Matière plastique

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Les matières plastiques sont des matériaux organiques de synthèse fondés sur l'emploi des macromolécules (polymères). On peut considérer que les caoutchoucs sont à regrouper sous cette appellation, mais il est encore largement convenu que ce matériau, compte-tenu notamment d'une mise en œuvre spécifique (la vulcanisation), n'en fait pas partie.

Matière plastique = résine de base + adjuvants + additifs

Historique

Christophe Colomb rapporte des plants de caoutchouc appelés ca-hu-chu par les Indiens.

• 1735 : Le naturaliste français Charles Marie de La Condamine découvre les propriétés du caoutchouc naturel au Pérou.
• 1838 : Henri Regnault synthétise du PVC, sans suite.
• 1839 : Charles Goodyear invente le procédé de vulcanisation (du caoutchouc par le soufre).
• 1862 : Alexander Parkes présente la Parkesine, l'un des plus anciens polymères synthétiques, lors de l'Exposition International Exhibition de Londres. Cette découverte est à la base de l'industrie plastique moderne.
• 1869 : Les frères Hyatt inventent le celluloïd qui est considéré comme la toute première matière plastique artificielle dont l'origine remonte à 1856 ou nitrate de cellulose (par nitration de la cellulose du bois puis mélange à chaud avec du camphre) suite à un embargo de boules de billard en ivoire pendant la guerre de Sécession aux États-Unis d'Amérique; mais ces 'ersatz', de faible qualité, furent remplacés dès 1890 par des boules en galalithe.
• 1880 : invention du Polychlorure de vinyle (PVC).
• 1889 : un chimiste français, Jean-Jacques Trillat, travaillant sur la caséine du lait réussit à la durcir et obtient la galalithe ou « pierre de lait ». Cette matière est plus dure que la corne, plus brillante que l'os et plus soyeuse au toucher que l'ivoire. Bientôt toutes les boules de billard seront en galalithe. Après-guerre, en 1918, commence la fabrication d'articles courants, comme le bouton, le bijou fantaisie, le fume-cigarette où encore le stylo.
• 1890 : Les Britanniques Cross et Bewan découvrent la viscose en dissolvant de l'acétate de cellulose dans du chloroforme.
• 1905 : acétate de cellulose ou rhodoïd.
• 1907 : la bakélite est découverte par le Belge Leo Hendrik Baekeland.
• 1908 : la cellophane.
• 1927 : polyméthacrylate de méthyle (PMMA), commercialement connu sous les noms de plexiglas et d'altuglas.
• 1930 : le polystyrène et le polyamide par Wallace Carothers (Nylon ®) travaillant pour Dupont de Nemours ®. Ce fut le premier plastique technique à haute performance.
• 1933 : le polyéthylène basse densité.
• 1938 : le polytétrafluoréthylène (Téflon ®), qui offre une grande résistance à la corrosion et à la chaleur.

Et, durant la Seconde Guerre mondiale qui exacerba les besoins en matières premières :

• 1940 : le polyuréthane.
• 1941 : la mélamine (qui fait partie de la grande famille des résines aminées dérivées de l'urée et des cyanamides) par des compagnies telles que Ciba ® et Henkel ® mais sans véritable succès commercial. Ses propriétés exceptionnelles de résistance à la chaleur, à la lumière, aux produits chimiques, à l'abrasion et au feu expliquent son succès dans l’immédiat après-guerre.
• 1941 : le silicone.

Pour couvrir ses besoins, l'Allemagne, rapidement privée de ses ressources de latex naturel, avait produit, durant la Première Guerre mondiale, le Buna, un ersatz plutôt médiocre de cette substance. Ces recherches sur de nouvelles matières plastiques se poursuivirent au cours de la Seconde Guerre mondiale et, en 1945, la production de caoutchouc synthétique, (néo-buta), s'élevait à un million de tonnes...

À partir de la libération, l'élan scientifique et technologique insufflé à l'industrie par la guerre se poursuivit et de nouvelles matières furent synthétisées : nouvelles polyamides, polycarbonates, acétals, résines époxyde en 1947.

Puis les découvertes de nouvelles matières se firent plus rares :

• 1953 : le polyéthylène haute densité par le chimiste allemand Karl Ziegler.
• En 1954 : un an plus tard, le polypropène, ou plutôt polypropylène, était mis au point par le chimiste italien Giulio Natta. Ces deux scientifiques se partagèrent en 1963 le prix Nobel de chimie grâce à leurs études sur les polymères. Ces deux dernières matières plastiques, le polyéthylène et le polypropylène, étaient les plus produites en l'an 2000.
• Le polycarbonate.
• L'ABS ® plus résistant et plus brillant tend peu à peu à remplacer la mélamine. C'est une matière plus noble que le polystyrène, très utilisée en habillage d'équipements électroménagers et parfois en emballage (couvercles). Elle s'utilise également en accessoires de salles de bains et dans l'industrie. Existe aussi en version translucide (M-ABS dit ABS transparent).
• Le Kevlar ® , né dans les années 1990, est un polyamide très résistant :
  • aux chocs (gilet pare-balles et vitre pare-balles, couche anti-perçage) ;
  • au feu : casques et vestes des sapeurs-pompiers, gants de cuisine, etc. Il faut avouer que son grand succès en ce domaine est aussi dû à l'interdiction de l'amiante.

