe occidentale en 2000.
Les plus fortes consommations concernent les marchés du bâtiment, de l'emballage et de l'électricité-électronique.
Avec une production mondiale voisine de 54 millions de tonnes en 2001, le polyéthylène [ (-CH2-) n] est le polymère de synthèse le plus consommé[25]. Les plus répandus sont ensuite le polychlorure de vinyle [ (-CH2-CH (Cl) -) n], le polypropylène [ (-CH2-CH (CH3) -) n], le polyéthylène téréphtalate (PET), le polystyrène, les polyamides et les acryliques.
Le PET et le poly (carbonate de bisphénol A) (PC, thermoplastique technique) connaissent une forte progression depuis les années 1990. La production totale du PET était d'environ 18 millions de tonnes en 2001.

Principales techniques de transformation

Presse à injecter bi-matière pour des granulés thermoplastiques[26].

Plus que tout autre matériau, les matières plastiques offrent un large choix de techniques de transformation. Les produits initiaux (formulations complètes appelées aussi matériaux polymères, compounds) se présentent sous forme de granulé, poudre, pastille, pâte ou liquide. Les matières hygroscopiques (PA, ABS, PBT, PMMA) subissent un préséchage avant la mise en œuvre afin d'éviter tout défaut lié à l'humidité sur les pièces plastiques.
Les états plastique ou visqueux sont nécessaires pour mettre en œuvre les techniques de mise en forme des matériaux polymères.
Les transformateurs réalisent les objets finis destinés aux utilisateurs avec matériels et de matières apportées par les producteurs de polymères ou les compoundeurs.

Caisses en matière plastique.

La mise en forme des thermoplastiques change de celle des thermodurcissables :

Le plastique permet le moulage et le soufflage de formes complexes, en séries industrielles (plasturgie). Les bouteilles sont ainsi réalisées, avec techniques très proches de celles utilisées pour les bouteilles en verre.

On distingue :

Propriétés

Propriétés thermiques

On peut classer les polymères en deux types, en fonction de leur comportement à la chaleur : les thermoplastiques (polymères linéaires, ramifiés ou non) et les thermodurcissables [polymères tridimensionnels (réticulés) ][29] :

Propriétés mécaniques

Les thermodurcissables sont fréquemment rigides et fragiles alors que les thermoplastiques et les élastomères montrent une résistance mécanique médiocre très affectée par la température.
Pour ce qui concerne la structure moléculaire, les matériaux polymères solides sont soit :

Remarque sur l'influence de la tacticité : un polymère atactique (dont la chaîne macromoléculaire présente une forme géométrique irrégulière) ne peut pas cristalliser, contrairement à un polymère isotactique ou syndiotactique.
La structure des polymères est reliée aux propriétés thermomécaniques. Par exemple, lors de la mise en œuvre par injection, les plastiques amorphes sont plus tolérants [process plus aisé, retrait (shrinkage en anglais) plus faible au refroidissement] que les semi-cristallins (ces derniers ont une prédisposition à cristalliser) [31].
Le taux de cristallites d'un polymère influence les propriétés mécaniques (le module d'Young augmente quand le taux de cristallites augmente. Inversement la limite de déformation élastique diminue).
On admet en général que les propriétés d'un plastique technique sont optimales quand la cristallinité moyenne permet de combiner la résistance mécanique et thermique de la phase cristalline à la résilience de la phase amorphe (quasiment 50 à 60 %).
La plupart des thermoplastiques ne sont pas utilisés au-dessus de 120°C, température à laquelle se produit un ramollissement (pour les amorphes) ou une fusion (pour les semi-cristallins), qui supprime les propriétés mécaniques. Les thermoplastiques amorphes sont utilisés en-dessous de leur Tg. En principe, les thermodurcissables ont une meilleure tenue thermomécanique (à la chaleur, au feu, au fluage, faible retrait, etc. ) et chimique que les thermoplastiques. Les meilleurs thermostables sont des thermodurcissables.

Quand les matériaux plastiques sont observés en service, on se rend compte qu'ils sont soumis à des contraintes qui provoquent des déformations pouvant dans certains cas conduire à la rupture. Le comportement en service des matériaux définit leurs propriétés d'usage.
Il est important de connaître les propriétés intrinsèques (inhérentes aux matériaux) afin de faire un choix judicieux du matériel le plus apte à remplir les fonctions qui lui sont assignées. La résistance des matériaux est la science qui va, à partir de propriétés propres à chaque matériau, définir les caractéristiques et conditions d'utilisation de chacun.
Les propriétés mécaniques font partie des propriétés intrinsèques des matériaux et sont définies à partir d'essais comparatifs, normalisés. En général, on utilise les normes ISO, ASTM et DIN, ou des normes «maisons» quand les tests sont directement liés aux propriétés d'usage.
Les propriétés mécaniques sont ensuite utilisées pour prédire les propriétés finales des objets finis. Cependant, certaines caractéristiques structurales liées à la transformation des matières plastiques, telles le degré de cristallinité, l'orientation des chaînes macromoléculaires, ou les tensions internes résultant des conditions de mise en œuvre et de refroidissement, peuvent influencer les propriétés de l'objet. Ces propriétés sont appelées propriétés de transformation.

