DIFFRENTS TYPES

DE MATIRES PLASTIQUES

Les plastiques invents au XXime sicle ont remplac les matriaux traditionnels comme le bois ou le mtal. Les recherches menes pour amliorer et diversifier leurs proprits les destinent de nombreuses utilisations. Les matires plastiques sont lgres, hyginiques, durables et faites sur mesure. C'est grce toutes leurs qualits quelles sont devenues irremplaables et omniprsentes dans les objets notre vie quotidienne. Les fabricants offrent une trs grande diversit de produits, mais il existe trois grandes catgories de matires plastiques synthtiques: les thermoplastiques, les thermo- durcissables et les lastomres.

1. LES THERMOPLASTIQUES.

Les thermoplastiques ramollissent sous l'effet de la chaleur. Ils deviennent souples, mallables et durcissent nouveau quand on les refroidit. Comme cette transformation est rversible, ces matriaux conservent leurs proprits et ils sont facilement recyclables. Leurs polymres de base sont constitus par des macromolcules linaires, relies par des liaisons faibles qui peuvent tre rompues sous leffet de la chaleur ou de fortes contraintes. Elles peuvent alors glisser les unes par rapport aux autres pour prendre une forme diffrente et quand la matire refroidit, les liaisons se reforment et les thermoplastiques gardent leur nouvelle forme. Ils reprsentent 80% des matires plastiques consommes en Europe en 2000 soit plus de 35 millions de tonnes ! Avant transformation, ils sont sous forme de granuls ou de poudres dans un tat chimique stable et dfinitif car il ny a pas de modification chimique lors de la mise en forme. Les granuls sont chauffs puis mouls par injection et le matriau broy est rutilisable. Le polythylne (PE) : Cette matire plastique reprsente elle seule environ un tiers de la production totale des matires synthtiques et constitue la moiti des emballages plastiques. Plusieurs millions de tonnes de polythylne sont produites chaque anne car cest un matriau extrmement polyvalent et important sur le plan conomique et cologique. Grce sa structure chimique simple, le polythylne prime sur la plupart des autres matriaux car il peut tre rutilis. Au cours de ces dernires annes, le recyclage des produits uss en PE a pris de plus en plus d'importance : 50% du PE constituant les sacs poubelle est recycl. Le polythylne est translucide, inerte, facile manier et rsistant au froid. Il existe diffrents polythylnes classs en fonction de leur densit. Celle-ci dpend du nombre et de la longueur des ramifications prsentes dans le matriau. On distingue deux familles: le PEBD ou polythylne basse densit et le PEHD polythylne haute densit.

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Le PEBD est utilis dans les domaines les plus divers. Sa densit est infrieure celle de l'eau. Il prsente une bonne rsistance chimique, il est olfactivement, gustativement et chimiquement neutre pour les denres alimentaires. Il est transparent, peut tre facilement transform et se prte trs bien au soudage. Sa dure de vie est trs longue cause de sa grande stabilit mais il se recycle bien. Les principales applications du PEBD sont des produits souples : sacs, films, sachets, sacs poubelle, rcipients souples (bouteilles de ketchup, de shampoing, tubes de crme cosmtique ) Le PEHD est utilis pour des objets plastiques rigides. On le trouve par exemple dans des bouteilles et des flacons, des bacs poubelles, des cagettes, des tuyaux, des fts, des jouets, des ustensiles mnagers, des botes type Tupperware , des jerricans Certains sacs plastiques sont constitus par du PEHD : lorsque le sac se froisse facilement sous la main, avec un bruit craquant et revient spontanment sa forme d'origine, c'est du PEHD. Lorsque le touch est plus gras , que le plastique se froisse sans bruit et se perce facilement avec le doigt, c'est du PEBD. Le polypropylne (PP):

Cest aussi un polymre trs polyvalent qui sert la fois comme thermoplastique et comme fibre. Il est trs facile colorer et n'absorbe pas l'eau. On en trouve beaucoup sous forme de pices moules dans les quipements automobiles (pare-chocs, tableaux de bord, habillage de l'habitacle) et dans le mobilier de jardin. Ce matriau sert fabriquer des botes aliments qui rsistent au lave-vaisselle parce qu'il ne fond pas en dessous de 160C. Le polypropylne est aussi utilis dans la fabrication de fibres synthtiques ( tapis, moquettes, cordes, ficelles) mais aussi pour les emballages alimentaires en raison de son aspect brillant et de sa rsistance (flacons, films, pots). Cependant, le PP film est un des plastiques usuels les plus difficiles recycler surtout s'il est imprim. Le contrle de la polymrisation par catalyse permet de jouer sur la structure enfin de produire du polypropylne lastomre.