Chimie et Composition générale

La matière de base (la résine) est un mélange de molécules en longues chaînes appelées polymères.

En plus de la résine, les additifs et adjuvants sont là pour améliorer les propriétés chimiques et physiques du matériau, notamment la résistance aux chocs, la couleur, la plasticité, la résistance au vieillissement, etc.

• la résine de base.
• les adjuvants et additifs.
  • plastifiants : en général liquides ou visqueux, permettent de rendre la résine souple et élastique.
  • lubrifiants : facilitent le moulage.
  • pigments : donnent la couleur du plastique.
  • stabilisants : retardent la dégradation du plastique, résistance aux ultraviolets (sels métalliques de plomb, étain, baryum, sodium, etc.).
  • charges ou renforts : diminuent le coût, augmentent la résistance mécanique (marques kevlar et teflon).
    • charges minérales : carbonate de calcium, talc, amiante, graphite, silice, fibre de verre, mica, etc.
    • charges organiques : farine de bois, fibres naturelles ou synthétiques, etc.
  • anti-statique : s'oppose aux dépôts de poussières en rendant le plastique conducteur en surface.
  • fongicide : résistant aux micro-organismes, asepsie.
  • ignifugeant : retardant la propagation des flammes.
  • solvants : pour peintures (enduction).

Familles de matières plastiques.

Thermoplastique

Les thermoplastiques se déforment et sont façonnables sous l'action de la chaleur, gardent cette forme en refroidissant. Cette propriété permet leur recyclage : les objets sont broyés et refondus pour en élaborer d'autres.

Les plus répandus sont le polychlorure de vinyle, le polystyrène (jouets, ustensiles de cuisine, etc.), les acryliques, les polyamides, les polyoléfines (polypropylène, polyéthylène haute ou basse densité) .

Thermodurcissable

Les thermodurcissables prennent leur forme définitive au premier refroidissement, la réversibilité est impossible.

Les plus célèbres sont les phénoplastes (bakélite), les aminés (mélamine).

Élastomère

Les élastomères sont des polymères présentant les mêmes qualités élastiques que le caoutchouc. Ils sont employés dans la fabrication des coussins, de certains isolants ou des pneus, ce sont des matériaux très résistants.

Principaux plastiques

Voir aussi la liste des codes des plastiques, caoutchouc et latex.

Techniques de transformation

• Moulage par injection
• Extrusion : extrusion-calandrage, extrusion-gonflage, extrusion de profil, extrusion cast
• Calandrage
• Rotomoulage
• Thermoformage
• Expansion
• Compression
• Stratification (Composites)
• Moussage
• Enduction de supports divers (métaux,textiles...)
• Usinage
• Soudage (par lame chaude, friction, haute fréquence...)
• Granulation (broyage pour recyclage)
• Agglomération (ou densification) : récupération, par reformage, de déchets de faibles épaisseurs (films ou équivalent)
• etc.

Traitement(s) de surface

• fluidisation enrobage - traitement de surface - application sols
• métallisation
• traitement corona (permet l'impression)
• fluorisation

Voir aussi

Articles connexes

• Pétrochimie
• Plastique
• Polymère
• Science des matériaux

Liens externes

• Plasturgie
• Thermoformage matière plastique
• « Macrogalleria le cibermonde merveilleux des polymères »
• Abréviations de nombreux polymères
• « CAMPUS. Material information system for the plastics industry » (en anglais)
• « Laboratoires Pichot : Fabricant de flacons plastiques et piluliers avec des polymères »
• Plastics Dome — Guide to plastics(en anglais)
• « Gaggione — Moulages par injection, composants optiques et techniques de précision »
• Cadflow — Logiciels de simulation et Ingénierie pour la plasturgie
• — Toray Plastics

Formation

• École Européenne de Chimie, Polymères et Matériaux à Strasbourg
• Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg
• Institut Supérieur de Plasturgie d'Alençon (Orne)
• Lycée Arbez Carme Oyonnax-Bellignat
• Conservatoire National des Arts et Métiers (Paris)
• École Européenne d'Ingénieurs en Génie des Matériaux à Nancy
• Institut de formation et de recherche en chimie et formulation des polymères
• ITECH Lyon École d'ingénieur spécialisé en chimie des polymères

Modèle:Multibandeau

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