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Bernard BITSCH : Docteur ès sciences - LNP Eurostar SA (groupe General Electric)
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Les propriétés intrinsèques des compounds thermoplastiques telles que leur faible densité et leur facilité de mise en œuvre, qui autorise les formes les plus complexes avec des cadences de production surprenantes, leur ont permis de submerger nos sociétés d’objets à la fois élaborés, élégants, multifonctionnels et peu coûteux.
Nous allons, dans cet article, examiner leurs compositions, leurs propriétés, leur fabrication et leur impact sur notre civilisation.
Vu le nombre de produits entrant dans la composition des compounds thermoplastiques (figure A) et la souplesse de dosage de chacun d’eux, on conçoit aisément l’infinité des possibilités. Face à une demande plutôt vague ou à un cahier des charges précis, le formulateur devra imaginer la composition la moins coûteuse et la mieux adaptée. Dans cet article, nous essaierons d’expliquer le mode de création d’un produit sans entrer dans des détails qui le rendraient touffu et incompréhensible.
En résumé, le formulateur ou compoundeur, travaille dans un marché complémentaire négligé par les grandes entreprises chimiques qui produisent les polymères vierges en quantités gigantesques. Il exerce ainsi un métier indispensable à l’enrichissement des gammes de matériaux disponibles pour les créateurs des nouvelles applications plastiques. À lui d’imaginer, développer et fournir les thermoplastiques adaptés à une pièce ou à un ensemble spécifiques, à partir des polymères, renforts et charges, modifiants, additifs, pigments, etc., disponibles sur le marché. Il sera confronté à la fois aux spécifications de ses clients et à celles des grands organismes officiels comme les Underwriters’s Laboratories (UL), le VDE (Association for Electrical, Electronic and Information Technologies), le BSI (British Standards Institute) ; il devra se conformer aux normes de qualité et de protection de l’environnement ISO, etc.
Nous nous proposons d’illustrer ici la richesse des possibilités, de décrire les matériaux de base, puis les propriétés de quelques compositions, enfin nous aborderons certaines applications spéciales, telles que les produits ignifugés, les produits lubrifiés et nous préciserons quelques aspects des thermoplastiques conducteurs. Nous évoquerons aussi l’influence d’additifs tels que stabilisants, pigments, lubrifiants, etc. Puis nous décrirons succinctement les procédés de fabrication.
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3. Compounds ignifugés
Pour mieux expliquer le développement de ce secteur (cf. historique en encadré), quelques notions sont rappelées ci-dessous pour aider le lecteur à appréhender les multiples facettes de l’ignifugation.
Les premiers plastiques ont été découverts vers la fin du 19e siècle et leur usage ne s’est répandu qu’après la Seconde Guerre mondiale. Contrairement au bois dont l’Homme se sert depuis le fond des âges et dont il a assimilé la dangerosité, la combustibilité des matières plastiques n’a pas pénétré l’inconscient collectif. De ce fait, les gens ne se méfient pas ou peu de ces dérivés dont la structure se rapproche de celle de la bougie. Cela a causé un certain nombre d’accidents dramatiques, comme l’incendie d’un dancing décoré de plaques en polystyrène expansé à St-Laurent-du-Pont en 1970 qui a provoqué la mort de 160 personnes. À partir de cette date, le législateur s’est intéressé à ces produits pour en réglementer l’usage.
D’autres incidents ont permis la prise de conscience d’autres aspects ; ainsi l’explosion de Seveso en Italie où la dioxine libérée a incommodé de nombreuses victimes et un feu dans un central téléphonique de Lyon, heureusement sans victime, sont à la base du développement des ignifugeants dépourvus d’halogènes.
L’industrie, à la recherche des produits les moins toxiques possible, a commercialisé successivement :
-
les ignifugeants halogénés, à base de polyéthylène chloré, de produits cycliques chlorés, de dérivés aromatiques bromés tels l’octa ou le décabromodiphényloxyde ;
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le phosphore rouge ;
-
le polystyrène bromé ;
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le polyphosphate d’ammonium ;
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les hydroxydes métalliques ;
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les dérivés mélaminés à forte teneur en azote.
Cette liste n’est pas exhaustive.
Cette évolution montre que l’on s’est attaché à diminuer la toxicité, l’agressivité chimique et la densité des fumées et autres gaz issus de la combustion des matières plastiques ignifugées... car elles brûlent malgré tout lors d’incendies de grande ampleur. En fait, l’idée poursuivie par tous...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BIRON (M.) - Élastomères thermoplastiques (TPE). - [AM 3 400] Traité Plastiques et Composites (2000).
-
(2) - BIRON (M.) - Propriétés des thermoplastiques. Tableaux comparatifs. - [AM 3 306] Traité Plastiques et Composites (1998).
-
(3) - BITSCH (B.) - Amélioration des thermoplastiques. Tableaux comparatifs. - [AM 3 239] Traité Plastiques et Composites (2003).
-
(4) - BERTHEREAU (A.), DALLIES (E.) - Fibres de verre de renforcement. - [AM 5 132] Traité Plastiques et Composites (2008).
ANNEXES
-
1 Références bibliographiques
-
2 Normes et standards
- 2.1 International Organization for Standardization (ISO) http://www.iso.ch/
- 2.2 International Electrotechnical Commission (Commission électrotechnique internationale) ICE/CEI http://www.itec.ch/
- 2.3 American Society for Testing and Materials (ASTM) http://www.astm.org
- 2.4 Underwriters'Laboratories (UL) http://www.ul.com
- 2.5 Association Française de Normalisation (AFNOR) http://www.afnor.fr
- 2.6 Principaux tests et normes d'ignifugation
- 3 Annuaire
GUILLON (D.) - Fibres de verre de renforcement. - [A 2 110] Archives matériaux (1995).
LUYCKX (J.) - Fibres de carbone. - [A 2 210] Archives matériaux (1994).
NAUDIN (C.-A.) - CLOZZA (C.) - Charges. - [A 3 220] Traité Plastiques et Composites (1987).
RUCKEBUSCH (J.-M.) - Microsphères creuses de verre pour mousses synthétiques. - [A 2 130] Archives matériaux (1994).
CARETTE (L.) - Stabilisants. - [A 3 232] Archives matériaux (1992).
DEFOSSE (R.) - Colorants et pigments. - [AM 3 234] Traité Plastiques et Composites (2003).
WYART (D.) - Colorants liquides à base de dispersions pigmentaires. - [AM 3 235] Traité...
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