Le polystyrne (PS) : Le polystyrne est un plastique dur, cassant et transparent. C'est un produit industriel courant largement diffus, offrant de trs nombreux usages. On le reconnat facilement un blanchissement sur les zones de contraintes avant la rupture ou sa fume noire et son odeur caractristique lors de sa combustion. On lutilise pour fabriquer du mobilier, des emballages, des grilles de ventilation, des jouets, des verres plastique On distingue trois types de polystyrnes :

- le polystyrne "cristal" na pas une structure cristalline mais porte ce nom en raison de son aspect transparent. Il polymrise sons forme de perles haute temprature en prsence dun adjuvant plastifiant. Cest un plastique dur et cassant utilis pour de nombreux types de botes, les botiers CD notamment.

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- le polystyrne "choc" ou HIPS (high-impact polystyrne) ou

acrylonitrile butadine styrne est un copolymre form par du styrne et du polybutadine. Cest le plus commun de la famille des plastiques styrniques car il est rsistant, capable de supporter des impacts plus forts que le polystyrne normal. Cet ABS est employ par l'industrie pour des produits rigides, lgers et mouls (bacs douche). Le polybutadine a t un des premiers lastomres synthtiques tre invent car il est trs similaire au caoutchouc naturel.

- Le matriau le plus connu de la gamme est le polystyrne expans (PSE.) Ce polystyrne est solide 20C, pteux 120C et fondant 160C. Cest sorte de mousse blanche compacte inflammable et combustible. Il existe deux types de PSE : le polystyrne expans moul (PSE-M) obtenu partir d'un polystyrne "expansible" et le polystyrne expans extrud (PSE-E). Une premire expansion est opre la vapeur d'eau puis une priode de repos permet aux perles de PS pr-expanses de perdre leur excdent d'eau. Enfin, on les expanse et on les moule la vapeur dans la forme voulue. Cest un matriau qui sert emballer les appareils sensibles aux chocs et qui est un trs bon isolant thermique pour les plaques de doublage des murs.

Le polycarbonate (PC) : Le polycarbonate est un matriau qui prsente d'excellentes proprits mcaniques et une bonne rsistance thermique jusqu' 120C. On lutilise pour la fabrication des casques de moto ou des boucliers de police. Comme il est trs transparent, il sert aussi la fabrication des CD et des DVD, des vitrages des guichets l'preuve des balles et des phares, feux arrire et clignotants de voitures. Enfin, sa neutralit physiologique permet son utilisation dans le domaine mdical pour la fabrication de matriel et de prothses. Par contre, il rsiste mal aux contacts prolongs avec l'eau, aux agents chimiques et aux rayons ultraviolets. Les polyesters et le polythylne trphtalate (PET) :

C'est un polymre obtenu par la polycondensation de deux composants : le dimthyltrphtalate et l'thylne glycol. Les chanes vont s'arranger et former des fibres rsistantes. Le PET est surtout employ pour la fabrication de fils textiles, de films et de bouteilles. L'inventeur des bouteilles en PET, Nathaniel Wyeth voulait faire une bouteille incassable. Cependant, ce plastique devient mou moyenne temprature. Cette proprit empche de consigner les bouteilles en PET car il faut les laver une temprature trop haute. Pour cette mme raison, on ne peut pas lutiliser pour les confitures qui sont coules chaudes dans les pots. Il existe aujourdhui un nouveau type de polyester plus rsistant la chaleur qui correspond ce que l'on recherche pour les pots de confiture et les bouteilles consignes. C'est le polythylne naphtalate ou PEN.

groupe groupe groupe thylne ester trphtalate

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Les polyactals ou polyoxymthylne (POM) : Les polyactals ont des proprits qui les rendent irremplaables pour des pices fortes exigences mcaniques comme les engrenages et les poulies. Ils sont solides, prsentent les qualits de mtaux tels que l'acier, l'aluminium ou le zinc. Ils rsistent la plupart des agents chimiques et ont un faible coefficient de frottement. Par contre, ils ont une densit leve et une assez faible rsistance la temprature. La recherche vise augmenter leur rsistance au choc pour permettre la ralisation de plus grosses pices. Le polychlorure de vinyle PCV : Il est obtenu par la polymrisation des monomres de chlorure de vinyle CH =CHCl2 . Ce polymre de formule (CH CH Cl) 2 n est issu dune raction chimique entre de l'thylne et de l'acide chlorhydrique, en prsence d'oxygne, Il peut tre soit rigide soit souple selon les ingrdients qu'on lui incorpore. Le PVC rigide qui a un aspect lisse et dur est utilis pour les tuyaux de canalisation. Le PVC souple qui recouvre certaines pices comme les manches de pinces a un aspect brillant. C'est aprs le PE, le plastique le plus utilis au monde. Il est largement employ dans lindustrie de l'ameublement et dans le btiment ou le gnie civil. Les polyamides (PA) : C'est la premire matire plastique avoir t dcouverte en 1938. Selon la longueur des chanes, on obtient diffrents types de PA que lon distingue par des chiffres : par exemple le PA 6.6 est le nylon. Ce sont des polymres qui offrent un bon compromis entre des qualits mcaniques, thermiques et chimiques. Les polyamides sont utiliss pour raliser des pices moules dans l'appareillage mnager et automobile, des tapis et des moquettes, de la robinetterie, de la serrurerie, des engrenages, des textiles (lingerie et voilages)... L'inconvnient principal de tous les polyamides est quils sont hydrophiles ce qui limite leur usage pour certaines pices mcaniques.

