Les Plastiques:Histoire, qualités, utilisations…

Document non contractuel, soumis à modification sans préavis, à caractère informatif ne pouvant se substituer en aucun cas aux textes légaux et originaux. La société VEKA décline toute responsabilité quand à l’usage et l’interprétation qu’il peut être fait de ces textes. © VEKA – 09/2006

Les plastiques

Les plastiques:

Les polymères existent dans la nature et ont toujours étéutilisés par l'homme. Des matières naturelles telles que la résine des arbres, la laine, les cheveux, la laque et la soie, sont dits plastiques puisqu'elles sont modelables: l'homme a les moyens de les déformer.

La cellulose est le plus commun des polymères naturels. Elle se trouve dans les arbres, dans l'herbe, le coton, etc.. C'est doncsur elle que les chimistes ont jeté leur dévolu pour effectuer les premières expériences et inventer les plastiques artificiels puis synthétiques.

Nés de la transformation de polymères naturels, les plastiques dits "artificiels" sont les premières matières plastiques, au sens strict du terme. Entrent dans cette catégorie par exemple le celluloïd (encore utilisé pour les balles de tennis de table) ou encore la galalithe, tirée de la caséine du lait.Ces plastiques ne sont aujourd'hui presque plus utilisés en raison de certains handicaps: inflammabilité, altération au vieillissement...

Les plastiques synthétiques sont créés par les chimistes, par réactions de synthèse comme la polymérisation ou la polycondensation, à partir de molécules simples, et dont les matières sont principalement le pétrole et le gaz.L'éventail actuel des polymères synthétiques est extrêmement large et leurs qualités très variées. La possibilitéd'en faire des produits en forme, des émulsions (colles, vernis, peintures), des mousses, des associations (composites, sandwichs...), de leur donner l'apparence, la couleur, la résistance ou la transparence désirées, leur confère des avantages inégalables sur les matériaux classiques.

Quelques dates:

1839 - Charles Goodyear vulcanise le caoutchouc 1844 - F. Walton invente le linoléum 1845 - C.F. Schoenbein obtient le nitrate de cellulose, matière première pour le Celluloïd 1851 - Exposition à Londres de quelques articles fabriqués avec l'Ebonite, un composé obtenu par Charles Goodyear en soumettant le caoutchouc à un processus prolongé de vulcanisation avec un pourcentage élevé de soufre 1862 - A. Parkes ( a qui on attribue la création du premier plastique artificiel) présente à la Grande Exposition de Londres les premiers produits manufacturés de Parkésine, un composé de nitrate de cellulose, naphtaline et camphre 1868 - A partir du nitrate de cellulose et du camphre encore, John W. Hyatt obtient le Celluloïd qui ressemble beaucoup à la Parkèsine et qui sera utilisé pour remplacer l'ivoire dont on se servait pour la fabrication des boules de billard1872 - Les frères Hyatt construisent une machine pour la fabrication du Celluloïd 1879 - La première extrudeuse à vis est brevetée par M. Gray1891- La rayonne a été découverte par Louis Marie Hilaire Bernigaut, comte de Chardonnet, alors qu'il tentait d'obtenir une soie synthétique 1901 - W.S. Smith obtient les premières résines alkydes et glycérophtaliques 1909 - L.H. Baekeland annonce la découverte des résines phénoliques, brevetées sous le nom de Bakélite Une fois chauffée, cette résine prenait rapidement la forme de son contenant. Ce matériau polyvalent, qui était un plastique thermodurcissable, ne brûlait pas, ne bouillait pas, ne fondait pas et n'était pas dissous par les solvants. La bakélite a été ajoutée à bien d'autres matériaux pour les renforcer. Elle était également couramment utilisée dans la fabrication de bijoux bon marché, car la résine pouvait être colorée en rouge, brun, caramel ou vert.1913- Les plastiques font maintenant partie de la vie quotidienne de notre société moderne. Le cellophane a étéélaboré par Jacques Edwin Brandenberger. En 1900, ce chercheur a eu l'idée de créer un emballage transparent pour les aliments et, treize ans plus tard, il a mis au point, à partir du viscose, la première pellicule flexible, parfaitement étanche, dont les applications dans la vie quotidienne ont été innombrables.