On peut résumer les propriétés du matériau comme suit :

Un grand nombre d'essais mécaniques utilisés pour caractériser les matières plastiques découle des techniques d'analyse des métaux telles la mesure du module d'élasticité, de la résistance à la traction et de l'allongement à la rupture.
Les analyses mécaniques et rhéologiques sont basées surtout sur des essais de :

Courbes de contrainte-déformation.

Les équipements d'analyse comprennent les appareils de mesure de l'indice de fluidité à chaud (pour les thermoplastiques) (MFI, melt flow index en anglais) [32], les appareils de traction, les extensiomètres, les analyseurs DSC, les viscosimètres (de type rotationnel, cône-plan ou capillaire) (pour les thermoplastiques), les analyseurs DMA (ces deux derniers instruments sont dédiés aux mesures dynamiques), les appareils de choc Izod et choc Charpy, etc.
En ce qui concerne les polymères solides, un simple essai de traction uniaxial permet de mesurer certaines propriétés mécaniques.

Les matériaux se répartissent selon leur comportement en contrainte-déformation, en trois catégories générales : rigides (fréquemment peu ductiles), plastiques ou élastomères. Le graphique intitulé «courbes de contrainte-déformation» obtenu lors d'un essai de traction met en évidence ces trois catégories :

Les matières plastiques ont des propriétés mécaniques influencées par les principaux facteurs suivants :

Influence de la température.

Globalement, le module d'élasticité et l'allongement à la rupture des polymères rigides se déterminent de la même façon que dans le cas des métaux.
La limite d'élasticité Re des polymères plastiques équivaut à la valeur maximale de la courbe se situant à la fin de la région élastique linéaire. De plus, la résistance à la traction Rm correspond à la contrainte entraînant une rupture ; elle peut prendre une valeur supérieure ou inférieure à Re.

Il est important de souligner que les propriétés mécaniques des thermoplastiques et des élastomères dépendent fortement de la température (voir le graphique intitulé «influence de la température»), des contraintes extérieures et du temps d'observation.

Impacts environnementaux

Outre qu'ils sont à l'origine d'une consommation importante de pétrole et d'une émission de gaz à effet de serre, les plastiques posent des problèmes environnementaux lorsqu'ils ne font pas l'objet d'un tri et d'un recyclage soignés, surtout lorsqu'ils contiennent du chlore (comme le PVC) et des métaux lourds toxiques tels le plomb ou le cadmium. Ici il s'agit de bouteilles s'accumulant dans les buissons du désert du Sinaï.

Si les écobilans des bouteilles et de nombreux objets sont encore discutés, quelques impacts sont reconnus :

Recyclage

Le plastique peut être broyé et réutilisé pour en produire un nouveau. Il peut aussi être récupéré et réutilisé (ici en Chine).

Le recyclage est un procédé de traitement des matériaux qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui le composent. La problématique quant au recyclage des polymères provient principalement du fait que ces derniers sont rarement utilisés seuls. Pour favoriser la mise en forme, les procédés industriels ont fréquemment recours à des plastifiants et des charges. Cependant, des nouveaux procédés permettent de recycler les polymères en fin de vie.

De par leur pouvoir calorifique élevé, ils permettent après incinération de récupérer de l'énergie (utilisation pour chauffage domestique... ). On peut aussi procéder par :

La plupart des emballages des produits de la vie quotidienne sont à base de matières plastiques. De nombreuses étapes de transformation du polymère sont pour cela nécessaires. Chaque opération ajoute une valeur au produit. La tendance constatée est que le coût de recyclage augmente énormément si on désire un matériau d'une grande pureté.

