2469 Panorama des Matières Plastiques

PANORAMA DES MATIERES

PLASTIQUES

Référence stage : 2469

(C)entre de (F)ormation de la (P)lasturgie 39, rue de la Cité – 69441 LYON CEDEX 03 Tél : 04.72.68.28.28 – Fax : 04.72.36.00.80 E-Mail : plast@cfp-lyon.com

C F P PANORAMA DES MATIERES PLASTIQUES

Module N° 2469

SOMMAIRE

I. HISTOIRE ET DEVELOPPEMENT DES MATIERES PLASTIQUES ........................4

II. LES PRINCIPAUX DOMAINES D’UTILISATION DES MATIERES PLASTIQUES....................................................................................................................20

III. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES MATIERES PLASTIQUES ...............23

IV. NOTIONS DE CHIMIE ..............................................................................................25

V. ORIGINE ET COMPOSITION DES MATIERES PLASTIQUES .............................65

VI. LES MATIERES THERMOPLASTIQUES / THERMODUR-CISSABLES ............72

VII. LES FAMILLES DE THERMOPLASTIQUES........................................................85

VIII. LES FAMILLES DE THERMODURCISSABLES...............................................102

Module N° 2469

I. HISTOIRE ET DEVELOPPEMENT DES MATIERES PLASTIQUES

A. HISTOIRE DES MATIERES PLASTIQUES 1838 : PAYEN extrait la cellulose du bois. La cellulose est un polymère naturel 1844 : GOODYEAR met au point la vulcanisation du caoutchouc naturel, par réaction du soufre et du noir de carbone sur le caoutchouc naturel, c’est la vulcanisation. 1870 Née à partir du camphre et de la cellulose, la première matière plastique est le fruit de l’invention des frères Hyatt, qui, à l’occasion d’un concours, cherchaient un substitut à l’ivoire dans la fabrication des boules de billard. Ainsi est née aux USA la première matière connue sous le nom de Celluloïd (nitrate de cellulose). 1884 Apparition du premier fil artificiel en acétate de cellulose obtenu par l’action de l’acide acétique sur la cellulose. L’industrie textile était à l’époque la grande industrie. Les fibres naturelles telles que le coton, le lin, le chanvre provenaient des colonies. Les approvisionnements étaient donc peu fiables. 1889 Création de la Galalithe obtenue par l’action de l’aldéhyde formique sur la caséine du lait.

1. XX ème siècle : développement de la chimie de synthèse. 1920, date charnière. C’est à cette époque que les chercheurs ont trouvé et compris la « mécanique » pour fabriquer un polymère. C’est en effet au cours de la première moitié du XX ème siècle que sont découverts notamment par les grands laboratoires des chimistes américains et allemands les grands “plastiques” : polychlorure de vinyle, polystyrène, polyéthylène, polyamide... mais aussi des produits comme

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le polymétacrylate de méthyle (plexiglas). Depuis la dernière guerre, la recherche s’est élargie, qui avec de nouvelles découvertes (les silicones, polyesters, polyfluorés, ABS, polyuréthannes, polystyrènes expansés, polyacétal, polypropylène, polycarbonates......) ont peu à peu épuisé le champ des synthèses exploitables économiquement. Mais la recherche est loin de s’être arrêtée : le prix Nobel décerné récemment à Pierre-Gilles de GENNES est là pour en attester.

2. ...Et apparition des composites et des complexes En effet, d’autres produits prennent peu à peu dans les programmes de recherche la relève des plastiques utilisés de façon homogène : les composites et les complexes. Il s’agit d’une matrice plastique associée à des fibres qui la chargent et la renforcent pour les “composites”, et pour les “complexes” il s’agit de plastiques de natures différentes assemblés entre eux ou avec d’autres matériaux (papier, aluminium par exemple pour constituer un emballage brique de lait, etc…). Toutes ces combinaisons de constituants hétérogènes procurent aux composites et complexes des propriétés remarquables et spécifiques que ne possèdent pas à eux seuls les constituants de base. Ceci explique leur succès et leur développement actuel, mais leur emploi risque d’être freiné par leur recyclabilité faible.

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FAMILLE Première

marque ou désignation

INVENTEUR Année de lancement

Première firme

productrice

NITRATE DE CELLULOSE

Celluloïd Frères HYATT 1870 ALBANY DENTAL PLATE

U.S.A.

GALALITHE 1889 ALLEMAGNE

ACETATE DE CELLULOSE

1905 BAYER ALLEMAGNE

PHENOPLASTE Bakélite BACKELAND 1909 GENERAL BACKELITE

U.S.A.�

CELLULOSE régénérée Cellulose BRANDEN-BERGER

1915 La CELLOPHANE

FRANCE

ALKYDE 1926 GENERAL ELECTRIC

U.S.A.

POLYMETHACRYLATE de METHYLE

Plexiglas WULFF 1927 ROHM et HASS

Allemagne

AMINOPLASTE Pollopas POLLAK 1928 U.S.A. POLYSTYRENE STAUDINGER 1930 I.G. FARBEN Allemagne POLYVINYLE CHLORURE

OSTROMY-SLENSKY et KLATTE

1931 I.G.FARBEN Allemagne

POLYETHYLENE Basse pression Haute densité

1937 I.C.I. GRANDE BRETAGNE

POLYVINYLIDENE Saran 1940 DOW U.S.A. POLYAMIDE 66 Nylon CAROTHERS 1941 DUPONT DE

NEMOURS U.S.A.

SILICONE 1941 GENERAL ELECTRIC

U.S.A.

POLYESTER (Résines) 1942 PITTSAURGH GLASS

U.S.A.

POLYFLUORE Téflon 1943 DUPONT DE NEMOURS

U.S.A.

A.B.S DALY 1946 U.S.A. POLYAMIDE 11 Rilsan ZELNER et

GENAS 1946 ORGANICO FRANCE

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FAMILLE Première

marque ou désignation

INVENTEUR Année de lancement

Première firme

productrice

PAYS D'ORIGINE

EPOXYDE Araldite CASTAN 1947 CIBA SUISSE POLYURETHANE Moltopren Otto BAYER

1950 BAYER ALLEMAGN

E POLYSTYRENE expansé Styropor 1951 BASF ALLEMAGN

ACETAL Delrin 1953 DUPONT DE NEMOURS

U.S.A.

POLYETHYLENE HD Haute densité Basse

pression

ZIEGLER 1955 HOECHST R.F.A

POLYPROPYLENE NATTA 1957 MONTECATINI

ITALIE

POLYCARBONATE Makrolon Lexan

1957 BAYER G. ELECTRIC

ALLEMAGNE

POLYPHENYLENE Noryl HAY 1964 GENERAL ELECTRIC

U.S.A.

POLYIMIDE Vespel 1964 DUPONT DE NEMOURS

U.S.A.

POLYSULFONE 1965 UNION CARBIDE

U.S.A.

POLYMETHYL PENTENE

TPX 1965 ICI GRANDE BRETAGNE

IONOMERE Surlyn 1965 DUPONT DE NEMOURS

U.S.A.

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B. POSITIONNEMENT DES DIFFERENTS PLASTIQUES SUR LEUR COURBE DE CYCLE DE VIE

Volume

Introduction Croissance Maturité Déclin

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C. LA PLASTURGIE COMPAREE EN CHIFFRES

SECTEURS CA 2002 en Milliards d’€

PLASTURGIE (et caoutchouc) 38.79 INDUSTRIE TEXTILE 13.47 BOIS ET PAPIER 26.04 METALLURGIE ET TRANSFORMATION DES METAUX 60.04 COMPOSANTS ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUES 32.85

La plasturgie a connu des taux de croissance à deux chiffres pendant près de 20 ans, depuis 1995 la croissance diminue en %, mais une moyenne de plus de 8% de croissance par an est constatée entre 1950 et 2003. Peu de secteurs affichent un tel résultat sur une aussi longue période.

D. LES CHIFFRES CLES… Par secteur d’activité :

Sports et loisirs 5%

Transport 13%

Electri/Electro 6%

Ameublement 4%

Médical 1%

Autres 9%

Emballage 39%

BTP 23%

Consommation de matières plastiques par habitant et par an, en

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Kilogramme (Année 2003)

USA Japon D F SP I

Nota : Les quantités exports sont incluses dans les chiffres ce qui « fausse » la consommation apparente par habitant et donc les comparaisons entre pays. Mais l’ordre de grandeur lui est juste.

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E. REPARTITION DES EFFECTIFS PAR REGIONS Statistiques 2002

Bretagne1667130

10834582

de Loire28914704

Centre24911662

Bourgogne1175715

Champagne

874184

Lorraine1495747 Alsace152

Franche

1908646

Rhône-Alpes90128986

Auvergne1746281

Limousin41962

CharentesPoitou

1093158

1369132 Ile

4689473

Picardie165

Nord2129846

Provence

2064134

Languedoc

1212239

Midi-Pyrénées1183234

Aquitaine1524324

Normandie

Côte d'AzurAlpes

Corse668

Comté

Ardennes

de France

HauteNormandie

RégionEtablissements

Effectifs

Roussillon

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F. SCHEMA FONCTIONNEL DE LA FILIERE « PLASTURGIE »

Producteurs MATIERES PLASTIQUES

Producteurs CHARGES, ADDITIFS, COLORANTS,

RENFORTS, etc…

COMPOUNDEURS

TRANSFORMATEURS MOULEURS

Parachèvements Assemblages

DONNEURS D’ORDRES

DISTRIBUTION

Utilisateur final

Recyclage Incinération, régénération, retraitement

MOULISTES

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G. TAILLE DES SOCIETES ACTEURS DE LA PLASTURGIE : Producteurs présence mondiale :

FOURNISSEURS Effectifs GENERAL ELECTRIC 239 000 EXXON MOBIL 120 000 BAYER 142 000 HOESCHT 147 000 DUPONT 97 000 RHODIA 75 000 BASF 103 000

Clients internationaux :

CLIENTS Effectifs RENAULT 140 905 FORD 371 700 SIEMENS 379 000 SONY 163 000 BOSCH 172 400 ELECTROLUX 112 000 ABB 215 000

Transformateurs nationaux

TRANSFORMATEURS Effectifs MGI COUTIER 4 000 PLASTIC OMNIUM 9 400 MECAPLAST 5 500

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Les différences de taille, au moins de 1 à 10 font que les transformateurs ont du mal à se faire entendre aussi bien auprès de leurs clients que de leurs fournisseurs. Quand aux moulistes…. Taille moyenne des plasturgistes dans le monde

Pays Effectif moyen Par société

Effectif moyen Par site

Japon 171 - Allemagne 117 101 USA 81 - Pays Bas 73 - Royaume Uni 99 45 France 96 35 Italie 55 - Espagne 20 -

Le nombre d’employés d’une société de transformation plastique n’est pas comparable loin s’en faut aux donneurs d’ordre et producteurs de matières premières.