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Les plastiques

Quelques dates (suite):

1920 - Aux Etats-Unis, Ford fabrique des éléments automobiles avec des composites à base de résines phénoliques et de renfort textile 1920 - Le Tchèque Hans John synthètise les rèsines uréiques qui se répandent à partir de 1924 1927 - Premiers brevets, puis production industrielle du PVC aux Etats-Unis et en Allemagne 1930 - Développement industriel du styréne et du polystyréne1933- La découverte du polyéthylène est le résultat des recherches sur les résines sous forte pression effectuées par E.W. Fawcett et R.O. Gibson. Le contenant dans lequel s'opérait la réaction entre l'éthylène et le benzaldéhydeayant fui, il n'y restait plus, à l'issue de l'expérience, qu'une substance cireuse de couleur blanche. Le polyéthylène est actuellement le plastique de plus grande consommation dans le monde. Ses utilisations sont variées, allant des applications militaires à la fabrication de bouteilles de boissons gazeuses. 1936 - Production de l'ABS1938 - Du Pont annonce la production des résines polyamidiques et Roy Plunkett a accidentellement découvert le téflon alors qu'il travaillait chez Dupont. Cette découverte révolutionnaire s'est produite parce qu'il avait laissé un contenant de fréon dans un congélateur pendant la nuit. Ce gaz s'est alors transformé en une poudre compacte blanche. Le téflon est unique en raison de son insensibilité aux acides et aux variations de température. Puisqu'il offre des propriétés anti-adhésives, il est couramment utilisé dans la fabrication des articles de cuisine. 1941 - Début de la production de polyuréthannes 1943 - Premières résines de silicone 1957- George de Maestral avait remarqué que, dans la nature, bon nombre de plantes se servaient de minuscules crochets pour s'accrocher à des objets. Il a réussi à reproduire ce phénomène en se servant de nylon. C'est ainsi que le Velcro a vu le jour. Étant donné que ce dernier ne se détériorait pas et que sa fabrication était bon marché, cette découverte a été couronnée de succès.1959 - Production des polycarbonates 1964 - Développement des résines thermoplastiques éthylène vinyl-acétate EVA 1986 - ICI développe le Biopol, un thermoplastique d'origine végétale entièrement biodégradable qui sera suivi, quelques années plus tard, par le Mater-B de Montedison, un polymère à base d'amidon

Depuis 1839, les plastiques se sont multipliés et sont devenus omniprésents dans notre vie (hygiène, vêtements, alimentation, transports, électronique, articles de sports et loisirs, environnement,...). Dans ces conditions, difficile de s'en passer, même s'ils ont toujours fait l'objet de vives critiques. D'où leur recyclage dont l'importance ne cesse de croître.

La grande famille des plastiques se divise en deux catégories :

• les matières thermoplastiques qui peuvent être soumises à l'action de la chaleur et remodelées à diverses reprises (et donc recyclables)Ex : polyamides, polystyrènes, polyéthylènes, polychlorure de vinyle, téflon, etc.

• les matières thermodurcissables dont la réutilisation est interdite puisqu'elles brûlent quand on tente de les ramollir.

Les composites:

De façon courante, un matériau composite est un matériau qui est constitué de deux matériaux de nature différente. Les Composites issus des matières plastiques représentent l'essentiel des composites actuellement utilisés (99 %). A ces matières plastiques sont associées des fibres servant de renforts (verre, carbone ...), et des charges donnant àl'ensemble des propriétés nouvelles, d'où le succès grandissant des composites

Ex : polyesters, résines époxydes, silicones, etc.

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Le PVC – L’extrusion du PVC

Le PVC ou Polychlorure de vinyle :La découverte de la polymérisation remonte à 1835 et est due au chimiste Regnault qui s ’est aperçu que le chlorure de vinyle gazeux (VC) ou monochlorétylène, placé dans un récipient fermé et exposé pendant plusieurs mois à l ’action de la lumière solaire se transformait en une poudre blanche.

En 1926, c'est sans le faire exprès que Waldo Semon a mis au point le polychlorure de vinyle (PVC).

Il est composé de:

57% de chlore (obtenu par electrolyse du sel)

43% d'éthylène (hydrocarbure issu du pétrole)

Alors qu'il tentait de lier du métal à du caoutchouc, il a découvert un matériau durable, résistant au feu (il est auto extinguible), bon marché et facile à modeler. Son adjonction à des fibres textiles permettait de fabriquer un tissu d'ameublement plus durable.