Pour aider au recyclage des articles jetables, la Société de l'industrie plastique a conçu un système de marquage par type de plastique, le code d'identification des résines. Un emballage utilisant ce système est marqué d'un triangle fléché à l'intérieur duquel se trouve un numéro indiquant le type de plastique utilisé :

code recyclage SPI code recyclage SPI code recyclage SPI code recyclage SPI code recyclage SPI code recyclage SPI code recyclage SPI

Les types de plastique : le code d'identification des résines.
  1. PETE ou PET : polyéthylène téréphtalate : utilisé habituellement pour les bouteilles d'eau minérale et de jus de fruits, les emballages, les blisters, les rembourrages. Potentiellement dangereux pour l'usage alimentaire ;
  2. HDPE ou PEHD : polyéthylène haute densité : certaines bouteilles, flacons, et d'une façon plus générale emballages semi-rigides. Considéré comme sans danger pour l'usage alimentaire ;
  3. V ou PVC : polychlorure de vinyle : utilisé pour les canalisations, tubes, meubles de jardin, revêtements de sol, profilés pour fenêtre, volets, bouteilles de détergents, toiles cirées. Potentiellement dangereux pour l'usage alimentaire (peut contenir des dioxines, du bisphénol A, du mercure, du cadmium)  ;
  4. LDPE ou PEBD : polyéthylène basse densité : bâches, sacs poubelle, sachets, films, récipients souples. Considéré comme sans danger pour l'usage alimentaire ;
  5. PP : polypropylène : utilisé dans l'industrie automobile (équipements, pare-chocs), jouets, et dans l'industrie alimentaire (emballages). Considéré comme sans danger pour l'usage alimentaire ;
  6. PS : polystyrène : plaques d'isolation thermique pour le bâtiment, barquettes alimentaires (polystyrène expansé), couverts et gobelets jetables, boitiers de CD, emballages (mousses et films), jouets, ustensiles de cuisine, stylos, etc. Potentiellement dangereux, surtout en cas de combustion (contient du styrène)  ;
  7. OTHER ou O : tout plastique autre que ceux appelés de 1 à 6. Inclut par exemple les plastiques à base de polycarbonate ; potentiellement toxique surtout en cas d'utilisation de polycarbonate à base de bisphénol A.