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H. POSITIONNEMENT AU PLAN INTERNATIONAL Chiffres clés 2000

U.S.A. Japon D F GB Italie

La France 4ème au plan internationalconsommation de polymères

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I. PLASTURGIE ET ENVIRONNEMENT Les plastiques sont en partie victimes dans l’esprit du public de leur succès notamment dans les emballages, de leur étanchéité à l’eau ainsi que du comportement de certains consommateurs peu respectueux de la nature. Cependant les études récentes (éco-bilan) ramènent les critiques à leur juste valeur : Ainsi, selon une étude menée en 2004 on découvre que le moins mauvais des sacs d’emballage et le cabas plastique quand il est utilisé au moins quatre fois, viens après le sac jetable à usage unique, les sacs papier, « bio », sont eux fortement pénalisés par leur consommation d’énergie pour leur fabrication. Les matières plastiques n’utilisent que 5% du pétrole utilisé en Europe occidentale et ne représentent que 8 % du tonnage des ordures ménagères. Quelques exemples chiffrés permettent de mieux appréhender l’impact des matières plastiques sur l’environnement : La transformation des matières plastiques est plus économe d’énergie que celle des matériaux avec lesquels elles sont souvent en compétition. Ainsi la substitution de la matière plastique au papier dans la fabrication de sacs “sortie de caisses” utilisés dans les supermarchés, permet une économie de 32% de l’énergie de transformation. Cette économie atteint 56,5% quand on remplace le verre par la matière plastique dans la fabrication des bouteilles. L’allégement des emballages est une source d’économie importante de carburants dans les transports. Ainsi un camion transportant de l’eau minérale en bouteille consomme 39% de carburant en moins si le verre est remplacé par la matière plastique. L’utilisation des matières plastiques dans l’automobile ou dans le bâtiment est génératrice également d’économies. On estime que chaque Kg d’équivalent pétrole utilisé pour la fabrication des matériaux d’isolation apporte sur la durée de vie d’un bâtiment une économie de combustible pour le chauffage de l’ordre de 75kg.

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On pourrait multiplier à l’infini les exemples de contribution positive des matières plastiques à la satisfaction des besoins de l’homme. Mais cela ne ferait pas oublier qu’aujourd’hui un emballage sur deux est en matières plastiques et que leur pollution visuelle va bien au-delà des 7% que les plastiques représentent dans les déchets ménagers. Très consciente de ce bilan, l’industrie européenne des plastiques s’est engagée depuis plusieurs années dans une politique globale des déchets. Parmi les solutions envisagées elle a donné priorité à la réduction de la consommation des matières premières et à la réutilisation des déchets.

J. REDUCTION A LA SOURCE ET RECYCLAGE Au cours des 20 dernières années les progrès des industries plastiques ont abouti à des réductions significatives de poids. En 20 ans le poids d’un sac de sortie de caisse s’est réduit de 70% ceux d’un pot de yaourt ou d’un adoucissant de 45%. Mais cet allégement trouve sa limite lorsque le produit (d’emballage notamment) ne peut plus remplir la fonction pour laquelle il a été conçu. Par exemple, le sac sortie de caisse 6,5 Gr 16µm d’épais pour emporter 10kg de marchandise… qui dit mieux ? D’où la nécessité de mettre en place une véritable politique industrielle de recyclage des matières plastiques.

1. Valorisation chimique Différentes techniques permettent de décomposer les molécules constituant les polymères en matières utilisables à nouveau (pyrolyse, hydrocraquage, gazéification, chimiolyse...). Ces solutions de prime abord séduisantes sont en fait peu développées pour des raisons techniques et surtout économiques.

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2. Valorisation énergétique Les bilans écologiques démontrent que pour les déchets plastiques, l’incinération avec récupération d’énergie est de loin la solution la plus satisfaisante pour l’environnement et le recyclage. En effet, avec un pouvoir calorifique équivalent à celui du charbon la présence de matières plastiques est essentiel à la bonne combustion des ordures ménagères. De nombreuses réalisations européennes d’incinérateurs propres (cad avec des fumées nettoyées) dédiés à la récupération d’énergie montrent la validité économique et écologique de cette solution. (Source : Economie Géographique 1994)

3. Recyclage par re-fonte Le recyclage des matières thermoplastiques est parfaitement viable techniquement, mais se heurte au problème majeur de la viabilité économique. Le coût du transport du produit à recycler, auquel s’ajoute les coûts du tri et du nettoyage (colle pour étiquette sur bouteille, sac poubelle « pollué » par les ordures ménagères, etc…) sont près du double que le coût de la matière vierge pour un produit mécaniquement moins bon. Seul une décision politique (Ecotaxe) pourrait économiquement viabiliser le recyclage des thermoplastiques. A ce jour, la France recycle 17% de sa consommation, mais seulement 6% sont remis dans le circuit, les autres sont valorisés énergétiquement. Par contre, les bouteilles en PET sont recyclées à 50% dont 10% dans la même application le reste 40% est recyclé dans le textile. Une directive européenne impose un taux de 22,5% de matière recyclées d’ici à 2008.

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K. DEVELOPPEMENT ECONOMIQUE DES MATIERES PLASTIQUES

1. Une demande en forte croissance Comparaison de la production française avec d’autres matériaux.

Plastiques Acier Verre Papier Carton

1950 - 1970 14,5 % 5,0 % 7,2 % 5,9 %

1970 - 1995 5,1 % -2,0 % 3,0 % 3,0 % 1995 - 2002 3,2 % 1,1 % 0,4 % 1,9 % 1950 - 2002 8,4 % 1,5 % 1,3 % 4,0 %

On prévoit pour les thermoplastiques ainsi que pour les résines thermodurcissables un taux de croissance exceptionnel : le double de la croissance du PIB et ce jusqu’en 2015. Ces perspectives sont d’après les experts des minima. Les progrès faits au niveau des machines concourent également à cette tendance. Les nouvelles solutions et technologies employées permettent actuellement de produire des demi-produits ou des produits finis avec moins de matières premières et d’énergie, tout en maintenant et/ou augmentant la qualité.

18,52 20,43 21,65 24,39

1997 1998 1999 2000

Progression du CA des entreprises de 20 salariés et + (milliards d'€)

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II. LES PRINCIPAUX DOMAINES D’UTILISATION DES MATIERES PLASTIQUES

Les matériaux plastiques se trouvent dans tous les domaines. Listez des exemples par secteur d’activité :

SECTEURS D’ACTIVITE PIECES Transports ferroviaires -

- - - -

Automobiles Pièces extérieures - - - - -

Automobile pièces intérieures - - - - -

Automobile pièces sous capots - - - - -

Agriculture - - - - -

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Electronique Electricité - - - - -

BTP - - - - -

Bureautique - - - - -

Communication – Téléphonie - - - - -

Sports et Loisirs - - - - -

Emballage - - - - -

Médical - - - -

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Aéronautique - - - - -

Autres - - - - -

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III. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES MATIERES PLASTIQUES

A. AVANTAGES

Légèreté ( densité 0,86 à 2,2 ) Gain de 200 à 300kg pour une voiture, par rapport au métaux.

Aspect Excellent design.

Inaltérabilité Tenue aux agents extérieurs.

Tenue chimique Utilisé pour stocker des produits dangereux.

Imperméabilité Utilisé pour les bouteilles d’eau pétillantes.

Tenue à l’humidité Les plastiques ne rouillent pas.

Tenue à l’usure Résistance aux efforts répétés.

Biocompatibilité Utilisé comme prothèse. avec les tissus humain.

Possibilité de conception et de moulage Formes complexes possibles

Intégration de fonctions Remplacement de pièces métalliques.

Mise en œuvre économique Fabrication à haute cadence possible

Isolation: Thermique ( mousse ) Electrique Acoustique

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B. INCONVENIENTS

Tenue au feu Inflammabilité.

Tenue à la chaleur et aux variations de températures Instabilité des objets : Formes, dimensions, propriétés mécaniques..

Tenue à l’action du soleil et aux intempéries Vieillissement.

Toxicité Pendant la transformation, pour les thermodurcissables par exemple les PU, et les époxy.

Résistance mécanique Faible tenue à la rayure, flexion, aux chocs.

Retrait. Problèmes d’instabilité dimensionnelle.

Electricité statique

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IV. NOTIONS DE CHIMIE Pour comprendre comment une matière plastique est fabriquée, il est nécessaire de connaître sa structure intime. A cet effet, partons de l'élément le plus petit constituant la matière :

l'atome

A. LES ATOMES

1. Structure Un atome comprend des électrons de charge électrique négative qui gravitent autour d'un noyau lui-même constitué de protons de charges positives et de neutrons de charges neutres.

Les électrons ne se répartissent pas au hasard. La constitution d’un atome répond à des règles très précises. 1°) La première couche possède au plus deux électrons, 2°) La deuxième couche a un potentiel de 8 électrons maximum, 3°) La troisième couche elle aussi a un potentiel de 8 électrons, 3°) On ne peut changer de couche que si la couche inférieure est pleine. Nous ne nous intéresserons qu’aux deux premières couches….La couche extérieure de l’atome est le lieu où se passe les réactions chimiques, les

Electron

Couche

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réactions nucléaires elles se passent dans le noyau de l’atome. Dessinons le premier corps pur selon les règles précitées : Ce corps pur possédera un seul électron. Le rectangle représente l’emplacement potentiel pour un électron, on a bien la potentialité de deux électrons pour la couche 1 et 8 électrons pour la couche 2. Un point noir dans le rectangle (lieu potentiel de situation d’un électron) représentera un électron

Le nombre d'électrons contenu dans un atome caractérise son espèce et par conséquent détermine son nom. Nous avons représenté un atome d’un corps pur qui s’appelle :……………. Dessinons, le corps pur suivant. C'est-à-dire que cet atome possèdera 2 électrons.

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Nous avons représenté un atome d’…………… On continue le remplissage, dessinons maintenant un corps pur possédant 6 électrons

Nous avons représenté un atome de……………

Plutôt que de dessiner remplissons un tableau : Les lignes représentent les couches d’électrons

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Ce tableau est couramment appelé tableau périodique des éléments plus couramment appelé par le nom de son auteur un russe nommé Mendeleev. On expliquera plus tard quel chemin intellectuel il a suivit pour arriver à ce tableau.