En 1931, la firme allemande Dynamit Nobel met au point la fabrication « industrielle » du PVC. Le polychlorure de vinyle peut être soit rigide soit souple en fonction des multiples ingrédients qu'on lui incorpore. Le PVC est un matériau simple, économe en pétrole et aux multiples avantages. C'est, après le Polyéthyléne, le plastique le plus utilisé au monde. Si La fabrication des plastiques consomme 4 % de la production mondiale de pétrole,le PVC lui ne pèse que 0,27 % de la consommation annuelle.On l’utilise dans de nombreux domaines d’applications:Bouteilles, articles ménagers, feuilles, câbles, plaques, tuyaux, films minces, sacs, gouttières, volets, tissus enduits pour l'ameublement, le bâtiment ou le génie civil...La part de pétrole consommé pour la fabrication de profilés rigides PVC représente 0,05% de la consommation annuelle de pétrole.

Le PVC utilisé dans les profils de menuiserie VEKA est du PVC rigide modifié choc. C ’est une poudre blanche contenant en plus du PVC des adjuvants tels que stabilisants, plastifiants, pigments, lubrifiants, charges et résines.

On obtient ainsi un mélange résistant au choc appelé Compound, que l’on peut alors extruder.

On introduit la matière (poudre ou granulés) dans un fourreau chauffé électriquement dans lequel tournent plusieurs vis sans fin.

La matière, ainsi chauffée et malaxée, se transforme en une pâte, et sous la pression les gaz sont évacués. Les vis transportent en avant de la machine cette pâte et la force à travers l’outillage (filière) pour donner au profilé sa forme première.

A la sortie de la filière le profilé obtenu est chaud et déformable. Il doit donc être maintenu et refroidi pendant sa mise en forme définitive.

Pour cela, le profilé passe dans un calibreur, lors de son refroidissement pour assurer le respect des formes et des côtes imposées. Le profilé refroidi est entraîné au moyen d’un dispositif de tirage à vitesse réglable, puis sectionné en longueurs à l’aide de guillotine.

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Caractéristiques et avantages du PVC

Pourquoi choisir le PVC :

Le PVC se prête à une gamme d’applications quotidiennes large et diversifiée. Il joue un rôle important dans la promotion de la santé et de la sécurité. Tous ces avantages ont fait du PVC le deuxième plastique le plus utilisé au monde et sa demande ne fait qu’augmenter.

Pour des raisons écologiques, ces dernières années, plus que tout autre produit,, le PVC a fait l’objet d’études, d’examens et d’analyse minutieuses. Comme d’autres éléments de l’industrie chimique, le PVC est soumis à des examens et des réglementations strictes de la part des autorités nationales et internationales. Les industriels, qui font confiance à ce matériau, prêtent une attention de plus en plus grande à son impact écologique: gestion des déchets, santé humaine et animale, et économie d’énergie.

Adaptabilité du matériau

Rigides ou flexibles, imperméables ou poreux, les plastiques peuvent être moulés, soufflés ou extrudés dans une variété incroyable de formes complexes et ils offrent aux concepteurs du bâtiment des solutions performantes pour des centaines d’applications (tubes, prises et goulottes électriques, fenêtres, liner, revêtements de sols…).

Le PVC peut être souple (pour les joints) ou rigide (pour les profilés). Extrudable, extrêmement stable, il permet de donner aux profilés presque toutes les géométries souhaitées. Les menuiseries fabriquées s’adaptent ainsi parfaitement à toutes les formes et à tous les styles d’architectures. La variété des profils et leur faible section offrent une surface vitrée optimale et des qualités esthétiques indéniables.

Stabilité et qualité:

Matériau inerte le PVC est insensible aux agressions climatiques, à la pollution atmosphérique et à l’air salin.

Comme le confirme les fiches de déclaration environnementales, il ne contribue pas au développement fongiques et n’émet pratiquement pas de COV (composants organiques volatiles). La concentration résiduelle de VC (chlorure de vinyle) dans le PVC est très faible (de l’ordre de 1ppm ou une part million). De plus le risque d’ingestion du PVC est très faible, ce qui le rend inoffensif sur le plan sanitaire. Dans des conditions d’usage normal des produits, tout les autres adjuvants étant prisonniers de la structure moléculaire, en particulier les stabilisants comme le plomb (qui rentre d’ailleurs aussi pour une grande partie dans la composition du cristal…), il n’y a pas de risque sanitaires.

C’est pourquoi, grâce au PVC, le domaine de la santé bénéficie aujourd’hui de solutions hygiéniques et sûres pour la réalisation de seringues ou de poches sanguines. Sa durabilité, sa stabilité, sa rentabilité, sa recyclabilité en font un matériau incontournable.

Durabilité

Grâce aux plastiques et au PVC en particulier, les produits peuvent durer et résister au temps et à ses agressions: ils ne se décomposent ni ne se corrodent. Leur durabilité et leur imperméabilité en font les matériaux idéaux pour les applications à longue durée de vie, comme le BTP, où ils permettent de limiter l’entretien au minimum.

