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Auteur(s)
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Bernard LEVRESSE : Responsable des procédés haute pressionEnichem Polymères France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Mise à jour du texte de Pierre GLORIOD (CdF Chimie) paru en 1985 dans ce traité.
Le polyéthylène est la polyoléfine (thermoplastique) la plus anciennement préparée industriellement.
Il était admis avant 1933 que l’éthylène n’était pas polymérisable ; néanmoins les chimistes d’IG Farben avaient pu obtenir des oligomères (huile, cire) et, bien plus tôt, en 1890, Bamberger et Tschirner du polyéthylène linéaire
à partir du diazométhane dissous dans de l’éther.
L’ensemble des travaux de base se situe dans les années 1932 à 1935 : la société ICI, qui cherchait à faire réagir l’éthylène sur le benzaldéhyde à 170 oC et 1 400 bar, fabrique accidentellement en 1933 puis volontairement en 1935 les premiers grains de polyéthylène.
Ensuite commence la période du développement industriel :
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en 1937, la première unité pilote est mise en service et l’on démarre des études sur les procédés en autoclave et tubulaire ;
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en 1939, ICI met en service une usine de 100 t /an de capacité ;
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en 1944, le procédé d’ICI est l’objet d’une variante : la polymérisation est réalisée par BASF dans un réacteur tubulaire à des pressions atteignant 4 000 bar ;
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en 1946, 24 usines fonctionnent déjà aux États-Unis et en Grande-Bretagne ;
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en 1954, les premières unités industrielles sont démarrées en France par Éthylène Plastique (actuellement Enichem) sous licence ICI (procédé en autoclave) ;
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en 1964, la première unité industrielle en France est mise en route selon le procédé tubulaire par Aquitaine Organico (actuellement Elf Atochem) ;
De 1970 à 1980, les deux procédés haute pression ont été développés. La capacité mondiale a triplé pour atteindre 15 millions de tonnes en 1980.
La même décennie a vu le développement des procédés par catalyse organométallique pour la production de polyéthylène haute densité (PE-HD) et de polyéthylènes basse densité linéaires (PE-BDL), respectivement homopolymère de l’éthylène et copolymères éthylène - oléfine (Dupont of Canada, Union Carbide, Enichem).
En 1978, Union Carbide a lancé le polyéthylène linéaire par un procédé en lit fluidisé. En quinze ans, la capacité mondiale a atteint 10 millions de tonnes stoppant le développement de nouvelles capacités utilisant le procédé haute pression.
De 1980 à 1992, la capacité mondiale en PE-BD ramifié a peu évolué. En 1992, elle approchait les 17 millions de tonnes.
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Principe des procédés haute pression4. Fiche produit
Le polyéthylène basse densité est un thermoplastique de grande diffusion, dont la majeure partie est utilisée sous forme de films : sachets, sacs, housses rétractables, films agricoles (serres, paillage). Les autres débouchés font appel au moulage par injection (articles ménagers, bouchons, etc.), à l’enduction (cartons de lait), à l’isolation et au gainage des câbles électriques et téléphoniques.
Les deux grandeurs principales qui permettent de caractériser le polyéthylène basse densité sont :
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sa masse volumique : 915 à 935 kg / m3 ;
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son indice de fluidité : masse de polyéthylène s’écoulant d’une filière calibrée sous une charge donnée, à 190 oC : 0,1 à 300 g /10 min (ce qui correspond à des viscosités de 105 à 10 2 Pa · s environ).
On mesure également ses caractéristiques optiques sur film (trouble, clarté, brillance) et les propriétés mécaniques (contrainte au seuil d’écoulement, allongement, résistance au choc).
Sa température de fusion va de 105 à 115 oC.
Pour une description détaillée des propriétés et des applications du PE-BD, se reporter à l’article Polyéthylènes basse densité [A 3 310] du traité Plastiques et Composites.
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