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TABLEAU DE MENDELEEV, ou Tableau périodique des éléments.

I II III IV V VI VII VIII

1 H 1 He

2 Li 3

Be 4 B

3 Na 11

Mg 12 Al

13 Si 14

4 K19 Ca20 Sc21 Ti22 V23 Cr24 Mn25 Fe26 Co27 Ni 28 Cu29 Zn30 Ga31 Ge32 As33 Se34 Br35 Kr36

5 Rb37 Sr38 Y39 Zr40 Nb41 Mo42 Tc43 Ru44 Rh45 Pd46 Ag47 Cd48 In49 Sn50 Sb51 Te52 I53 Xe54

6 Cs55 Ba56 La57 Hf72 Ta73 W74 Re75 Os76 Ir77 Pt78 Au79 Hg80 Tl81 Pb82 Bi83 Po84 At85 Rn86

7 Fry87 Ra 88 Ac 89

Rf 104

Sg 106

Bh 107

Uum110

Uuu111

Uub 112

2. Les liaisons inter atomiques Si on regarde la colonne VIII du tableau on s’aperçoit que cette colonne est celle des gaz rares. Hélium, Néon, Argon, Krypton ce sont des corps qui n’ont aucune réaction chimique. Par exemple,

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l’hélium sert à gonfler les ballons sans danger d’inflammation contrairement à l’hydrogène qui lui s’enflamme très facilement. Cela signifie que les atomes qui ont la couche extérieure d’électrons complète sont dans un état très stable. Les corps purs vont donc « s’arranger » pour saturer leur couches externes, afin d’être dans un état le plus stable possible. En fait les atomes vont « partager » des électrons entre eux. Lors du partage, ils créent entre eux une liaison physique qui contiendra deux électrons. Ces liaisons sont dites covalentes. Lorsque les atomes sont réliés par ces liaisons, l’assemblage s’appelle une molécule. Pour l’hydrogène Ils mettent en commun chacun un électron, et forme ainsi un assemblage stable. C’est pourquoi, dans la nature on ne trouve jamais un atome d’hydrogène seul, mais toujours « lié » à un autre. Cette molécule d’hydrogène est l’état le plus stable pour les deux atomes. Cette liaison est représentée par une barre entre deux atomes :

H H et noté H2

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B. LES MOLECULES De nombreux éléments tels que l'oxygène, l’hydrogène existent à l'état naturel sous forme moléculaire c'est à dire avec deux atomes liés entre eux par une ou plusieurs liaisons covalentes. La « réalisation » de la liaison entre les atomes s’appelle une réaction chimique. Exemple de réaction chimique : Prenez un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène, dessinez les liaisons covalentes, en respectant la seule règle qu’il faut que les atomes aient leur couche supérieure saturée (2 électrons pour la couche inférieure, 8 pour la seconde) C’est la molécule d’…..

notée : H

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Autre molécule, on prend 1 atome de carbone et 4 atomes d’hydrogène, on pose les électrons qui manquent et on crée les liaisons. On a formé un composé stable, qui est le………….

CH4 On voit bien que le nombre de liaisons que l’atome de carbone est « capable » de réaliser est de 4, l’hydrogène lui c’est 1, et pour l’oxygène c’est : ……………Ce nombre de liaisons potentielles est appelé valence. TABLEAU DES VALENCES A remplir à l’aide du tableau de Mendeleev :

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ATOME VALENCE Symbole Hydrogène Oxygène Carbone Fluor Chlore Hélium Azote Silicium

Exemples de molécules : Dessiner les molécules suivantes : C2H6 c’est du ………….. C3H8 c’est du ………….. C4H10 c’est du ………….. NH ? c’est de l’………….. Dans cet exemple, nous avons montré des liaisons covalents simples

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entre atomes. Dessinons maintenant les corps suivants : C2H4 C’est de …………………. C3H6 C’est du …………………. C2F4 C’est du …………………. C2H3Cl C’est de …………………. Il existe donc des molécules avec des doubles liaisons et des triples liaisons entre deux atomes si leur valence le permet.

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REACTIONS CHIMIQUES. Dans certaines conditions de température, de pression avec ou sans catalyseur les molécules peuvent réagir entre elles pour former de nouvelles molécules. Exemple de réaction chimique, action d’un acide sur un alcool :

+ H3C C

H H3C C

CH3 + H2O

C. LES POLYMERES Pour « fabriquer » un polymère nous allons donc nous servir, d’une réaction chimique qui nous permettra de constituer le polymère. Les polymères sont constitués d'une succession de motifs monomères tels que l'éthylène, le propylène ou le chlorure de vinyle. Ces motifs sont reliés entre eux par des liaisons chimiques covalentes. La réaction chimique permettant d'obtenir un polymère est la polymérisation.

1. La polymérisation par addition Mécanisme: ouverture de la double liaison. On a vu précédemment qu’une liaison covalente était constituée de deux électrons. Dans le cas d’une double liaison il existe donc deux liaisons fortes entre les atomes. L’idée est donc d’ouvrir une seule de ces deux liaisons et se servir des électrons pour créer une chaîne.

ESTER ALCOOL EAU + + ACIDE

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Mécanisme de la polymérisation :

Prenons l’exemple du PE : La polymérisation se passe en trois phases Initiation

La double liaison se sépare en deux électrons libres, sous l’action de la pression, de la température et du catalyseur (A). Propagation: Etape 1

A C CA

H Etape N

HHC CA

Hn n+1

Terminaison

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La réaction se termine, soit sur des impuretés contenues dans le monomère ou sur des produits qui eux absorberont le radical libre, ou le transférerons à une autre molécule. Les macromolécules sont si longues que les terminaisons n’ont quasiment aucune influence sur leurs propriétés mécaniques. Tous les composés présentant une double liaison sont donc des monomères potentiels pour la réalisation de macromolécules. Exemples : PP

Propylène Polypropylène PTFE

Tétrafluoroethylène PolyTetraFluoroEthylène PVC

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Chlorure de vinyl PolyChlorure de Vinyl PS

Styrène PolyStyrène La polymérisation par addition donne en général, des thermoplastiques.

2. La polymérisation par condensation Notion de fonction chimique: c'est un assemblage particulier entre quelques atomes. Par exemple, la fonction alcool qui est symbolisée par une liaison oxygène-hydrogène :

R O H La fonction acide est elle l’assemblage suivant :

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Il existe de multiples fonctions chimiques, les esters, les uréthannes, les amides, les époxys, les amines, etc…qui peuvent dans certaines conditions réagir entre elles. Par exemple : Un acide peut réagir sur une amine pour donner un amide.

R2 + H2O+

Fonction amide

On constate l'élimination d’une molécule d'eau pendant cette réaction, d’où sont nom de condensation.

Exemple de réaction de polycondensation : la fabrication de polyamide : On fait réagir de l’hexamethylène diamine sur de l’acide adipique : Héxaméthylènediamine

C C C C C C

Fonction amineFonction amine R1 Acide adipique

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Fonction acideFonction acide R2 On est donc en présence de deux molécules, une à 2 fonctions amine et une à 2 fonctions acide. On a vu précédemment qu’une amine peut réagir avec une fonction acide pour former un amide. Etape 1 de la polycondensation de l’héxaméthylènediamine sur l’acide adipique. H N

O H + H2O

On obtient alors un premier chaînon capable encore de réagir avec soit de l’héxaméthylènediamine par sa fonction acide ou avec l’acide adipique par sa fonction amine, avec à chaque fois élimination d’une molécule d’eau. Une succession de réaction, amènera à la fabrication du Polyamide 66.

O6 4 n On parle de PA66. Les chiffres 6 sont le nombre de carbone entre deux fonctions amide. Il existe sur le marché des PA6-12, des PA4-6, etc…

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Pour le PA6 le monomère de base est le caprolactame, un produit cyclique qui possède un groupe amide. C’est l’ouverture de ce cycle amide qui conduira a la création du PA6. Autre exemple de polycondensation, le polycarbonate. Les monomères sont le bisphénol A et du phosgène (connu sous le nom de gaz moutarde) Bisphénol A

Phosgène

La première étape de la polymérisation sera :

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O + HClC

Ce composé comme dans le cas des PA peut réagir soit par la fonction alcool (OH) sur le phosgène, soit le chlore sur un autre bisphénol A. La succession de réaction chimique avec à chaque fois élimination d’acide chlorhydrique conduira au PC, dont la formule chimique est :

Fonction carbonate Ce type de polymérisation par polycondensation donne naissance à des polymères dont le nom est directement issu de la fonction chimique créée par lors de la polymérisation. Citons, par exemple : les POLYESTERS THERMOPLASTIQUES (PETP-PBT), les POLYURETHANNES et les POLYCARBONATES.

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Les abréviations usuelles et standard des polymères

FAMILLE ABREVIATION Polyéthylène Basse Densité PEBD Polyéthylène Haute Densité PEHD Polypropylène PP Polystyrène PS Polychlorure de vinyle PVC Polymethacrylate de méthyle PMMA Polyamide PA Polycarbonate PC Polyuréthannes PUR Polyéthylène Téréphtalate PETP Polybutylène Téréphtalate PBTP

3. Réticulation Les réactions chimiques peuvent être plus complexes. Dans le cas d’un composé qui contient, à la place de 2 comme dans le cas des polyamides 3 fonctions, on aura la possibilité de fabriquer des chaînes ramifiées. Plus ce composé sera en forte concentration, plus nous aurons de « chance » de réaliser des ponts entre les macromolécules. Cette polymérisation spéciale est appelée réticulation. Elle nous conduira un produit de masse moléculaire très élevée, c’est à dire que le produit a une viscosité très élevée, ce qui rend le produit infusible. On parlera alors de thermodurcissables. Les caoutchoucs sont à ranger dans cette famille. L’opération de réticulation est alors dénommée vulcanisation. En fait, on crée des « ponts » avec du soufre et du carbone, entre des doubles liaisons, ce qui rend le produit élastique, des chaînes d’un « prépolymère » (polymère à chaînes courtes).

