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Philippe Marechal : Manager - Blown & cast film technical service - Mise à jour de l'article de Sandor FÜZESSÉRY
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Le polyéthylène basse densité radicalaire (PE-BD) fut découvert en Grande-Bretagne par la firme ICI juste avant la Seconde Guerre mondiale. Il fut d'abord utilisé pour l'isolation de câbles de radars. Vers 1950 commença le développement à grande échelle du polyéthylène basse densité. Ces polyéthylènes ont une masse volumique comprise entre 0,915 et 0,935 g/cm3 et sont fabriqués par des procédés polymérisant l'éthylène à haute pression. La polymérisation de l'éthylène suit alors les mécanismes de la chimie radicalaire. Ces polyéthylènes basse densité (PE-BD) sont dès lors parfois aussi appelés PE radicalaires ou PE haute pression.
À la fin des années soixante-dix, Union Carbide mit au point le polyéthylène basse densité linéaire (PE-BDL) obtenu par un procédé à basse pression avec des catalyseurs dits de type Ziegler-Natta. Les centres de production correspondants donnent une plus large gamme de produits que les unités travaillant à haute pression et permettent de produire des polyéthylènes de haute densité (PE-HD) (densité de 0,935 à 0,970), des PE-BDL (densité de 0,915 à 0,935) et voir même des polyéthylènes de très basse densité, les PE-tBDL.
Enfin, en 1993-1994, sont apparus sur le marché des PE-BDL fabriqués par ces procédés à basse pression, mais, à l'aide de nouveaux catalyseurs de type métallocène.
Les différents polyéthylènes basse densité (densité de 0,860 à 0,935) sont caractérisés par un module d'Young allant de 10 MPa à 500 MPa, par de bonnes propriétés diélectriques, par une faible perméabilité à la vapeur d'eau et une bonne résistance à la fissuration sous contrainte.
Les PE-BD et PE-BDL sont employés principalement pour l'emballage des aliments et de divers produits industriels, en câblerie, géomembranes, film d'étanchéité, et aussi sous forme de tuyaux ou pour la fabrication de mélanges maîtres.
Les applications en tant que films représentent environ 70 % en tonnage du marché total des polyéthylènes basse densité. Le PE-BD est également utilisé en extrusion couchage sur papier, carton ou feuille d'aluminium.
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2. Propriétés
2.1 Généralités
2.1.1 Propriétés intrinsèques du PE
Les propriétés intrinsèques du PE dépendent essentiellement de deux facteurs : la cristallinité et la masse moléculaire (3).
Dans la pratique courante, le PE-BD est caractérisé, d'une part, par sa viscosité à l'état fondu (mesurée par l'indice de fluidité à chaud, c'est une indication sur la masse moléculaire) et, d'autre part, par sa masse volumique ou sa densité qui reflète le taux de cristallinité. Une fois le type de polyéthylène défini (catalyse ZN ou métallocène et produit monomodal ou bimodal), ce sont ces deux paramètres qui définissent les qualités des différents grades commerciaux de polyéthylène.
Dans le 3, il faut noter quelques paramètres pour lesquels les tendances sont opposées entre le PE-BD et le PE-BDL :
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les propriétés optiques s'améliorent avec la cristallinité du PE-BD alors qu'elles se dégradent pour le PE-BDL. Essentiellement, c'est le résultat du fait que pour les PE-BD, plus la cristallinité augmente, plus ils sont linéaires ;
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c'est aussi la raison pour laquelle l'élasticité a l'état fondu et l'épaisseur minimale réalisable en film diminue avec l'augmentation de la densité du PE-BD ;
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pour la même raison, une augmentation de la masse moléculaire dégrade les propriétés optiques des PE-BD, alors que cela a peu d'effet pour le PE-BDL ;
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la résistance à la fissuration sous contrainte est faible pour le PE-BD ; même si la masse moléculaire augmente, cette propriété reste mauvaise ;
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augmenter la masse moléculaire du PE-BD limite de plus en plus l'étirabilité (ou épaisseur minimale réalisale en film) du produit, ce qui impose une épaisseur de film de plus en plus grande. L'étirabilité du PE-BDL est excellente et varie peu avec la masse moléculaire.
Les copolymères et terpolymères sont, eux, toujours caractérisés par leur indice de fluidité et par la teneur en masse des comonomères...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GAUTHIER (X.-V.) - Polyoléfines. La révolution des métallocènes et des nouveaux procédés de polymérisation. - Informations Chimie n 375 février 1996.
-
(2) - BOENIG (H.V.) - Polyolefins, structure and properties. - Elsevier 1966 et Polyolefine. – Carl Hanser Verlag 1976.
-
(3) - OSWIN (C.R.) - Plastic films and packaging - (Films plastiques et emballage). Applied Science Publ. 1975.
-
(4) - CARLOWITZ (B.) - Kunstoff-Tabellen – - (Tableaux des matières plastiques). Schiffmann Verlag 1978.
-
(5) - DUBOIS (P.) - Plastiques modernes. Tome II : Plasturgie. – - Masson 1963.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Polyéthylène basse densité.
-
Polyéthylènes linéaires.
PlasticsEurope http//www.plasticseurope.org/
European Plastics Convertors http//www.plasticsconverters.eu/
European Chemical Industry Council http//www.cefic.org/
Plastic division of the American Chemistry Council http//www.americanchemistry.com/s plastics/index.asp
The society of polymer science in Japan http//www.spsj.or.jp/
Le groupe Français d'étude et d'application des polymères http//www.gfp.asso.fr/
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Réglement (UE) n˚ 10/2011 de la commission du 14 janvier 2011 concernant les matériaux et objets en matière plastique destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires.
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LyondellBasell http://www.lyondellbasell.com/index.htm
Borealis http://www.borealisgroup.com
Ineos http://www.ineos.com
Dow Chemical Company http://www.dow.com
Sabic ...
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