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LE PLASTIQUE
Sommaire
I - Présentation
II - Procédés de fabrication
III - Polymérisation - Mise en forme
• Thermoplastique
• Thermodurcissable
• Bioplastique
IV -Réglementation & normes
V - Recyclage
VI - Sources
I. PRÉSENTATION : HISTOIRE
A . Chimistes et inventeurs
Dès le départ de l’ère industrielle, chimistes et inventeurs cherchent à créer de
nouveaux matériaux synthétiques à partir de ressources naturelles. Leurs résultat
sera souvent aléatoire.
Présentation de la
parkesine par l’anglais
Alexander Parkes.
Les frères Hyatt inventent
le Celluloïd première
matière plastique
artificielle.
1862
1869
1907
Invention par Léo Baekeland,
appelée Bakélite, entrainant
une véritable révolution.
B. Industrie
Le départ de l’ère industrielle, chimistes et inventeurs cherchent à créer de nouveaux
matériaux synthétiques à partir de ressources naturelles. Leurs résultat sera souvent
aléatoire
1926
Benjamin Franklin Goodrich,
parvient à plastifier le PVC solide
grâce à des additifs
Obtention du
polyéthylène par des
ingénieurs anglais
1933
Le plexiglas remplace le
verre
Otto Bayer synthétise les premiers
polyuréthanes, aussi appelés
polycarbamates
1937 1934
Découverte du polystyrène
par Ray Mc Intire
Création de la première fibre
polyamide, le Nylon
1938 1944
I. PRÉSENTATION : HISTOIRE
C . Expansion du plastique
Lors de la seconde Guerre Mondiale, les industriels cherchent par tous les moyens
d’améliorer la fabrication des matières plastiques pour les rendre plus performantes.
Les plastiques intègrent par la suite la société de consommation
Production par les chimistes
allemands Schnell, Bottenbruch
et Krimm du laboratoire Bayer
d’un Polycarbonate
commercialisable
1953
1954
Découverte du polypropylène, par
Giulio Natta. Grâce à un nouveau
procédé de fabrication.
I. PRÉSENTATION : HISTOIRE
Depuis son apparition, le plastique n’a cessé d’évoluer dans l’utilisation que nous en
faisons. En effet, c’est devenu un acteur quotidien de notre vie, on le retrouve dans la
plupart de nos objets de tous les jours, et dans tous les secteurs d’activité de notre
société
Vêtements et textiles :
Sous vêtements en nylon
Pulls en acrylique
Blouson et manteaux en similicuir
Imperméables en nylon
Maroquinerie et chaussures :
Sac, valises en similicuir
Chaussures en similicuir
Chaussures de ski
Loisirs :
Jouets pour enfant
Ski
Outils de pêche
Articles ménagers :
Poubelles
Vaisselle incassable...
Emballage :
Alimentaire (bouteilles, pot de
yaourt...)
Industriel (Emballage de pièces,
sachets…)
Transport :
Citernes routières
Caisses de camions
Tapis de voitures
I. PRÉSENTATION : UTILISATION
Industrie chimique :
revêtement de cuves
cuves de stockage
Bâtiment :
Revêtement de sol et dalles
Toiture
Peintures
Faux plafonds
Rampes d’escaliers
Agriculture :
Tubes d’irrigation et de drainage
Bacs à fleurs
Bancs de jardin Hygiène :
Seringues stériles
Tubes pour transfusions
Lingettes désinfectantes en polyester
Poche de sang
I. PRÉSENTATION : UTILISATION
Ameublement :
Matelas en mousse polyester
Tapis, coussins doublés de mousse
Habillage de fauteuils, divans etc
Comparaison de la présence du plastique entres deux
salles de classe d’hier à aujourd’hui
II. La fabrication des polymères plastique
Le raffinage du pétrole :
-Séparation par distillation des différents
constituants
- Plusieurs produits sont recueillis:
-Gaz
- Naphta
- Super
- Kérosène
- Gazole
- Fioul domestique
- Fioul lourd
II. La fabrication des polymères plastique
Le vapocraquage: -Le naphta est ensuite transformé par vapocraquage.
- Le vapocraquage fractionne les hydrocarbures en différents
hydrocarbures de plus faibles tailles:
- l’éthylène
- le propylène
- le benzène
- les styrènes, …
Plastique .pptx
III. La polymérisation
● La polymérisation consiste à assembler les monomères à une pression et une température
fixée,pour former une longue chaîne avec des liaisons covalentes entre les molécules de
monomères, cette chaîne se nomme polymère.
● Il se forme ainsi des molécules de très grandes tailles comme le polyéthylène, le polypropylène
et le polystyrène.