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4. Producteurs et appellations commerciales Exemples de producteurs de matières plastiques : ALLIED SIGNAL DOW CHEMICAL ICI ATOFINA DUPONT DE NEMOURS MONTEDISON BASF ENICHEM RHODIA BAYER EXXON MOBIL BF GOODRICH GEP (General Electric) SOLVAY BOREALIS (NESTE) HOECHST TOTAL DSM HULS UNION CARBIDE Exemples d'appellations commerciales de matière plastique : HOSTALEN POLYSTYROL HOSTAFORM NOVOLEN STYROLUX DELRIN APPRYL VESTYRON RYTON LACQTENE LACQRENE KEVLAR TECHNYL RILSAN IXEF GRILON LEXAN BENVIC GRILAMID MAKROLON NAKAN RYNITE ARALDITE DESMOPAN On peut remarquer qu’une même famille de produit portera donc des noms différents : Polyamide Zytel Dupont de Nemours Technyl Rhodia Grilon EMS Akulon DSM Ultramid BASF Etc… Polycarbonate Lexan General Electric Makrolon BAYER Calibre Dow Chemicals

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Polyacétal, ou POM Hostaform TICONA (Ex- HOESCHT) Delrin Dupont de Nemours Ultraform BASF Etc…

D. LES COPOLYMERES ET LES ALLIAGES Les polymères cités jusqu'à présent étaient issus d'un seul monomère. Si, maintenant, nous utilisons deux monomères différents possédant chacun une double liaison, ils vont s'enchaîner les uns aux autres et constituer ce qu'on appelle un copolymère. Exemple : Le PP Copo Si on mélange de l’éthylène (Eth) et du propylène (Pro), lors de la polymérisation on peut obtenir la chaîne suivante :

A-Eth-Eth-Pro-Pro-Eth-Pro-Eth-Eth-Eth-Pro……. Ce polymère aura des propriétés intermédiaires entre le PE et le PP homopolymère. Selon leur cinématique de réaction chimique, les copolymères se présenteront sous différentes formes : Statistique, Bloc, Alternés. C’est formes ne dépendent que des cinétiques relatives des réactions chimiques qui existent lors de la copolymérisation. Ce sont les réactions suivantes :

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Copo A + A Copo A A

Vitesse Vaa

Copo B + B Copo B B

Vitesse Vbb

Copo A + B Copo A B

Vitesse Vab

Copo B + A Copo B A

Vitesse Vba Imaginons le cas, où : Vaa = Vbb=0 et Vab=Vba>0, on obtiendra un copolymère ……… Vaa = Vbb>0 et Vab=Vba=0, on obtiendra un copolymère ……… Vaa = Vbb=Vab=Vba>0, on obtiendra un copolymère ……… Le dernier type de copolymère est le copolymère greffé. On réalise deux polymérisations successives. On prépare un polymère qui possède des fonctions réactives (Ré) qui nous servirons à « brancher » sur cette chaîne une autre chaîne.

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Exemples de copolymères :

Monomère Polymère Styrène + Acrylonitrile Styrène-Acrylonitrile (SAN)

Styrène + Méthacrylate de Méthyle SMMA Propylène + Ethylène PP Copo

Ethylène + Acétate de vinyl EVA

1. Cas particulier de l'ABS L'ABS est en fait un copolymère SAN mélangé (ou compoundé avec du polybutadiène qui est un caoutchouc). Ce dernier est réparti sous forme de petites particules (appelées nodules) qui sont dispersées dans la matrice du copolymère SAN.

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2. Les alliages (Compound ou blend) Les alliages sont constitués par le mélangeage mécanique de deux polymères. En cas de besoin, et afin d’augmenter la compatibilité entre les deux polymères, on introduira un ou des agents compatibilisants. En aucun cas il ne s'agit de copolymères. On pourrait avec une pince à épiler très, très, très… fine séparer les deux polymères ce que l’on ne peut pas faire avec un copolymère. L'association de deux polymères sous la forme d'alliage peut permettre d'obtenir une matière qui allie les avantages des deux polymères entrants dans sa constitution. Citons comme exemple les alliages : PC/ABS → Bayblend (BAYER), Cycoloy (GENERAL ELECTRIC) PC/PBTP → Xenoy (GENERAL ELECTRIC) PP/PA → Orgalloy (ATOCHEM)

E. STRUCTURE DES CHAINES MACROMOLECULAIRES Les chaînes moléculaires peuvent être :

1. Strictement linéaire La linéarité n’empêchera pas la macromolécule de se mettre sous forme d’une pelote statistique.

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2. Ramifiées La chaîne peut être ramifiée, c'est-à-dire avec des molécules monomères di-fonctionnelles (B). Cette ramification peut aller jusqu’à ressembler à une branche de sapin.

3. Réticulée

La réticulation crée des ponts de différentes longueurs, et créera un polymère thermodurcissable, infusible.

4. Exemples : Ainsi le Polyéthylène existe sous 2 formes : PE BD (Basse Densité) dont les chaînes sont très ramifiées, donc peu rigide, peu d’enchevêtrements possibles. Il est très utilisé en feuilles, films, gainages de câble et flaconnages souples.… PE HD (Haute Densité ) dont les chaînes sont peu ramifiées donc plus rigide . Il est surtout utilisé pour les réservoirs, flaconnages durs, tuyaux résistants à la pression, casiers, boites …

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5. Stéréorégularité De même, si un monomère est dissymétrique de type :

H- Il est possible de prévoir plusieurs enchaînements dans l’espace selon les positions relatives du groupement R. A/ Tous les groupements sont du même côté du plan, le polymère est dit Isotactique. Exemples pour le PP avec les groupes méthyle. Le polymère est alors semi-cristallin, rigide et facilement injectable.

R R R R R

Isotactique

B/ Les groupements R sont situés alternativement de part et d’autre du plan, le polymère est dit Syndiotactique.

Syndiotactique

C/ Les groupements sont répartis d’une façon aléatoire de part et d’autre du plan, le polymère est dit Atactique. Le PP est alors mou aux applications industrielles limitées et complètement amorphe. On obtient ces différents types de structure grâce en particulier à l’action du catalyseur, qui permet d’orienter géométriquement ou pas le monomère lors de la polymérisation. Il existe une forte relation entre la stéréorégularité et la cristallisation d’un polymère.

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6. Arrangement supramoléculaire dans l'espace Tous les polymères ne se comportent pas de la même manière vis-à-vis de la température. Cas N°1

la structure amorphe où les chaînes moléculaires sont en « vrac », sans aucune organisation particulière. Lorsque la température augmente les espaces libres entre les chaînes sont de plus en plus grands. Au Tg les molécules ont assez de place pour « glisser » les unes par rapport aux autres. Les chaînes sont dans un état amorphe c'est-à-dire sous forme d’une pelote statistique, avec l’état énergétique le plus bas.

Température

idité

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Polymères amorphes Polystyrène PS Polystyrène choc SB Polycarbonate PC Polyméthacrylate de méthyle PMMA Polychlorure de vinyle PVC Polyuréthannes PU Acétate de cellulose CA Polyethylène téréphtalate PET

Les polymères transparents sont tous des polymères amorphes. Cas N°2

Température Tg Tf

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la structure semi-cristalline où une proportion variable des chaînes

moléculaires, selon la nature du polymère, va s'organiser sous forme de cristallites. Une cristallite est la conséquence d'un repliement d'une chaîne moléculaire sur elle-même et donc d'un agencement régulier et ordonné de celle-ci. Le reste de la structure est à l'état amorphe. Quand la température atteint le Tg, la phase amorphe est « liquide », il faudra atteindre le Tf pour avoir un effondrement des cristaux et que tout le polymère se retrouve à l’état « liquide ».

Un polymère semi-cristallin comporte donc deux phases : une phase

amorphe et une phase cristalline. Le repliement de la macromolécule est du à des forces qui vont rapprocher différents segments d’une ou de plusieurs macromolécules. Ces forces sont de type :

- Liaison de Van Der Waals - Liaison Hydrogène

Sous l’effet de la chaleur, ces liaisons vont perdre de leurs forces, ce qui provoquera le ramollissement de la matière. Plus ces forces de cohésion sont fortes, plus il faudra chauffer la matière pour obtenir rupture des liaisons. Forces de Van Der Waals de 0,02 à 3 kJ/mol (pour mémoire l’énergie d’une liaison covalente est de l’ordre de100 à 500 kJ/mole), ce sont des forces de type électriques et ou magnétiques. Elles sont la conséquence de la présence de dipôles au sein de la molécule. Elles sont en 1/r7, ce qui veut dire qu’elle diminue rapidement avec la distance. Liaison hydrogène : La liaison hydrogène est créée sont l’action de l’atome d’oxygène qui attire à lui les électrons de la liaison covalente O-H alors que l’hydrogène a lui tendance a repousser ces électrons. On a donc création d’un dipôle électrique sur la liaison.

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Liaisons hydrogène

Les atomes environnant jouent un rôle important sur l’énergie des liaisons créées.

L’énergie d’une liaison hydrogène est fonction des fonctions chimiques contenant la liaison O-H. Elle varie de 5 à 40 kJ/mole.

Ce sont ces liaisons qui sont responsables de la cristallisation des polymères. Exemple de polymères semi-cristallins :

Polymères semi-cristallins Polyéthylène Basse Densité PEBD Polyéthylène Haute Densité PEHD Polypropylène PP Polyamide PA Polyéthylène téréphtalate PETP Polybutylène téréphtalate PBTP Polyoxyméthylène POM

Les polymères semi-cristallins sont opaques. Ils peuvent être translucides sous faible épaisseur.

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7. Comparatif amorphe/semi-cristallin

AMORPHE SEMI-CRISTALLIN Retrait faible. Transparent ou opaque Faible résistance aux frottements. Faible résistance chimique. Fusion pâteuse. Conditions de transformation simples.

Retrait important + post retrait. Opaque. Résistance élevée aux frottements. Bonne résistance chimique. Point de fusion franc. Plage de température de transformation plus étroites.

Pour adapter certains polymères à des contraintes spécifiques correspondantes au produit à fabriquer, ou tout simplement pour pouvoir utiliser les polymères, il faut leur adjoindre divers additifs et constituer ainsi un matériau près à l’emploi.

F. LE POLYMERE PRET A L’EMPLOI Un polymère est généralement sensible à son environnement physique tel que la lumière, la chaleur, ou chimique tel que l'air, l'eau ou les solvants. Il faudra donc le protéger. On peut aussi rechercher à améliorer ses propriétés initiales en lui rajoutant des adjuvants, des additifs, des renforts et des charges. Dans les deux cas, nous obtenons un mélange à base de polymère: un polymère prêt à l’emploi.

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Un polymère n'est, par conséquent, utilisé pur qu'exceptionnellement.