Les profilés PVC peuvent absorber les chocs et les variations climatiques sans dommages, ils sont auto-extingibles et possèdent des pouvoirs isolants thermiques, acoustiques et électriques, d’où leur intérêt pour les mises en œuvres en menuiserie.

Il ne réclament aucun traitement de surface initial ou au cours de leur durée de vie. Les dépôts de poussières ou de salissures peuvent être enlevés simplement à l’eau savonneuse.

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Caractéristiques et avantages du PVC

Légèreté et résistance:

Comparés aux autres matériaux, le PVC et les plastiques en général sont très légers. Cet avantage se ressent à tous

Bien qu’ils soient légers, les plastiques sont très résistants, aussi peuvent-ils être utilisés dans les conditions les plus exigeantes comme pour fabriquer des équipements de sécurité automobile, des casques. Incassables, inerte, les plastiques sont largement utilisés dans les endroits où la sécurité est primordiale: emballage alimentaire, alimentation en eau potable, santé, produits du bâtiments, menuiseries retardatrices d’effractions avec label A2P…

La mise en œuvre des menuiseries en profilés PVC est facilitée, les besoins en soutènement et en fixation moins importants. Légèreté et résistance sont des atouts indéniables.

les niveaux:

• Moins de matière première consommée,

• Moins d’énergie consommée pour la production,

• Facilité de manutention et de transport,

• Économie de carburant pour le transport,

• Moins d’émissions liées au transport,

• Moins de déchets.

Isolations et Économies

L’utilisation du PVC permet de réduire les coûts de production et d’approvisionnement à plusieurs niveaux:

• Faible consommateur d’énergie fossile et d’énergie électrique lors de sa transformation le PVC est un matériau au coût raisonnable.

• L’usage de profilés en PVC diminuent la consommation d’énergie et de ressources pour la fabrication des produits en permettent de remplacer plusieurs assemblages multi matériaux par des pièces uniques aux formes complexes.

• Enfin, la plus grande légèreté des menuiseries plastiques diminue la consommation de carburant pour leur transport et leur manutention.

Les plastiques sont isolants thermique, acoustique, électrique et , c’est pourquoi on les utilise pour l’enrobage des câbles électriques, pour l’isolation des murs et des sols (polystyréne, polyuréthane)...

En réduisant la sensation de froid près des murs, des parois vitrées, on augmente la surface de vie, on permet un positionnement plus central des sources de chaleurs (vers les zones de vie, et non pas près des ouvertures pour faire barrière au froid).

En limitant les déperditions thermiques et en régulant les apports solaires on réduit la consommation d’énergie nécessaire au chauffage ou au refroidissement des zones de vie.

VEKA est très engagé dans la recherche sur tous ces axes et est très impliqué dans les concepts de maisons passives (maisons sans chauffage) entre autre avec sa gamme TopLine Plus, la plus performante du marché (Uw=0,7 W/m²C°).

En réduisant le bruit, on augmente le confort de vie, et on protège la santé des usagers.

Les profilés en PVC, présentent une structure multi chambre qui alterne les parois rigides et les « matelas » d’air confinés. Combinés à des joints et des vitrages performants (avec film en Poly-butyle de vinyle (PVB) ou adjonction de résines plastiques) les menuiseries PVC présentent des performances acoustiques importantes

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Caractéristiques et avantages du PVC

Protection de l’environnement

L’industrie plastique a investi beaucoup de temps, d’énergie et de ressources pour s’assurer que l’impact environnemental de la production de plastique est réduit au minimum.

L’impact environnemental se mesure sur l’intégralité de la vie d’un produit - de sa production à sa fin de vie, en passant par son utilisation. Pour de nombreuses applications, comme l’isolation des bâtiments, les plastiques permettent d’économiser beaucoup plus d’énergie que celle qui a été nécessaire à leur production. Les plastiques participent largement à l’optimisation de nos ressources.

Le PVC est un matériau qui présente beaucoup d'avantages et est ainsi présent dans un grand nombre de maison et de produits industriels.

C'est pourquoi l'industrie PVC européenne s'est engagé dans un plan de 10 ans pour augmenter son engagement dans le développement durable:

• en améliorant les processus de production et de conception des produits,

• en investissant dans la recherche,

• en réduisant au minimum les émissions et les déchets,

• en augmentant la collecte des déchets et produits en fin de vie et leur recyclage.

Le plan Vinyl 2010 est l'instrument pour prouver les engagements de l'industrie.