Exemple du polystyrène
● C’est ce que l’on appelle des polymères
● Il y a deux grands types de polymérisation: Polycondensation et Polyaddition:
Les différentes familles des polymères
Un thermoplastique est un plastique qui a été moulé à chaud (au dessus du point de fusion) et il est
utilisé à froid.
Un thermodurcissable est un plastique qui a été moulé à chaud et a été réticulé à cette température. Il
ne pourra plus jamais changer d’état. Il devient résistant à la température.
Elles se présentent à l’état final sous forme de poudre ou de compounds
Utilisation industrielle:
Les résines plastiques nécessitent, pour leur mise en œuvre et l'obtention de propriétés particulières,
l'adjonction d'additifs. Ceux-ci se classent en différentes “familles”: * une matrice polymère + des
adjuvants + des renforts
-Les stabilisants
-Les plastifiants:
-Les lubrifiants:
-Les charges:
-Les colorants et les
pigments
-Les ignifugeants:
-Les anti-UV et
antioxydant:
Moyens de mises en formes des
différents plastiques
L'extrusion: dans un cylindre chauffé, une vis pousse la masse à mouler vers l’avant, la comprime,
la ramollit et l’homogénéise. A l’avant du cylindre, une filière confère à la masse plastifiée la forme
désirée. Cette technique est utilisée pour les produits comme les profilés, les tuyaux, les plaques
et les feuilles.
Le calandrage: le PVC est chauffé et laminé entre deux ou plusieurs cylindres jusqu’à
former une feuille continue. Ce procédé est surtout utilisé pour la fabrication de
feuilles et de tissus enduits.
L'injection: la masse chauffée et ramollie dans le cylindre est poussée dans un moule.
Une fois le moule rempli, la pièce est éjectée. Cette technique permet de fabriquer des
objets de formes diverses : raccords, pièces électriques…
Le thermoformage: la technique consiste à emboutir une feuille chauffée par une forme.
Cette technique est utilisée pour fabriquer des gobelets, des feuilles d’emballages, des
pièces d'automobile ou des piscines.
+ & -
Les propriétés des matières plastiques sont :
- Légèreté (Masse volumique faible);
- Excellente capacité d'isolation thermique et électrique ;
- Résistance à la corrosion ;
- Excellence résistance aux chocs (certains plastiques sont incassables)
- Malléable
- Facilité à travailler/traiter
Inconvénient:
- Mauvaise résistance au températures élevés
III. Les Thermoplastiques
Matières plastiques qui se ramollissent sous l'action de la chaleur et
de manière réversible se durcissent en se refroidissant. La plupart
des emballages sont des thermoplastiques, ce qui permet de les
recycler.
Polymères plus utilisés Recyclable
Résistance aux chocs Grande liberté de design
Forme solideForme souple
Facilité de mise en oeuvre
SOLIDE LIQUIDE
Types de
thermoplastiques
Caractéristiques Exemple
Acrylonitrile butadiène styrène
(ABS)
Rigidité et légèreté
PVC
Rigide, imperméabilité et
résistant à l’acide
Polycarbonate (PC)
Grande transparence et
resistance aux chocs
Polypropylène (PP) Rigidité, souple et transparence
Polystyrène (PS) Légèreté et isolant thermique
Polyamide (PA) ou Nylon
Résistance, imperméabilité,
flexibilité et légèreté
Polyméthacrylate de méthyle
(PMMA)
Résistance à la corrosion, aux
rayons UV et légèreté
Polyéthylène (PE) Malléabilité et faible rigidité
Polyester (PET) Dureté, légèreté
III. Les thermodurcissables
• Résistent à la chaleur.
• Ils peuvent égalements être mis en forme par compression.
• Finissent par être détruits sans fondre si on élève trop la
température.
• Plastiques qui ne sont pas recyclables mais valorisable énergétiquement.
• Exemples
- Polyuréthane (mousse pour les sièges et appuies têtes ou tableaux de bords de voitures,...)
- Formica (surfaces de plan de travail, meubles)
- Bakélite (isolants thermiques, poignées de casseroles)
- Polyester insaturés(coque de bateaux, toitures, carrosseries d’automobile,...)
- Polyépoxydes (pâles d’hélicoptères, colles et adhésifs)
III. Le Bioplastique
Issu de ressources renouvelables (maïs, pomme de terre, blé, huiles végétales, algues...), l'amidon constitue la matière
première initiale et majeure des bioplastiques. Associée ou non à une part fossile de nouveaux polymères
biodégradables issus de la recherche récente, la réorganisation des chaînes d'amidon donne naissance à des résines
bioplastiques qui peuvent être mises en œuvre industriellement grâce aux différents procédés de plasturgie existants :
extrusion, injection, soufflage, thermoformage... Cette nouvelle génération de plastiques trouve sa place dans de
nombreuses applications: emballages alimentaires et non alimentaires en premier lieu, mais aussi produits d'hygiène,
accessoires agricoles ou automobiles, impression 3D...