1. Les charges et renforts Les charges sont des substances inertes d'origine minérale, animale ou végétale. Leur proportion peut atteindre 60 % et même davantage dans quelques cas particuliers. Le renfort augmente les propriétés mécaniques d’un polymère. La charge a peu d’influence mécanique mais une forte influence économique. Ces produits ne sont pas miscibles dans le polymère.

a) Le verre Le verre se présente sous forme de fibre. Ces fibres peuvent être continues dans le cas des tissus ou coupées dans le cas d’un mat de verre. La fibre coupée peut être dispersée dans un polymère. La fibre de verre renforce considérablement la résistance mécanique d’un polymère. 30% de verre multiplie par 3 la rigidité d’un PA66. La fibre de verre est traitée à sa surface pour éviter la corrosion, et améliorer la « mouillabilité » de la fibre par la résine. Cette opération appelée ensimage sera donc spécifique à la résine. Ce sont en général, des agents filmogènes et de couplage à base d’organosilicés.

b) Le carbone Il se présente sous trois formes, la fibre, le noir de carbone, et le graphite. La fibre de carbone renforce considérablement mécaniquement le polymère. Un renfort de 30% de fibre multiplie par 4 la résistance mécanique d’un PA.66. La fibre de carbone présente aussi l’avantage de la densité par rapport au verre (1.8 par rapport à 2.55), par contre son prix est très cher, du au process de fabrication de la fibre.

Le noir de carbone, est largement utilisé lors de la vulcanisation des caoutchoucs (Goodyear 1848) en combinaison avec le soufre, comme conducteur de charges électriques, d’anti UV et de pigment noir. Le graphite lui sert de charges auto lubrifiantes pour certains polymères thermoplastiques (PA et POM).

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c) Le Kevlar Cette fibre aromatique, commercialisée par Dupont de Nemours a une densité faible 1.49. Ces fibres sont auto extinguibles possède un bon module et une excellente résistance en traction. Elles servent à renforcer les carcasses radiales des pneus, des garnitures de freins. Elles sont mises en œuvre par bobinage filamentaire, pultrusion, compression, avec des résines époxy, polyester, et phénoliques.

d) Le carbonate de calcium (CaCO3) La craie est la charge minérale la plus utilisée en plasturgie. Il réduit surtout les coûts des pièces plastiques, tout en augmentant le poids des pièces. Sa forme plutôt sphérique permet de réduire les retraits différentiels. Par contre ; il est sensible à la rayure.

e) Le mica Cet agent possède un panel de propriétés intéressant. Il permet d’obtenir une bonne isolation électrique, une bonne rigidité, une protection UV, une grande inertie chimique, et une bonne tenue thermique. Déjà largement utilisé dans les résines thermodurcissables (pièces électriques, vaisselle de camping, etc..), il se développe dans les TP, en particulier le PP, pour des applications automobiles.

f) Le talc Sa coloration blanche, et sa bonne résistance thermique sont les principales propriétés de ce renfort.

g) Les charges organiques Le PTFE sous forme de poudre dispersée dans une matrice, améliore le glissement des pièces. La farine de bois sert d’accumulateur thermique lors de la mise en œuvre des résines phénoliques, ainsi que de diminution du coût de la résine.

h) Les charges métalliques Le MoS2 a la même propriété que le PTFE, il donne des propriétés autolubrifiantes, en particulier au polyamide.

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i) Les nanocomposites Des recherches actuellement sont en cours pour charger les polymères avec des composés minéraux « nano ». Un faible pourcentage de l’ordre de 5% permettrait d’obtenir des renforcements comparables à 30% de fibre de verre.

2. Additifs et adjuvants La distinction entre additifs et adjuvant porte sur les proportions à ajouter au polymère.

a) Les plastifiants Un plastifiant est une molécule organique capable de donner à des matériaux durs et rigides souplesse et élasticité. La souplesse d'un polymère est liée aux mouvements des chaînes moléculaires. A l'état solide, l'amplitude de ces mouvements est limitée par la présence de forces intermoléculaires et l’enchevêtrement responsables de la cohésion mécanique du matériau. Les molécules de plastifiant s'insèrent entre les chaînes et annihilent localement ces interactions en augmentant la distance entre les chaînes de polymère. Des mouvements plus amples du polymère sont alors possibles, ce qui rend le matériau plus souple. Le PVC est le polymère, qui est le plus utilisé plastifié. Les plastifiants les plus connus sont par ordre d’importance :

Phtalates (DOP, DINP, DIDP, etc) Adipates Sebaçates Phosphates Polyesters (800 à 10 000 motifs) (Polyadipates ou polysebaçates

d'éthylène glycol ou de propylène glycol) Autres plastifiants dont l'emploi est limité et spécial (camphre,

phénones, biphényle, polyéthylène glycol, polyisobutène, etc.)

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Il existe un phénomène important pour les plastifiants sa migration (le fogging). Dans le temps les plastifiants migrent vers la surface et s’évaporent. Dans le temps un polymère plastifié se rigidifiera, deviendra donc cassant.

b) Les stabilisants (< 5 %)

(1) Les antioxydants (0,02 %) : La fixation d'une molécule d'oxygène sur le polymère constitue l'amorce d'une réaction en chaîne de fragmentation des chaînes moléculaires. Il faut donc empêcher l'oxygène d'attaquer le polymère avec l'aide d'antioxydants. Exemples: phénols, amines, noir de carbone, mercaptans, composés organiques soufrés, phosphites.

(2) Les stabilisants thermiques du PVC Le PVC est facilement dégradable avec la chaleur. Pour le protéger lors de sa mise en œuvre, on lui ajoute des stabilisants thermiques qui « bloquent » le dégagement d’HCl. Ce sont des stéarates, des huiles de soja époxydées, ou des composés organométalliques à base d’étain.

(3) Les désactiveurs de métaux : Certains polymères peuvent être dégradés par la présence de métaux, même en faible quantité. Les métaux peuvent provenir des « restes » du catalyseur qui est en général, un sel métallique. Exemples: polyacides (acide citrique, acide éthylène diamine tétraacétique EDTA), oxamines, triazoles, oxazoles.

c) Les anti-UV (0,1 à 1 %) Les rayons UltraViolets (UV) sont des rayonnements de particules appelées "photons". Ce rayonnement a une très forte énergie. Cette énergie est suffisante pour « couper » les liaisons covalentes C-C au sein des chaînes moléculaires. Cette coupure entraîne une diminution de la masse moléculaire du polymère donc une diminution de ses propriétés mécaniques.

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Les additifs anti-UV pourront être :

des pigments absorbants l’énergie des photons (noir de carbone, oxyde de titane, oxyde de zinc)

des pigments réfléchissants les photons (oxydes de sels de magnésium, de baryum)

des absorbeurs de photons (salicilates, benzoates, hydroxy-benzophénones, triazoles, acrylonitriles).

des quenchers Les molécules absorbent le photon en se transformant et relargue l’énergie emmagasinée sous forme de chaleur.

des revêtements stables et opaques

d) Les fongicides et les bactéricides Ces produits préviennent l'attaque des polymères par les organismes vivants. Ils doivent être utilisés avec des résines cellulosiques, les résines vinyliques et le polystyrène. Ces additifs sont utilisés en agriculture. Ils ne sont pas totalement fiables, sont sensibles à la chaleur et à la lumière. Ils présentent l'inconvénient d'être toxiques, mais c’est fait pour.

e) Les ignifugeants (10 %) Ce sont des produits qui, additionnés à un matériau, lui confère une résistance au feu supérieure. Le rôle de ces additifs est de ralentir la combustion du polymère et sa dégradation, de réduire les émissions de fumées et d’éviter le gouttage de polymère enflammé qui risque de propager l’incendie. La quantité importante nécessaire de ces produits pour obtenir une bonne ignifugation va diminuer ses caractéristiques mécaniques et physiques. Ils vont aussi augmenter considérablement la densité du polymère prêt à l’emploi. La tenue au vieillissement sera également diminuée. Les ignifugeants interviennent à différents stades de la combustion. Ces stades sont l’amorçage, et la propagation de la réaction chimique de combustion. Les dérivés halogénés inhibent l’oxydation radicalaire et préviennent donc la réaction de dégradation du polymère. Les hydrates minéraux ont un effet refroidisseur par libération d’eau. Les phosphates

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eux bloquent les échanges gazeux entre le polymère et l’atmosphère. Les ignifugeants se classent en 6 catégories :

- Dérivés halogénés Perchloro pentacyclodécane tétrabrobenzène Tris (2,3 dibromopropyl) phosphate Paraffines chlorées - Dérivés phosphorés Chloroalkyl phosphates. Polyphosphates d’amonium. Ces composés forment une couche protectrice qui empêche la combustion. - Les Hydrates Alumine hydratée Hydrate d’oxyde d’étain Hydrate de zinc La libération d’eau étant très endothermique, ces produits refroidissent l’environnement et peuvent empêcher de ce fait la combustion de se produire. - Les antifumées Ils bloquent la formation de particules noires lors de la combustion. Les fumées de la combustion sont donc moins opaques. - Les dérivés mélaminés Ces produits chimiques combinent tous les effets, pour obtenir une très bonne ignifugation. Ils font baisser la température du polymère, ils forme une couche de protection sur le polymère, se décomposent sous l’action de la combustion en gaz inertes. - Divers D’autres produits chimiques peuvent catalyser des réactions de réticulation (peroxydes) qui vont renforcer mécaniquement le polymère lors de la combustion.

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f) Les colorants Ils génèrent souvent des problèmes de compatibilité avec le polymère, de migration, de stabilité du colorant pendant la mise en œuvre, de tenue au vieillissement, de prix de revient, etc. On peut différencier deux types de colorant :

les colorants proprement dit qui sont d'origine organique, solubles dans le polymère et conduisent à une phase homogène,

les pigments qui sont d'origine minérale, insolubles dans la résine et

forment une dispersion de particules très fines dans la matière. En général, les pigments affectent plus les propriétés physiques du polymère que les colorants solubles. Ils sont cependant plus stables thermiquement et photo chimiquement. Ils ne peuvent pas être utilisés pour colorer des objets transparents. Les colorants se présentent sous 3 formes: liquide, poudre (à 0,4 %) ou mélange maître (à 5 %). Le plus facile à mettre en œuvre est le mélange maître, qui se présente sous forme de granulés. C’est est un mélange polymère-colorant, concentré en couleur. Il faut veiller à la bonne compatibilité du support du colorant avec le polymère à colorer et à sa parfaite dispersion. Il existe donc des mélanges maîtres universels, et spécifiques. Certains polymères sont assez délicats à colorer (ABS, PA, PC, PU). Aussi a t-on souvent recours à un compoundeur pour réaliser la teinte dans la masse de la matière.

g) Les agents de nucléation Ce sont des produits minéraux, qui servent de « germe » à la cristallisation. Le produit obtenu contient des cristallites de taille plus homogène et plus nombreux ce qui est favorable aux propriétés mécaniques.

