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Bernard BITSCH : Docteur ès sciences - LNP Eurostar SA (groupe General Electric)
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Lire l’articleINTRODUCTION
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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1. Recherche de formulation. Préparation de compounds
1.1 Évolution du marché
Pour caractériser l’état de la technologie des thermoplastiques au milieu des années 1960, il faudrait la comparer à celle de l’acier au début du 20e siècle où les savants alliages actuels restaient à découvrir. Les polymères étaient commercialisés par les sociétés de chimie qui ne proposaient quasiment que des produits simples à l’exception des copolymères styréniques tels que le polystyrène choc, le SAN et l’ABS ou des compounds PVC.
Cette époque a vu l’essor des produits renforcés de fibres de verre proposés par les grands chimistes mais aussi par les premiers compoundeurs tel LNP qui était le pionnier aux États-Unis.
Rapidement, d’autres ingrédients sont venus enrichir l’offre. C’est l’honneur des formulateurs qui ont réussi en deux décennies à développer une gamme foisonnante de produits originaux qui ont révolutionné notre vie quotidienne. Ainsi, on a su rigidifier les thermoplastiques pour concurrencer les métaux, on a rendu quasi ininflammables des produits proches de l’huile et de la stéarine. Ils sont devenus conducteurs. Par des artifices, on a su leur conférer des coefficients de frottement si favorables qu’ils servent à étouffer les bruits parasites dans une foule de systèmes articulés. Le développement de pigments appropriés autorise des aspects de surface flatteurs sans peinture ultérieure, ce qui préserve notre environnement.
Et ce n’est pas fini ; de nouvelles améliorations apparaissent en permanence, comme les nanocomposites dont de faibles quantités améliorent les propriétés mécaniques de nombreux polymères. Nous constatons aussi un phénomène de rationalisation des gammes de thermoplastiques modifiés. Des compositions onéreuses sont rendues obsolètes par des nouveautés moins chères et souvent plus performantes. Ainsi, les compounds styréniques, très utilisés durant les années 1970 et 1980, ont disparu au profit de composés polyamides et polypropylènes. Signalons aussi de nouvelles préoccupations, par exemple la suppression de l’odeur de certains polypropylènes utilisés dans les habitacles des automobiles.
pour l’anecdote, rappelons que la nature a su créer des « compounds » parfaits tel le bois, mélange de lignine et de cellulose. La première constitue l’ossature,...
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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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