III. Le Bioplastique
En effet les polymères classiques issus de la pétrochimie sont souvent utilisés dans des applications à faibles durées de
vie; l'exemple le plus parlant étant le fameux sac plastique. Or cela va à l'encontre même du principe de durabilité. Par
ailleurs, ces plastiques sont une source de pollution et de nuisance, ainsi qu'un danger pour la faune et la flore.
Le Bioplastique est une alternative renouvelable potentielle aux plastiques à base de pétrole.
● La fabrication de matières plastiques à base de pétrole nécessite environ200.000 barils de pétrole par jour. Le
passage aux Bioplastiques permettra d’être nettement moins dépendant au pétrole étranger.
● Lorsqu’ils se dégradent, les Bioplastiques 100 % végétaux sont non-toxiques pour l’environnement.
● Les Bioplastiques peuvent être recyclés.
Cycle de transformation
Biodégradable ou Bio-sourcé quelle
différence ?
L'appellation du produit fini dépend des matières premières utilisées :
Ex : Un sac plastique en amidon est biodégradable et bio-sourcé
Quelle matière pour quelle finalité ?
IV. RÉGLEMENTATION
• Ainsi, le décret prévoit :
• - que les sacs de caisse à usage unique devront disparaître complètement à partir du 1er janvier
2016 au profit des sacs réutilisables, c'est à dire plus épais,
• - que les sacs "fruits et légumes" à usage unique devront également disparaître à compter du 1er
janvier 2017.
•
Le dispositif n'autorise pas l'utilisation de stocks.
Proposition de loi tendant à interdire le Bisphénol A dans les plastiques
alimentaires
V. RECYCLAGE : TRIE
Programme Eco-Emballages
Tidy man
Boucle de Moebius
MATÉRIAUX TEMPS DE DÉGRADATION
bouteille en plastique 400 / 500 ans
bouteille PLA moins de 6 mois
Sac en amidon 3 semaines à 2 mois
V. Danger
Plastique .pptx
Plastique .pptx
V. RECYCLAGE : Projet
•Boyan Slat octobre 2012 TEDS ⇒ 2014 ⇒ 50 ingénieurs
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  • 2. Sommaire I - Présentation II - Procédés de fabrication III - Polymérisation - Mise en forme • Thermoplastique • Thermodurcissable • Bioplastique IV -Réglementation & normes V - Recyclage VI - Sources
  • 3. I. PRÉSENTATION : HISTOIRE A . Chimistes et inventeurs Dès le départ de l’ère industrielle, chimistes et inventeurs cherchent à créer de nouveaux matériaux synthétiques à partir de ressources naturelles. Leurs résultat sera souvent aléatoire. Présentation de la parkesine par l’anglais Alexander Parkes. Les frères Hyatt inventent le Celluloïd première matière plastique artificielle. 1862 1869 1907 Invention par Léo Baekeland, appelée Bakélite, entrainant une véritable révolution.