Notes et références

  1. La polymérisation radicalaire de l'éthylène fonctionne sous une pression de 150 à 300 MPa, soit ∼1500-3000 bars, l'amorceur étant l'oxygène. Parfois, les réacteurs de polymérisation explosaient à la barbe de leurs manipulateurs.
  2. Pour affiner le procédé de fabrication, les responsables de Du Pont décidèrent de mobiliser pas moins de 230 chercheurs.
  3. Le nom Buna correspond aux premières lettres de butadiène et de natrium, sodium en allemand (l'amorceur de la polymérisation anionique du butadiène est le sodium).
  4. L'ancien coureur cycliste anglais Chris Boardman a battu le record du monde de l'heure sur un vélo en Kevlar de 7,1 kg en 1993.
  5. Les plastiques représentent 10 à 12 % du poids moyen des voitures (l'Usine Nouvelle, n°2579 du 23 janv. 1997).
  6. Ce secteur fait surtout appel aux fibres peu denses de Kevlar (d∼1,45) et de carbone (d∼1,74). Par exemple, les matériaux composites représentent 35 % du poids de l'Airbus A400M.
  7. L'introduction de poudres d'aluminium dans les polyacétals ou les polyamides a permis d'obtenir des moulages conducteurs pouvant être plaqués avec des métaux.
  8. Les silicones sont des polymères minéraux car formés d'enchaînements -Si-O-.
  9. Certaines substances (monomères non polymérisés, résidus catalytiques, impuretées diverses, etc. ) peuvent être présentes involontairement dans la résine. Une phase de lavage de la résine peut les éliminer.
  10. L'indice de fluidité (MFI, voir plus loin), par exemple, est une mesure de masse molaire moyenne d'un échantillon de thermoplastique. Ces deux quantités sont inversement proportionnelles, ainsi un échantillon d'un indice de fluidité élevé, bien que facile à transformer, aura une résistance mécanique assez faible.
  11. Pour les matières thermoplastiques, les charges ne sont pas des substances indispensables ; c'est uniquement à partir de 1950, avec la crise de l'énergie, qu'elles ont été de plus en plus incorporées pour diminuer les coûts. Par contre, les matières thermodurcissables ont systématiquement contenu des charges de nature et forme variées.
  12. La craie, très utilisée, est la charge la moins chère. Elle est fréquemment enrobée avec par exemple de l'acide stéarique pour perfectionner la dispersion dans la matrice.
  13. L'amiante, à cause des risques pour la santé, n'est plus utilisé.
  14. Le matériau non réticulé peut être sous la forme d'un monocomposant (résine et durcisseur dans un même composant ; cuisson nécessaire pour réticuler) ou d'un bicomposant (durcisseur séparé).
  15. Une application de l'analyse thermogravimétrique (TGA) est orientée vers l'étude des domaines de stabilité thermique et des cinétiques de dégradation (influence d'additif anti-oxydant, dosage d'eau, de solvant) ou vers la mesure du taux de résine d'un matériau composite.
  16. Les composants (boîtiers, supports de contact électrique, connecteurs, etc. ) en polymère sont largement utilisés dans les secteurs très exigeants de l'électricité et de l'électronique.
  17. Le noir de carbone ou carbon black est utilisé depuis très longtemps dans l'industrie des matières plastiques (divers types disponibles). Cette matière pulvérulente est à la fois un pigment, un stabilisant (à l'oxydation, aux ultraviolets ainsi qu'à la chaleur), une nanocharge de renforcement des propriétés mécaniques des élastomères et un conducteur électrique.
  18. Ces matériaux ne sont pas reconnus comme des matières «plastiques» car ils sortent du cadre de la plasturgie.
  19. Les polyamides (aliphatiques) polycaprolactame (PA-6) et polyhexaméthylèneadipamide (PA-6,6) sont les plus produits. Le PA-11 (Rilsan) est synthétisé à partir d'huile de ricin.
  20. Le Surlyn est un ionomère  : copolymère statistique d'éthylène avec 1 à 10 % d'un acide carboxylique insaturé (acide méthacrylique)  ; formation ionique avec des cations tels Na+, K+ ou Mg++ (vitres pare-balles... ).
  21. ab Copolymère CV-AV. La résine à environ 10 % d'AV était utilisée pour le pressage des disques microsillons.
  22. Copolymère 60 % CV-40 % acrylonitrile ; fibres ininflammables et résistantes aux agents chimiques (filtres industriels).
  23. Copolymère 15 % CV-85 % chlorure de vinylidène ; montre une très faible combustibilité [ILO (indice limite d'oxygène) = 60 (valeur élevée, requise) ] (films d'emballage, filtres industriels).
  24. Leur thermostabilité est respectivement due à la présence de noyaux phénylènes, de fluor et de silicium.
  25. Le PE a le plus bas prix (voisin d'1 €/kg) (gros volume de production)  ; à l'opposé, le PEEK ou certains polyimides coûtent environ cent fois plus cher (en 2008).
  26. Pour ce modèle, le volume injectable des deux unités d'injection est différent ; la force maximale de verrouillage du moule avoisine 1 400 kN, soit ∼140 «tonnes».
  27. Au débouché d'une filière d'extrudeuse, pour garder au profil une résistance mécanique suffisante, il faut utiliser un polymère de masse molaire suffisamment élevée.
  28. Pour les thermoplastiques, les pressions d'injection sont très élevées (de l'ordre de 50 à 180 MPa selon le matériau) mais aussi les cadences de production (cycle de 10 à 60 secondes par pièce, environ).
  29. Dans la structure linéaire, les chaînes moléculaires peuvent se déplacer plus aisément que dans la structure réticulée. Une structure tridimensionnelle, qui ne permet quasiment aucune rotation autour des liaisons, élève la rigidité moléculaire et par suite modifie les propriétés physico-chimiques.
  30. Le PVC est un polymère amorphe ou faiblement cristallin, selon les grades.
  31. Le retrait de la matière semi-cristalline est plus important que celui de la matière amorphe, car sa structure est plus compacte.
  32. Par exemple, si on compare deux types de polymère, une valeur élevée d'indice de fluidité indique une transformation plus facile. Dans des procédés de transformation impliquant des vitesses de cisaillement élevées (par exemple le moulage par injection) un polymère d'indice important, et par conséquent de masse molaire peu élevée, doit être choisi (pour minimiser les pertes de charge dans les divers circuits d'alimentation, si la matière est injectée dans un moule).
  33. Gregory, Kirk et Marbin, Pelagic tar oil, plastics and other litter in surface waters ot the New Zealand sector on the southern ocean, and on Ross dependency shores. New Zealand Antarctic Record, 6,1984, n°1 (p. 131-143).
  34. Géo, Spécial Méditerranée, groupe Prisma Presse, n°355 de sept. 2008.

Bibliographie

Voir aussi

Liens externes

Formations :

Recherche sur Google Images :



"Polymères - La matière plastique"

L'image ci-contre est extraite du site www.decitre.fr

Il est possible que cette image soit réduite par rapport à l'originale. Elle est peut-être protégée par des droits d'auteur.

Voir l'image en taille réelle (336 x 475 - 31 ko - gif)

Refaire la recherche sur Google Images

Recherche sur Amazone (livres) :

Chercher sur Amazone Refaire la recherche


Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_plastique.
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 13/11/2008.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.
Accueil Recherche Aller au contenuDébut page
ContactContact ImprimerImprimer liens d'évitement et raccourcis clavierAccessibilité
Aller au menu