Il regroupe des fabricants de résine de vinyle européens, des transformateurs de plastiques (comme VEKA) et les producteurs de stabilisants et plastifiants.

On s'attend à ce que, grâce au développement des technologies de recyclage mécanique des matières de base (VEKA possède à ce jour la seule unité de recyclage mécanique des menuiseries et chutes de production en PVC), la réutilisation de déchets PVC post-consommation grand public atteigne 200.000 tonnes par an en Europe en 2010 (en plus des quantités déjà réutilisées aujourd'hui et celles provenant de la nouvelle législation de l’UE sur le recyclage des emballages, des véhicules en fin de vie, des équipements électriques et électroniques).

En 2002, 8,6% des déchets récoltés dans le secteur du bâtiment et de la construction étaient recyclés. D'une manière générale, ce secteur, offre de bonnes possibilités en matière de recyclage mécanique grâce àl'existence d'applications monomères de grande taille, comme par exemple les tuyaux et les châssis de fenêtres. Des initiatives telles que le programme LIFE, financé par l'Union européenne, continuent à évaluer le véritable potentiel de ce secteur.

Au niveau national, les Pays Bas, la Suisse, la Norvège et l'Allemagne ont fortement dépassé le taux moyen de recyclage : les Pays Bas ont atteint 22,2%, la Suisse 17,6% et la Norvège et l'Allemagne 15,9%.

Il est également intéressant de noter que le secteur Bâtiment & Construction constitue un marché intéressant pour les plastiques recyclés (voir graphique ci-dessus). 30% environ des plastiques recyclés sont actuellement destinés àdes applications dans le secteur de la construction, comme par exemple les briques d'isolation, les barrières et les revêtements de sol.

Comment répondre aux exigences de qualité de vie des utilisateurs tout en préservant les ressources naturelles et en limitant les déchets ?

En utilisant des produits économiques, recyclables, avec les qualités nécessaires et conçus dans le matériau le plus adapté…

Le PVC répond dans de nombreuses applications, et notamment pour les fenêtres et les volets roulants, à ces exigences.

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Caractéristiques et avantages du PVC

En France, VEKA est le premier à apporter à ses partenaires la possibilité de reprendre grâce à une filière de collecte et de traitement directe, complète et efficace:

• Les chutes de production (chutes de débit, copeaux d’usinages),

• Les erreurs de fabrication et les fenêtres mal mesurées,

• Les menuiseries PVC de déconstruction ou en fin de vie (de toute origine) avec les vitrages, renforts et quincailleries.

Et ce grâce:

• à une logistique de collecte fiable et régionalisée

• à des coûts économiques performants.

• dans le respect d’un recyclage complet, traçable et vérifiable et en apportant l’assurance d’une réutilisation du PVC.

Les chutes, erreurs et déchets sont collectés en France soit par VEKA, soit par les centres de recyclages partenaires, et sont acheminés soit dans notre centre de prétraitement en France, soit directement dans notre usine de recyclage entièrement automatisée en Allemagne. Une fois triés, calibrés et nettoyés les différents matériaux composants la fenêtre (verre, métaux ferreux et non ferreux, caoutchouc, PVC…) sont réutilisés pour la fabrication de nouveaux produits.

Depuis plusieurs années déjà VEKA proposait ces services en Allemagne et dans une partie de pays proches. Notre volonté est d’étendre aujourd’hui ces services à tout l’ouest de l’Europe.

Réaction au feu:

La matière PVC ne peut, en aucun, cas être à l ’origine d ’un incendie ni, à aucun moment, constituer un facteur aggravant:

En effet, le PVC…

… ne s ’enflamme que très difficilement,

… ne propage pas le feu,

… est auto extinguible,

… ne génère pas de goutte enflammée,

… ne dégage pas de chlore et de phosgène.

Lors des essais au feu des fenêtres, c’est le vitrage qui explose en premier, mettant ainsi sur un pied d’égalité, les cadres Bois, Alu, Acier et PVC.

Par leurs caractéristiques satisfaisantes de réaction au feu A2 s2 d0 (anciennement M1), les fenêtres PVC sont conformes aux exigences des réglementations en vigueur.

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Référentiel normatif et documentaire

Références:

http:// www.lsi.industrie.gouv.fr: Site gouvernemental Francetech- les plastiques.

http://museo.cannon.com: Site du Musée des Plastiques à Pont Canaves (Piemont – Italie).

http://www.careersinplastics.ca: Site du conseil canadien sectoriel des plastiques.

http://www.plasticseurope.org: Site de l’association des fabricants de plastiques.