  • 4. B. Industrie Le départ de l’ère industrielle, chimistes et inventeurs cherchent à créer de nouveaux matériaux synthétiques à partir de ressources naturelles. Leurs résultat sera souvent aléatoire 1926 Benjamin Franklin Goodrich, parvient à plastifier le PVC solide grâce à des additifs Obtention du polyéthylène par des ingénieurs anglais 1933 Le plexiglas remplace le verre Otto Bayer synthétise les premiers polyuréthanes, aussi appelés polycarbamates 1937 1934 Découverte du polystyrène par Ray Mc Intire Création de la première fibre polyamide, le Nylon 1938 1944 I. PRÉSENTATION : HISTOIRE
  • 5. C . Expansion du plastique Lors de la seconde Guerre Mondiale, les industriels cherchent par tous les moyens d’améliorer la fabrication des matières plastiques pour les rendre plus performantes. Les plastiques intègrent par la suite la société de consommation Production par les chimistes allemands Schnell, Bottenbruch et Krimm du laboratoire Bayer d’un Polycarbonate commercialisable 1953 1954 Découverte du polypropylène, par Giulio Natta. Grâce à un nouveau procédé de fabrication. I. PRÉSENTATION : HISTOIRE
  • 6. Depuis son apparition, le plastique n’a cessé d’évoluer dans l’utilisation que nous en faisons. En effet, c’est devenu un acteur quotidien de notre vie, on le retrouve dans la plupart de nos objets de tous les jours, et dans tous les secteurs d’activité de notre société Vêtements et textiles : Sous vêtements en nylon Pulls en acrylique Blouson et manteaux en similicuir Imperméables en nylon Maroquinerie et chaussures : Sac, valises en similicuir Chaussures en similicuir Chaussures de ski Loisirs : Jouets pour enfant Ski Outils de pêche Articles ménagers : Poubelles Vaisselle incassable... Emballage : Alimentaire (bouteilles, pot de yaourt...) Industriel (Emballage de pièces, sachets…) Transport : Citernes routières Caisses de camions Tapis de voitures I. PRÉSENTATION : UTILISATION
  • 7. Industrie chimique : revêtement de cuves cuves de stockage Bâtiment : Revêtement de sol et dalles Toiture Peintures Faux plafonds Rampes d’escaliers Agriculture : Tubes d’irrigation et de drainage Bacs à fleurs Bancs de jardin Hygiène : Seringues stériles Tubes pour transfusions Lingettes désinfectantes en polyester Poche de sang I. PRÉSENTATION : UTILISATION Ameublement : Matelas en mousse polyester Tapis, coussins doublés de mousse Habillage de fauteuils, divans etc
  • 8. Comparaison de la présence du plastique entres deux salles de classe d’hier à aujourd’hui
  • 9. II. La fabrication des polymères plastique Le raffinage du pétrole : -Séparation par distillation des différents constituants - Plusieurs produits sont recueillis: -Gaz - Naphta - Super - Kérosène - Gazole - Fioul domestique - Fioul lourd
  • 10. II. La fabrication des polymères plastique Le vapocraquage: -Le naphta est ensuite transformé par vapocraquage. - Le vapocraquage fractionne les hydrocarbures en différents hydrocarbures de plus faibles tailles: - l’éthylène - le propylène - le benzène - les styrènes, …
  • 12. III. La polymérisation ● La polymérisation consiste à assembler les monomères à une pression et une température fixée,pour former une longue chaîne avec des liaisons covalentes entre les molécules de monomères, cette chaîne se nomme polymère. ● Il se forme ainsi des molécules de très grandes tailles comme le polyéthylène, le polypropylène et le polystyrène. Exemple du polystyrène ● C’est ce que l’on appelle des polymères ● Il y a deux grands types de polymérisation: Polycondensation et Polyaddition:
  • 13. Les différentes familles des polymères Un thermoplastique est un plastique qui a été moulé à chaud (au dessus du point de fusion) et il est utilisé à froid. Un thermodurcissable est un plastique qui a été moulé à chaud et a été réticulé à cette température. Il ne pourra plus jamais changer d’état. Il devient résistant à la température. Elles se présentent à l’état final sous forme de poudre ou de compounds
  • 14. Utilisation industrielle: Les résines plastiques nécessitent, pour leur mise en œuvre et l'obtention de propriétés particulières, l'adjonction d'additifs. Ceux-ci se classent en différentes “familles”: * une matrice polymère + des adjuvants + des renforts -Les stabilisants -Les plastifiants: -Les lubrifiants: -Les charges: -Les colorants et les pigments -Les ignifugeants: -Les anti-UV et antioxydant:
  • 15. Moyens de mises en formes des différents plastiques L'extrusion: dans un cylindre chauffé, une vis pousse la masse à mouler vers l’avant, la comprime, la ramollit et l’homogénéise. A l’avant du cylindre, une filière confère à la masse plastifiée la forme désirée. Cette technique est utilisée pour les produits comme les profilés, les tuyaux, les plaques et les feuilles.
  • 16. Le calandrage: le PVC est chauffé et laminé entre deux ou plusieurs cylindres jusqu’à former une feuille continue. Ce procédé est surtout utilisé pour la fabrication de feuilles et de tissus enduits.
  • 17. L'injection: la masse chauffée et ramollie dans le cylindre est poussée dans un moule. Une fois le moule rempli, la pièce est éjectée. Cette technique permet de fabriquer des objets de formes diverses : raccords, pièces électriques…
  • 18. Le thermoformage: la technique consiste à emboutir une feuille chauffée par une forme. Cette technique est utilisée pour fabriquer des gobelets, des feuilles d’emballages, des pièces d'automobile ou des piscines.