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h) Les antistatiques Ils évitent l'accumulation des charges électrostatiques à la surface des polymères qui sont des isolants électriques. Pour obtenir l’effet anti-statique on peut réaliser un film d’additifs en surface par projection, comme une peinture, ou en incorporant à la matière un additif qui augmente sa conductivité. Le caractère isolant des polymères génère une attraction des poussières, des décharges électriques qui peuvent endommager des composants électroniques, voir provoquer des incendies. Les noirs de carbone conducteur, des poudres ou fibres métalliques augmentent la conductivité des polymères. Des produits organiques tels que les ammoniums quaternaires, les esters de glycol, les phosphates organiques sont les additifs usuels pour obtenir l’effet anti-statique.

i) les lubrifiants (2 %) Ces sont des additifs destinés à faciliter la mise en oeuvre des matériaux en réduisant les frottements polymère sur polymère on parlera de lubrifiant interne, ou des frottements polymère métal. Dans ce cas on parlera de lubrifiant externe. Exemples : huiles ou cires de polyéthylène, stéarate de calcium, stéarate de zinc, stéaramide.

j) Les modifiants chocs (5 à 30 %) Ces additifs servent à augmenter la résistance aux chocs de certains polymères. Par exemple, le PS Choc est une matrice PS dans laquelle on a dispersé des nodules d’élastomères (polybutadiène). Ce sont en général, des polymères « souples » de type caoutchoutique. Les polyéthylènes modifiés (type ionomère) peuvent aussi servir de renforts aux chocs.

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k) Les agents gonflants

Ces produits libèrent des gaz, principalement de l’azote ou du CO2, sous l’action de la chaleur et de la pression. Ils sont utilisés en injection soit pour réduire les retassures voir les retraits, soit pour alléger les pièces massive. Les plus utilisés sont employés sous forme de mélange maître de Azodicarbonamide et d’une matrice PP ou PE, le bicarbonate de sodium. Pour le PolyStyrène Expansé, on utilisera le pentane. Lors de la mise en œuvre du polystyrène, le pentane passera de l’état liquide à gazeux pour former une mousse.

Toute addition d'un produit modifie les caractéristiques du polymère.

La dispersion homogène de ces additifs, adjuvants et charges dans le polymère vient augmenter la complexité du mélange de la matière plastique. Les paramètres de transformation devront être ajustés en conséquence.

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V. ORIGINE ET COMPOSITION DES MATIERES PLASTIQUES

A. ORIGINE DES MATIERES PLASTIQUES Les matières plastiques sont des polymères organiques formés de macromolécules. Ils sont obtenus par polymérisation de monomères. Les principales matières de base qui servent à fabriquer des matières plastiques sont : - Pétrole - Charbon - Gaz naturel - Sel marin - Bois - Fluor - Calcaire - Eau - Air - Le pétrole est la matière de base la plus utilisée. Les matières plastiques sont des composés organiques, c’est à dire des composés à base d’atome de carbone, d’oxygène, d’hydrogène, etc… qui liés les uns aux autres forment des produits dits organiques.

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B. SYNTHESE DES MATIERES PLASTIQUES

Synthèse du pétrole vers les matières plastiques

CMP – Img 0038Extraction du pétrole

CMP – Img 0039

1. Raffinage du pétrole

Après extraction, le pétrole est traité dans une raffinerie. Le pétrole est un mélange complexe de centaines de produits purs qui seront séparés les uns des autres par distillation. Tous les produits séparés seront désignés

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par le terme hydrocarbures.

CMP – Img 0040

L’opération de distillation à chaud permet la séparation des hydrocarbures. A différents niveaux, on récupèrera :

a) Produits lourds

(1) Bitumes

(2) Huiles

(3) Graisses

b) Produits liquides

(1) Naphtas

(2) Essences

c) Produits gazeux

(1) Butane

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(2) Propane

2. Craquage des naphtas

CMP – Img 0041

Les naphtas liquides subissent une opération de craquage à la vapeur d’eau. On obtient des produits gazeux :

a) Ethylène.

b) Propylène.

c) Benzène.

d) Butadiène.

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3. Exemple de la synthèse de l’éthylène en polyéthylène

ETHYLENE

GAZEUX

CMP – Img 0042

POLYETHYLENE

SOLIDE

CMP – Img 0052

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Le gaz d’éthylène est comprimé, chauffé et soumis à l’action de

catalyseurs chimiques. Les molécules d’éthylène vont s’accrocher les unes aux autres pour former des chaînes, appelées macromolécules.

C’est la réaction chimique de polymérisation.

La formation de ces chaînes entraîne une augmentation de la viscosité du mélange jusqu'à l’état pâteux. Le polymère se dépose au fond du réacteur.

EXEMPLE DE VUE D’UN REACTEUR

CMP – Img 0059

Et s'il n’y a plus de pétrole ? - Les plastiques « consomment » 6% du pétrole utilisé. Le produit de

base le naphta est un « by product » qui n’a pas d’autres utilités. Chaque fois que l’on « fabrique » de l’essence on « fabrique » aussi du naphta, qui est donc un produit de base peu cher.

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- Les matières naturelles comme l’alcool de betteraves ou de cannes à sucre, pourraient être une alternative renouvelable au pétrole.

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VI. LES MATIERES THERMOPLASTIQUES / THERMODUR-CISSABLES

On différencie les polymères selon leur comportement à la chaleur.

A. LES MATIERES THERMOPLASTIQUES

1. Comportement à la chaleur des thermoplastiques Lorsque l’on soumet une matière thermoplastique sous l’action de la chaleur, elle passe d’un état solide à un état pâteux, plus ou moins visqueux selon la température. C’est la fusion du polymère. A cette température, la matière est suffisamment fluide pour être injectée sous pression dans un moule. Au contact du moule froid, le matériau se solidifie et conserve les formes de l’empreinte.

GRANULES DE POLYPROPYLENE AVANT MONTEE EN TEMPERATURE

CMP – Img 0080

Module N° 2469

POLYPROPYLENE APRES MONTEE EN TEMPERATURE

CMP – Img 0081

Si on élève la température de la pièce moulée, le thermoplastique fond. Il devient pâteux, visqueux, malléable. Le thermodurcissable lui se

contente de brûler sans changement d’état physique. Le changement d’état de liquide à solide est réversible, pour les thermoplastiques. La matière est donc recyclable. Suivant la température utilisée, les matériaux seront malléables, pâteux, fluide. Cette faculté de redevenir « fluide » quand on chauffe un thermoplastique sera très utile pour la mise en œuvre, il suffira de ramollir le polymère grâce à l’action de la chaleur puis de le refroidir dans une enveloppe froide. Ces différentes mise en œuvre sont :

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INJECTION

CMP – Img 0083

EXTRUSION SOUFFLAGE

CMP – Img 0084

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THERMOFORMAGE

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B. LES MATIERES THERMODURCISSABLES

PIECES EN PHENOL-FORMOL

CMP – Img 0086

Sous l’action de la pression et de la chaleur, le matériau se ramollit, épouse les formes de l’empreinte, puis durcit sous l’effet d’une réaction chimique. Après cuisson, les pièces seront démoulées.

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COQUES DE BATEAU EN POLYESTER ET FIBRES DE VERRE

CMP – Img 0092

Un système durcisseur est mélangé avec la matière. On moule la pièce par imprégnation de ce mélange sur un renfort de fibres de verre. Le durcissement peut se faire à température ambiante, ou dans un four on même dans un moule chaud Les pièces en matière thermodurcissables ont une structure tridimensionnelle irréversible. Si l’on soumet la pièce à l’action de la chaleur, elle ne revient pas à l’état fondu. Le changement d’état de liquide à solide n’est pas réversible. Cette propriété rend quasiment impossible le recyclage autre qu’énergétique des thermodurcissables. Le matériau se caractérise par une structure tri-dimensionnelle

Module N° 2469

C. CONCLUSION Les matières thermoplastiques se transforment sous l’action d’agents physiques du type chaleur et pression. Ils se caractérisent par leur recyclabilité sous l’action de la chaleur.

CMP – Img 0100

Les matières thermodurcissables se transforment sous l’action de la chaleur, de la pression et d’agents chimiques.

Leur processus de durcissement est irréversible. On ne peut pas refondre un thermodurcissable, c’est un matériau infusible.

Module N° 2469

CMP – Img 0101

Module N° 2469

D. LES DIFFERENTES FORMES DE PRESENTATION DES MATIERES PLASTIQUES

1. Les matières thermoplastiques

Elles se présentent sous forme de granulés

GRANULES

MIT – Img 0010

Elles se présentent sous forme de poudre.

POUDRE

CPT – Img 0006

Module N° 2469

Elles se présentent sous forme de semi-produits (Feuilles, plaques).

SEMI-PRODUITS

2. Les matières thermodurcissables

Elles se présentent sous les formes suivantes : a) Poudre ou pastilles

b) Résines

c) Pâtes ou compound

d) Plaques de pré imprégnés Ces matières sont souvent associées à des charges ou renforts :

e) Farine de bois

f) Fibres de verre

g) Fibres de carbone

h) Fibres de Kevlar

Module N° 2469

POUDRE ET PASTILLES DE MELAMINE

CPTD – Img 0014

COMPOUND POLYESTER FIBRES DE VERRE (BMC)

CPTD – Img 0034

Module N° 2469

PLAQUES DE PREIMPREGNES

CPTD – Img 0029

RESINE + DURCISSEUR

CPTD – Img 0073

Module N° 2469

RENFORT VERRE/CARBONE/KEVLAR

CPTD – Img 007

Module N° 2469

VII. LES FAMILLES DE THERMOPLASTIQUES

A. LES POLYOLEFINES : STRUCTURE SEMI-CRISTALLINE

PROPRIETES

Unité PP homo/copo PEbd PEhd

Densité Module de traction Temp. HDT-1,8Mpa Retrait au moulage Resis. chocs Izod entai.

0.90 1.600 / 1.100 100 /60 1,5 – 4% 20-60 /60-500

0.91 200/300 30/40 1,5 – 3,5% Ne casse pas

0.95 800 / 1.200 40/50 1,5 – 3,5% 20-220

AVANTAGES�

Qualité alimentaire. Bonne inertie chimique Résistance à la fatigue en flexion.

Mise en œuvre aisée. Qualité alimentaire. Grande inertie chimique. Résistance aux chocs.�

INCONVENIENTS

Collage difficile. Formage difficile. Soudage HF impossible.