2. LES THERMODURCISSABLES. Les thermodurcissables sont des plastiques qui prennent une forme dfinitive au premier refroidissement. La rversibilit de forme est impossible car ils ne se ramollissent plus une fois mouls. Sous de trop fortes tempratures, ils se dgradent et brlent (carbonisation). Les molcules de ces polymres sont organises en de longues chanes dans lesquelles un grand nombre de liaisons chimiques solides et tridimensionnelles ne peuvent pas tre rompues et se renforcent quand le plastique est chauff. La matire thermodurcissable garde toujours sa forme en raison de ces liaisons croises et des pontages trs rsistants qui empchent tout glissement entre les chanes. Les thermodurcissables reprsentent 20% des matires plastiques consommes en Europe en 2000 soit environ 10 millions de tonnes. Les plus connus sont les

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polyurthannes, les polyesters, les phnoplastes, les aminoplastes, les lastomres, les rsines poxydes et phnoliques Au dpart, les thermodurcissables se prsentent sous forme de poudres ou de rsines qui subissent une transformation chimique au cours de leur chauffage, de leur refroidissement ou par laction de durcisseurs. Les polyurthanes (PUR) : Ce sont des matriaux dont les caractristiques sont trs varies avec une grande diversit de textures et de durets. Les polyurthanes sont les polymres les plus utiliss pour faire les mousses. Ils sont forms par lassociation dun isocyanate (compos organique comprenant la squence : -N=C=O) et par un alcool (compos organique dont l'un des carbones est li un ou plusieurs groupements hydroxyle -OH.) En fonction des associations chimiques ralises avec diffrents monomres on peut obtenir des colles, des lastomres, des fibres (Licra) des mousses souples ou rigides grce des agents dexpansion, des polyurthanes solides et compacts que lon peut renforcer par de la fibre de verre. On les utilise pour fabriquer des matelas, des siges de voiture, des tableaux de bord, des roues de patins roulettes ou des chaussures de ski Les polyesters insaturs: Les polyesters insaturs sont obtenus par raction de condensation entre diffrents polyacides et des glycols (thylne glycol, propylne glycol) Ces produits appels poxydes sont des substances chimiques comportant un oxygne pont sur une liaison carbone-carbone. Ils sont dilus ultrieurement dans un monomre non satur comme le styrne. Quand un catalyseur est introduit dans cette rsine, les produits se combinent provoquant un durcissement irrversible appel la rticulation qui correspond lapparition de liaisons chimiques formant un rseau macromolculaire tridimensionnel. Le polyester sert surtout fabriquer des fibres textiles artificielles, Les tissus produits sont brevets sous les noms de Dacron, de Tergal ou de Trylne. La fibre polyester est la plus produite dans le monde car son utilisation trs rpandue dans l'habillement. Ses applications se sont aussi diversifies dans l'industrie, notamment sous forme de films destins lagriculture, aux travaux publics, aux coques et cabines de bateaux, aux carrosseries d'automobiles, aux piscines.

Les phnoplastes (PF) : Dans ce groupe, une des plus anciennes matires plastiques connue est la Baklite. Ce matriau providentiel a eu d'innombrables applications dans les domaines scientifiques et dans la ralisation d'objets: tlphones, postes de radio. Ces rsines thermodurcissables rsistent trs bien aux produits chimiques et la chaleur. Elles sont galement lectriquement isolante. On peut les transformer par moulage et par compression pour fabriquer les poignes de casserole, de fer repasser et des plaques de revtement.

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Les aminoplastes (MF) Ces produits rsineux sont essentiellement utiliss en stratification sur des textiles plastifis, les panneaux de bois agglomrs pour le mobilier de cuisine et les plans de travail. 3. LES LASTOMRES. Ces polymres prsentent les mmes qualits lastiques que le caoutchouc. Un lastomre au repos est constitu de longues chanes molculaires replies sur elles-mmes. Sous l'action d'une contrainte, les molcules peuvent glisser les unes par rapport aux autres et se dformer. Pour que le matriau de base prsente une bonne lasticit il subit une vulcanisation. Cest un procd de cuisson et de durcissement qui permet de crer un rseau tridimensionnel plus ou moins rigide sans supprimer la flexibilit des chanes molculaires. On introduit dans llastomre au cours de la vulcanisation du soufre, du carbone et diffrents agents chimiques. Diffrentes formulations permettent de produire des caoutchoucs de synthse en vue dutilisations spcifiques. Les lastomres sont employs dans la fabrication des coussins, de certains isolants, des semelles de chaussures ou des pneus.

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1. LES THERMOPLASTIQUES.Le polythylne (PE):3. LES LASTOMRES.Ces polymres prsentent les mmes qualits lastiques que l