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Plastiques thermoplastiques - barre d'essai et granulés

Thermoplastiques, élastomères & thermodurcissables — Le monde des plastiques

Aujourd’hui, tout le monde en parle : les plastiques. Sans eux, la vie moderne ne serait pas envisageable : Les emballages en plastique assurent une longue durée de conservation des aliments, les plastiques résistants à la température permettent la fabrication de véhicules légers et l’e-mobilité, les gaines de câbles protègent les câbles électriques sensibles, pour ne citer que quelques exemples. Un coup d’œil sur le graphique 1 montre dans quels secteurs le volume de production de 54 millions de tonnes de plastiques en Europe a atterri en 2022.

Grafik zur Kunststoff- und Thermoplasten Produktion in Europa pro Jahr
Graphique 1 : Production de plastique en Europe en 2022
Source : Plastics Europe

Origine des plastiques

Pourtant, ce matériau n’est pas si ancien. Ce n’est qu’en 1920 que Hermann Staudinger a reconnu le concept de macromolécules à longue chaîne. Cette découverte a donné le coup d’envoi à un groupe de matériaux qui s’est développé rapidement. En un peu plus de 100 ans, plus de 200 matières plastiques différentes ont été créées.

Toutefois, tous les plastiques ne se valent pas. Tous ont en commun des composés carbonés à longue chaîne — parfois des chaînes juxtaposées, d’autres fois des chaînes enchevêtrées ou des anneaux. D’autres molécules sont souvent attachées aux chaînes de carbone. Outre la longueur et la structure de la chaîne carbonée, ils influencent fortement les propriétés du plastique.

Thermoplastiques, élastomères et thermodurcissables

En principe, les plastiques peuvent être divisés en trois catégories : Les thermoplastiques, les élastomères et les thermodurcissables. Les thermoplastiques passent à un état plastique fluide sous l’effet de la chaleur et sont faciles à travailler. Ils comprennent notamment le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), les polyamides (PA), les polycarbonates (PC) ou le polyéthylène téréphtalate (PET).Les élastomères tels que le caoutchouc et le caoutchouc synthétique sont très élastiques. Ils ne peuvent pas être fondus, car leurs macromolécules sont liées entre elles à certains endroits et forment un réseau spatial à larges mailles. Dans le cas des thermodurcissables, les macromolécules sont étroitement liées entre elles dans toutes les directions de l’espace. Cela les rend très durs et non fusibles. Les thermodurcissables sont obtenus à partir de deux produits de base liquides qui réagissent entre eux. Il s’agit par exemple des polyuréthanes (PUR) ou des résines époxydes.

Plastiques thermoplastiques

Dans de nombreuses applications, les thermoplastiques sont le plastique de choix. Ils sont faciles à transformer et présentent un large éventail de propriétés, en fonction du thermoplastique et de ses additifs. C’est important, car dans la “vraie vie”, c’est ce qui compte : Quelles températures le thermoplastique peut-il supporter, quelle est sa stabilité, quelles sont ses propriétés de glissement, comment peut-il être transformé en produit souhaité et — ce qui n’est pas non plus sans importance — quel est son coût ? C’est à partir de cet ensemble de défis que s’est développée ce que l’on appelle la pyramide des plastiques. Il permet de voir d’un coup d’œil quel thermoplastique peut être utilisé pour une application donnée. La pyramide des plastiques est divisée en thermoplastiques standard, thermoplastiques techniques et thermoplastiques haute performance.

Graphique 2 : Pyramide des plastiques : la performance des matériaux augmente de bas en haut sur l’axe y, le volume de production diminue.
Source : Wikipedia

Alors qu’au sommet de la pyramide se trouvent les thermoplastiques hautes performances, qui supportent souvent 300 °C, les thermoplastiques standard comme le PE ou le PS jouent dans la ligue des 80 °C. Les thermoplastiques de la classe des 80 °C sont les plus utilisés. Les plastiques haut de gamme comme le PAI sont souvent utilisés pour fabriquer des pièces de précision pour les appareils électroniques ou médicaux. Les composants en PEEK sont utilisés dans les engrenages, les roues dentées ou les joints d’étanchéité dans l’industrie automobile et aéronautique. Les thermoplastiques standard se taillent la part du lion. De l’emballage aux appareils électroménagers, en passant par les pare-chocs, les tableaux de bord et les revêtements de caravane ou de train. Les thermoplastiques techniques constituent une grande catégorie de plastiques. Comme leur nom l’indique, nombre d’entre eux sont utilisés dans des produits techniques, car leurs performances se situent à mi-chemin entre la pointe et la base de la pyramide. Les applications dans la construction, dans le compartiment moteur pour les réservoirs et les conduites de carburant, les éléments structurels de la carrosserie ou les boîtiers de lampe sont des domaines d’utilisation typiques du PA et du POM. Le PC et le PMMA sont souvent utilisés pour remplacer le verre dans les luminaires, les lentilles et les applications médicales. La résistance thermique des thermoplastiques techniques varie de ‑60 °C à des pics de température de 260 °C, selon le matériau. Il n’est pas surprenant que les matériaux situés au sommet de la pyramide soient très chers.

Le volume de production des plastiques augmente dans le monde entier

Les thermoplastiques hautes performances et les thermoplastiques techniques ne sont utilisés que lorsque les matériaux standard ne sont pas en mesure de répondre aux exigences d’une utilisation quotidienne. La quantité de plastique produite dans le monde en est le reflet. 400,3 millions de tonnes de thermoplastiques ont été produites dans le monde en 2022, dont plus de 63% appartiennent à la catégorie des plastiques standard (voir graphique 3). Plus on monte dans la pyramide des plastiques, plus la part de marché est faible.

Grafik zur globalen Kunststoff und Thermoplasten Produktion
Graphique 3 : Volume de production de plastique dans le monde en 2022
Source : Plastics Europe

La quantité de plastique produite dans le monde a très fortement augmenté au cours des 70 dernières années. Selon Statista, alors qu’en 1950, on ne comptait que 1,5 million de tonnes dans le monde, on en compte aujourd’hui près de 270 fois plus. Les moteurs de cette hausse se trouvent en Asie, notamment en Chine. En Europe, la quantité de plastique produite a stagné au cours de la dernière décennie.

Le recyclage du plastique contre la pollution plastique

Une infinité d’applications sont impensables sans les plastiques. Et pourtant, les macromolécules ont une malédiction : leur durée de vie est extrêmement longue. Selon les données de la NABU, un sac plastique met 20 ans à se dégrader, une bouteille en plastique même 450 ans et un fil de pêche persiste jusqu’à 600 ans dans la mer. Les interminables tapis de plastique qui recouvrent les océans illustrent parfaitement le problème. C’est pourquoi le recyclage des plastiques et la mise en place d’une économie circulaire fonctionnelle sont indispensables. Comme le montre le graphique 3, 9,5 % des plastiques sont aujourd’hui basés sur des produits recyclés. En tant qu’ENNEATECH, nous pensons que c’est insuffisant. Avec nos polyamides à base recyclée, nous contribuons à une production de plastique plus durable, plus respectueuse du climat et de l’environnement.

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