Fissuration sous contraintes. Mauvaise tenue à la chaleur. Collage difficile. Retrait important.

APPLICATIONS�

Films emballage. Ficelle, corde. Corps creux pour conditionnement. Pièces automobiles.

Films agricoles. Tuyaux souples. Récipients ménagers.

Corps creux pour embouteillage rigide. Grands récipients. Réservoirs essence. Jouets.

PRIX En €/kg

NOMS COMMERCIAUX�

APPRYL. HOSTALEN NOVOLEN ELTEX

LACTENE HOSTALEN LUPOLEN ELTEX

Module N° 2469

LES POLYCHLORURE DE VINYLE : STRUCTURE AMORPHE

PROPRIETES

Unité PVC rigide PVC souple

Densité Module de traction Temp. HDT-1,8Mpa Retrait au moulage Resis. chocs Izod entai.

1.38 2.200 - 3.000 60 - 75 0.1 – 0.6% 20 - 110

1.3 à 1.7 100 – 1800 NC 0.1 – 1% NC

AVANTAGES

Qualité alimentaire. Bonne inertie chimique Rigidité jusqu'à 70° Auto Extinguible.

Souple utilisable à basses températures.

INCONVENIENTS�

Fragile à basses températures. Sensible aux UV. �

Alimentarité « à vérifier » Tenue chimique moins bonne que PVC rigide. �

APPLICATIONS�

Tuyauteries BTP Anciennes bouteilles eau Profilés pour le bâtiment Emballages (Gâteaux) Prises électriques surmouléesBlisters

Tuyaux souples arrosage Profilés pour étanchéité. Maroquinerie « Skaï » Bâches Poches de sang… Câbles électriques Cônes de signalisation Revêtement de sol

PRIX En €/Kg

NOMS COMMERCIAUX�

BENVIC VINIDUR VESTOLIT NAKAN�

BENVIC VESTOLIT NAKAN �

Module N° 2469

B. LES STYRENIQUES : STRUCTURE AMORPHE

PROPRIETES

Unité PS cristal PS choc

Densité Module de traction Temp. HDT-1,8Mpa Retrait au moulage Résis. chocs Izod entai

1.04 3300 70 – 90 0.1 – 0.7 20 – 25

1.03 1500 – 2800 70 – 85 0.2 – 0.8 50 – 350

AVANTAGES� Qualité alimentaire.

Bonne stabilité Dimensionnelle. Rigidité Transparent.�

Meilleure résistance aux chocs que le PS cristal.

INCONVENIENTS

Cassant. Faible résistance aux chocs. Mauvaise résistance chimique. �

Opaque. Difficile à souder. �

APPLICATIONS

Emballages. Cassettes audio. Jouets. Articles médicaux.

Armoires de toilettes. Rasoirs jetables. Façades avant HI-FI.

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

LACQRENE POLYSTYROL VESTYRON

Module N° 2469

C. LES STYRENIQUES : STRUCTURE AMORPHE

PROPRIETES

Unité� ABS� SAN�

1.05 2000- 2800 95 0.4 – 0.7 100- 600

1.08 3000 - 4000 90 – 105 0.3 – 0.7 20 – 30

AVANTAGES Bonne stabilité

Dimensionnelle. Bonne tenue aux chocs. Formage aisé. Excellent aspect

Bonne résistance aux chocs. Bonne résistance à la rayure. Transparent. Stabilité dimensionnelle.

INCONVENIENTS Opaque.

Electrostatique. Mauvaise résistance chimique.

Difficile à souder

APPLICATIONS

Capotage électroménager. Pièces automobiles Boîtiers de téléphones

Pièces d’électroménager. Pièces pour cosmétique. Porte de frigo pour le beurre

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

TERLURAN CYCOLAC UGIKRAL RONFALIN

LURAN TYRIL LACQSAN LUSTRAN

Module N° 2469

D. LES POLYACRYLIQUES : STRUCTURE AMORPHE

PROPRIETES

Unité PMMA

Mpa °C %

1.18 3100 - 3300 75 – 90 0.2 – 0.8 10 – 25

AVANTAGES

Très grande transparence. Bonne tenue aux UV. Thermoformage aisé. Facile à coller.

INCONVENIENTS

Cassant, rayable. Tenue limitée en température (80°C). Mauvaise résistance chimique.

APPLICATIONS

Plaques pour vitres, hublots, vitrines. Feux arrière automobiles Vitre des compteurs de tableau de bord Lentilles d’appareils photos Lunettes de soleil Saladier Tube pour prise de sang

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX �

�ALTUGLAS DIAKON PLEXIGLAS LUCRYL

Module N° 2469

E. LES POLYESTERS SATURES STRUCTURE : AMORPHE OU SEMI-CRISTALLINE

PROPRIETES Unité PET amorphe

PET ou PBT 30%FV

Mpa °C %

1.30 2500 - 3000 70 0.2 – 0.5 140

1.56 9000 150 0.5 – 0.9 20 - 40

AVANTAGES

Excellentes propriétés mécaniques. Excellentes propriétés électriques. Faible perméabilité au CO2.

Excellentes propriétés mécaniques et électriques. Bonne résistance chimique. Faible reprise d’humidité

INCONVENIENTS

Soudage HF impossible. Reprise d’humidité rapide.

Moulage avec 0.02% maxi d’eau Cassant Reprise d’humidité rapide

APPLICATIONS

Films photos et transparents, calques. Bande magnétique Bouteilles eau gazeuses et minérales. Emballages cosmétiques voile

Connecteurs, pièces de structure. Poignées de four. Pièces sous capot automobile Carter de protection, fer à repasser, sèche cheveux

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX�

MYLAR ULTRADUR VESTODUR ARNITE VALOX

RYNITE/CRASTIN ULTRADUR VESTODUR ARNITE VALOX

Module N° 2469

F. LES POLYAMIDES : STRUCTURE SEMI-CRISTALLINE

PROPRIETES

Unité� PA 6 ou 66 PA 66 ou 6 30%FV

1.15 sec 3 000 23°C et 50%HR 1 200 90 1.5 – 3 50 - 150

1.35 sec 8 800 23°C et 50%HR 6 000 250 0.5 – 1% 130 – 160

AVANTAGES

Bonnes propriétés mécaniques, au fluage. Bonne résistance chimique, sauf à l’eau. Bonne isolation électrique. Résistance aux frottements.

Bonnes propriétés mécaniques. Bonne résistance chimique. Bonne isolation électrique. Résistance aux frottements et à l’abrasion.

INCONVENIENTS

� Reprise d’humidité rapide. Mauvaise tenue à l’eau bouillante. Propriétés diminuées en ambiance humide.

Propriétés diminuées en ambiance humide. Reprise d’humidité rapide. Retrait différentiel

APPLICATIONS �

� Capotage appareils bricolage. Collier de serrage. Corps de briquet. Visserie plastique Film d’emballage alimentaire multi-couches Cage de roulements

Pièces pour industrie électrique. Capotage de matériel de bricolage, Pièces automobiles. Pédales d’embrayage, collecteur d’air…. Coupe circuit Sièges de stade

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

� ULTRAMID ZYTEL TECHNYL LATAMID

ULTRAMID ZYTEL TECHNYL LATAMID

Module N° 2469

G. LES POLYACETALS STRUCTURE : SEMI-CRISTALLINE

PROPRIETES

Unité� POM ou POM C

Mpa °C %

1.41 2900 - 3400 90 – 100 1.8 – 3% 60 - 120

AVANTAGES�

Excellentes propriétés mécaniques (fatigue, usure, flexion). Bonne tenue chimique aux huiles.

INCONVENIENTS

Post Retrait . Peau d’orange. Sensibles aux UV. Si temps de séjour matière trop important dans le pot d’injection alors risque de dégradation thermique donnant des gaz lacrymogènes.

APPLICATIONS

Pignons, engrenages. Boîtiers de fixation de ski. Organes de pompe. Pièces automobile : Cache Haut parleur, Système de rétractation de ceinture Support pare soleil, Aubes d’aérateurs, Jauge essence, etc… Embouts de canalisation d’eau, sprinklers d’arrosage automatique

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

DELRIN (homopolymère) ULTRAFORM (copolymère) HOSTAFORM (copolymère)

Module N° 2469

H. LES POLYMERES FLUORES : SEMI-CRISTALLINE

PROPRIETES

Unité� PTFE PVDF

Mpa °C %

2.15 400 50 Frittage 3 à 6% 160 – 200

1.80 2200 - 2800 110 2 – 4 130 - 400

AVANTAGES �

� Inertie chimique. Excellente tenue thermique. Isolation électrique exceptionnelle.Anti-adhérent Plage de température d’utilisation importante de -196 à +260°C

Inertie chimique. Excellente tenue thermique. Bonne isolation électrique. Anti-adhérent.�

INCONVENIENTS

Fluage élevé. Mise en œuvre impossible par injection, uniquement par frittage Prix élevé.

Fluage élevé. Mise en œuvre difficile. Prix élevé.

APPLICATIONS �

� Tuyaux industrie chimique. Joints d’étanchéité. Revêtements anti-frottements.

Industrie chimique. Gainage.

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

TEFLON HOSTAFLON

FORAFLON KYNAR

Module N° 2469

I. LES CELLULOSIQUES : STRUCTURE AMORPHE

PROPRIETES

Unité� CA CAB CP

Densité Module de traction Temp. HDT-1,8Mpa Retrait au moulage Résis. chocs Izod enta

Mpa °C %

1.26 1400 43 0.3 – 1% 50 – 40

1.19 1000 42 0.2 – 0.9 50 - 500

1.17 800 40 0.1 – 0.9 25 - Incassable

AVANTAGES�

Transparence. Bonne résistance aux chocs Mise en œuvre facile.

Bonnes propriétés mécaniques à basses températures. Peu rayable.

Bonne résistance aux chocs. Inodore. Stérilisable.

INCONVENIENTS

Mauvaise tenue aux intempéries. Sensible à l’humidité.

Tenue chimique faible. Odeur forte. �

Faible adhérence aux inserts métalliques. �

APPLICATIONS

Manche d’outils. Peigne. Corps de stylos.

Poignées de robinets. Appareils de dessin. Enseignes.

Joncs décoratifs. Lampes. Corps de stylos.

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX (Fournisseurs) �

COURTAULDS RHONE POULENC DOW PLASTICS�TENITE

COURTAULDS RHONE POULENC DOW PLASTICS �

Module N° 2469

J. LES POLYCARBONATES : STRUCTURE AMORPHE

PROPRIETES Unité PC

Mpa °C %

1.20 2400 130 0.5 – 0.7 650 – 950

AVANTAGES

Très grande transparence. Excellente tenue aux chocs. Utilisation en continu jusqu'à 130°C.