  • 19. + & - Les propriétés des matières plastiques sont : - Légèreté (Masse volumique faible); - Excellente capacité d'isolation thermique et électrique ; - Résistance à la corrosion ; - Excellence résistance aux chocs (certains plastiques sont incassables) - Malléable - Facilité à travailler/traiter Inconvénient: - Mauvaise résistance au températures élevés
  • 20. III. Les Thermoplastiques Matières plastiques qui se ramollissent sous l'action de la chaleur et de manière réversible se durcissent en se refroidissant. La plupart des emballages sont des thermoplastiques, ce qui permet de les recycler. Polymères plus utilisés Recyclable Résistance aux chocs Grande liberté de design Forme solideForme souple Facilité de mise en oeuvre SOLIDE LIQUIDE
  • 21. Types de thermoplastiques Caractéristiques Exemple Acrylonitrile butadiène styrène (ABS) Rigidité et légèreté PVC Rigide, imperméabilité et résistant à l’acide Polycarbonate (PC) Grande transparence et resistance aux chocs Polypropylène (PP) Rigidité, souple et transparence Polystyrène (PS) Légèreté et isolant thermique Polyamide (PA) ou Nylon Résistance, imperméabilité, flexibilité et légèreté Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) Résistance à la corrosion, aux rayons UV et légèreté Polyéthylène (PE) Malléabilité et faible rigidité Polyester (PET) Dureté, légèreté
  • 22. III. Les thermodurcissables • Résistent à la chaleur. • Ils peuvent égalements être mis en forme par compression. • Finissent par être détruits sans fondre si on élève trop la température. • Plastiques qui ne sont pas recyclables mais valorisable énergétiquement. • Exemples - Polyuréthane (mousse pour les sièges et appuies têtes ou tableaux de bords de voitures,...) - Formica (surfaces de plan de travail, meubles) - Bakélite (isolants thermiques, poignées de casseroles) - Polyester insaturés(coque de bateaux, toitures, carrosseries d’automobile,...) - Polyépoxydes (pâles d’hélicoptères, colles et adhésifs)
  • 23. III. Le Bioplastique Issu de ressources renouvelables (maïs, pomme de terre, blé, huiles végétales, algues...), l'amidon constitue la matière première initiale et majeure des bioplastiques. Associée ou non à une part fossile de nouveaux polymères biodégradables issus de la recherche récente, la réorganisation des chaînes d'amidon donne naissance à des résines bioplastiques qui peuvent être mises en œuvre industriellement grâce aux différents procédés de plasturgie existants : extrusion, injection, soufflage, thermoformage... Cette nouvelle génération de plastiques trouve sa place dans de nombreuses applications: emballages alimentaires et non alimentaires en premier lieu, mais aussi produits d'hygiène, accessoires agricoles ou automobiles, impression 3D...
  • 24. III. Le Bioplastique En effet les polymères classiques issus de la pétrochimie sont souvent utilisés dans des applications à faibles durées de vie; l'exemple le plus parlant étant le fameux sac plastique. Or cela va à l'encontre même du principe de durabilité. Par ailleurs, ces plastiques sont une source de pollution et de nuisance, ainsi qu'un danger pour la faune et la flore. Le Bioplastique est une alternative renouvelable potentielle aux plastiques à base de pétrole. ● La fabrication de matières plastiques à base de pétrole nécessite environ200.000 barils de pétrole par jour. Le passage aux Bioplastiques permettra d’être nettement moins dépendant au pétrole étranger. ● Lorsqu’ils se dégradent, les Bioplastiques 100 % végétaux sont non-toxiques pour l’environnement. ● Les Bioplastiques peuvent être recyclés.
  • 26. Biodégradable ou Bio-sourcé quelle différence ? L'appellation du produit fini dépend des matières premières utilisées : Ex : Un sac plastique en amidon est biodégradable et bio-sourcé
  • 27. Quelle matière pour quelle finalité ?
  • 28. IV. RÉGLEMENTATION • Ainsi, le décret prévoit : • - que les sacs de caisse à usage unique devront disparaître complètement à partir du 1er janvier 2016 au profit des sacs réutilisables, c'est à dire plus épais, • - que les sacs "fruits et légumes" à usage unique devront également disparaître à compter du 1er janvier 2017. • Le dispositif n'autorise pas l'utilisation de stocks. Proposition de loi tendant à interdire le Bisphénol A dans les plastiques alimentaires
  • 31. MATÉRIAUX TEMPS DE DÉGRADATION bouteille en plastique 400 / 500 ans bouteille PLA moins de 6 mois Sac en amidon 3 semaines à 2 mois
  • 35. V. RECYCLAGE : Projet •Boyan Slat octobre 2012 TEDS ⇒ 2014 ⇒ 50 ingénieurs http://www.dailymotion.com/video/x2soxlw