INCONVENIENTS

Mise en œuvre délicate, produit visqueux et température de mise en oeuvre > à 300°C Mauvaise résistance aux hydrocarbures et solvants organiques

APPLICATIONS

Capotages d’électroménagers et luminaires anti vandalisme Appareils optiques Matériel de protection (casques) CDRom DVD Glace pare balles Optique de phare automobile Réservoir pour fer à repasser à la vapeur Profilés de toit Biberons

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

MAKROLON LEXAN CALIBRE

Module N° 2469

K. LES POLYSULFONES : STRUCTURE AMORPHE

PROPRIETES

Unité� PSU PESU

Mpa °C %

1.25 2600 170 0.7 60 - 100

1.40 2700 190 0.8 40 – 50

AVANTAGES

Bonnes propriétés mécaniques. Transparent. Bonne tenue thermique. Auto-extinguible.

Bonnes propriétés mécaniques. Transparent. Excellente tenue thermique. Auto-extinguible.

INCONVENIENTS

� Faible tenue aux UV. Recuit nécessaire après moulage. Prix élevé. Mise en œuvre à haute température.

Faible tenue aux UV. Recuit nécessaire après moulage. Prix élevé. Mise en œuvre à haute température.�

APPLICATIONS

� Isolation thermique et électrique. Composants TV. Electroménager (micro-ondes). Médical (prothèses). Aviation (hublots). Fusible automobile Film pour condensateurs Mousse d’isolation pour l’aéronautique

Isolation thermique et électrique. Composants TV. Electroménager (micro-ondes). Médical (prothèses). Aviation (hublots).

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

� UDEL ULTRASON

UDEL ULTRASON

Module N° 2469

L. LES POLYSULFURES DE PHENYLENES : SEMI-CRISTALLINE

PROPRIETES Unité� PPS Densité Module de traction Temp. HDT-1,8Mpa Retrait au moulage Résis. chocs Izod entaillé

Mpa °C %

1.65 (40 % fibre de verre) 14000 260 0.2 – 0.5 60 – 100

AVANTAGES

Ininflammable. Excellente tenue thermique. Excellente résistance chimique. Bonnes propriétés mécaniques

INCONVENIENTS�

Température de moulage élevée Prix élevé. Mise en œuvre délicate. Mauvaise résistance aux chocs.

APPLICATIONS�

Pièces d’isolation en électrotechnique. Eléments de pompes à eau. Platine support en remplacement du Zamack

Film pour capacité pour les grades non chargés

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

FORTRON RYTON PRIMEF

Module N° 2469

M. LES POLYPHENYLENE ETHER : STRUCTURE : AMORPHE

PROPRIETES

Unité� PPE

Mpa °C %

1.06 2400 120 0.5 – 0.8 130 – 300

AVANTAGES

� Faible retrait. Faible reprise d’humidité de 0.06 à 0.12% Bonne tenue en température. Bonnes propriétés mécaniques

INCONVENIENTS

� Coefficient de frottement élevé. Soudage limité. Mauvaise tenue aux hydrocarbures

APPLICATIONS�

� Automobile : Enjoliveurs chromés, grille d’aérateur, etc.. Corps de pompes à eau pour machine à laver la vaiselle Boite de connexion électrique. Bobines électriques Composant d’appareils informatiques (ordinateur, imprimante, etc…)

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

� NORYL VESTORAN LURANYL

Module N° 2469

N. LES POLYETHERIMIDES : STRUCTURE AMORPHE

PROPRIETES

Unité PEI

Mpa °C %

1.30 3100 200 0.7 – 0.8 50 - 60

AVANTAGES

� Transparent Haute résistance thermique. Bonne tenue chimique. Bonnes propriétés mécaniques Métallisable sans primaire d’accrochage Alimentaire Stérilisable plusieurs fois Bonne transparence aux IR et micro-ondes

INCONVENIENTS

� Mise en œuvre délicate, température élevée (385°C moule à 160°C, produit très visqueux, …) Prix élevé

APPLICATIONS�

� Réflecteurs de lampe halogènes. Boîtiers de sèche-cheveux Appareils médicaux multi utilisation Boite de réchauffage d’aliment pour four micro-ondes

PRIX en Є/kg

NOMS COMMERCIAUX

� ULTEM

Module N° 2469

O. LES POLYETHERETHERCETONES : STRUCTURE SEMI-CRISTALLINE

PROPRIETES

Unité� PEEK

1.32 9700 – 15000 (chargé 30%) 315 1.1% 85

AVANTAGES�

� Grande rigidité et tenue en traction Haute résistance thermique. Très bonne tenue chimique. Bon comportement au feu. Excellente tenue en friction et très bonne résistance à l’abrasion

INCONVENIENTS

� Mise en œuvre très délicate. Produit très cher.

APPLICATIONS�

� Paliers de frottement, rondelle de friction, cage de roulements Pièces pour industrie chimique. Prothèse de hanches Pièces de dyaliseur

PRIX en €/kg

COMMERCIAUX

� VICTREX

Module N° 2469

P. LES POLYMERES A CRISTAUX LIQUIDES : STRUCTURE CRISTALLINE

PROPRIETES

Unité� LCP

Mpa °C % J/m

1.32 9700 -24000 (grade chargé) 315 0.1 – 0.4% 80 - 300

AVANTAGES

� Très grande rigidité et tenue en traction Haute résistance thermique et au feu V0 Bonne tenue chimique. Faible retrait Métallisable

INCONVENIENTS

� Mise en œuvre très délicate. (Etuvage) Sensibles aux lignes de soudures (moulage) Position du point d’injection

APPLICATIONS�

� Connecteurs haute température pour four Capteurs pour ceinture de sécurité Pièces pour l’électronique. Pièces de four à micro-ondes Châssis de montre Composant de guidage de film

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX

� VECTRA ZENITE

Module N° 2469

VIII. LES FAMILLES DE THERMODURCISSABLES

A. LES PHENOLIQUES

PROPRIETES

Unité PF2E1, PF2C1, PF2A1

Densité Module de traction Température HDT (1,8 Mpa)

1.4 à 1.8 8000 à 15000 160 à 200

AVANTAGES

Excellente tenue en température. Faible retrait. Bonne tenue chimique. Autoextinguible. Prix matière compétitif.

INCONVENIENTS

Couleurs foncées seules possibles. Non alimentaire. Odeur forte. Mauvaise résistance à l’arc. Faible cadence.

APPLICATIONS

Pièces mécaniques rigides. Pièces d’isolation électrique (disjoncteur, support isolant, etc…

PRIX en €/Kg

NOMS COMMERCIAUX (Fournisseurs)

LA BAKELITE. PERSTORP CRAY VALLEY

Module N° 2469

B. LES AMINOPLASTES

PROPRIETES

Unité UF +charges celluloses MF + FV

1.50 6000 - 10000 130

1.75 200

AVANTAGES

Grande dureté de surface. Bonne résistance à l’abrasion. Transparent Peu cher.

Meilleure tenue chimique et mécanique. Alimentaire.

INCONVENIENTS

Retrait important. Sensible à l’eau bouillante. Non alimentaire.

Prix élevé.

APPLICATIONS

Colles pour contre plaqués, vernis mousses. Capots, socle, Queues de casseroles.

Colles insensibles à l’humidité. Vaisselle de camping.

PRIX en €/kg

NOMS COMMERCIAUX (fournisseurs)

ASHLAND RASHIG

Module N° 2469

LES POLYESTERS INSATURES

PROPRIETES Unité UP rigide, semi-rigide, souple. PREMIX 40%FV, PREIMPEGNES 40%FV

Densité Module de traction Température HDT (1,8 Mpa) Retrait

1.3 à 1.6 600 à 3500 60 à 200 De 1.8 à 2.1 pour les non chargés, 0.1 à 0.4% pour les chargés

AVANTAGES

Bonne tenue chimique et mécanique. Facilité de mise en œuvre. Grande stabilité dimensionnelle. Transparent.

INCONVENIENTS

Inflammabilité. Séries moyennes. Mauvaise tenue à l’eau bouillante.

APPLICATIONS

Coques de bateau. Stratifiés. Capotages électriques. Pièces de carrosseries.

NOMS COMMERCIAUX

DERAKANE RUTAPAL NORSODYNE

Module N° 2469

LES EPOXY

PROPRIETES Unité RESINE coulée, COMPOSITE + fibres, RESINE enrobage

g/cm3 Mpa °C

1.10 à 2 2500 à 3000 Jusqu’à 230

AVANTAGES

Bonne stabilité dimensionnelle et faible retrait. Bonne tenue chimique. Excellente tenue en température. Excellentes propriétés mécaniques avec des renforts. Bonne adhérence des supports.

INCONVENIENTS

Cycle de réticulation long. Mise en œuvre qui nécessite des conditions hygiéniques strictes. Démoulage nécessitant une préparation.

APPLICATIONS

Enduction de circuits électroniques. Moules pour prototypes. Pales d’hélicoptères. Voilure d’avion. Cannes à pêches, raquettes de tennis.

NOMS COMMERCIAUX

ARALDITE NEONITE EPIKOTE RUTAPOX

Module N° 2469

LES POLYIMIDES

PROPRIETES

Unité PI pour compression, transfert, injection

g/cm3 Mpa °C

1.5 à 1.9 10500 pour le grade injectable 330

AVANTAGES

Bonne stabilité dimensionnelle en température. Bonne tenue chimique. Bonne tenue au feu. Excellentes propriétés mécaniques jusqu'à 250°C. Propriétés diélectriques jusqu'à 200°C. Fluage limité Très bonne résistance à l’usure

INCONVENIENTS

Mauvaise tenue à l’oxydation et à l’arc. Résiste mal à l’hydrolyse alcaline Prix élevé.

APPLICATIONS

Pièces de haute technicité pour aéronautique (réacteur d’avions). Circuits imprimés. Support allume-cigares Paliers, rotules, coussinets. Palettes de pompes

NOMS COMMERCIAUX

KINEL KAPTON VESPEL

Module N° 2469

LES POLYURETHANNES

MOUSSE PU

PROPRIETES

Densité faible. Résistance aux déchirements. Résistance à la compression.

APPLICATIONS

Produits cellulaires(mousses). Volants de voiture

NOMS COMMERCIAUX

BAYDUR, BAYFLEX VOVANOL PLASTHIVAU

2469 Panorama des Matières Plastiques

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