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Auteur(s)
-
Daniel WYART : Ancien directeur Marketing - BASF Coatings SAS
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Le polystyrène expansé (PSE) est un matériau alvéolaire rigide, peu dense, dont les principales utilisations sont l'isolation thermique des bâtiments et l'emballage des produits industriels ou alimentaires.
Il existe deux types de polystyrène expansé :
-
le polystyrène expansé moulé (PSE-M) ;
-
le polystyrène expansé extrudé (PSE-E) ou XPS (Extruded polystyrene foam).
Le PSE-M est obtenu à partir d'un polystyrène cristal auquel on a ajouté en cours de polymérisation, un agent d'expansion (le pentane, C5H12).
Le PSE-E est quant à lui obtenu lors de l'extrusion par injection sous pression d'un gaz d'expansion (le pentane) dans le polymère cristal fondu.
Les propriétés les plus remarquables du polystyrène expansé sont :
-
sa faible masse volumique ;
-
son pouvoir isolant thermique ;
-
ses excellentes propriétés mécaniques (résistance en compression, capacité d'amortissement des chocs) ;
-
son insensibilité à l'eau ;
-
sa facilité de mise en forme (moulage, découpage) ;
-
sa recyclabilité.
Enfin, la production de styrène à grande échelle et la facilité de polymérisation de ce monomère conduisent à un compromis propriétés/prix particulièrement intéressant pour les deux marchés principaux du polystyrène expansé.
La découverte du polystyrène remonte à 1839, mais son exploitation industrielle date de 1933, en Allemagne et aux USA. Le premier procédé utilisé (suspension aqueuse) fonctionnait en discontinu.
Dès les années 1940, apparaissent des procédés de polymérisation dite « en masse » continu et en discontinu. Le procédé « masse en continu » triomphe dans les années 1960, grâce aux progrès technologiques permettant d'évacuer la chaleur produite par la polymérisation (∼ 710 kJ/kg).
Le polystyrène expansé a été inventé en 1944 par Ray Mc Intire (1919-1996) alors qu'il travaillait pour la Dow Chemical. Découvert par hasard, ce polystyrène fut commercialisé sous le nom de « Styrofoam ». Matériau rigide, de faible densité, il a d'abord été utilisé comme isolant thermique dans le bâtiment.
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4. Propriétés du polystyrène expansé
4.1 Caractéristiques physiques
Les mousses de PSE se caractérisent par une structure rigide à microcellules fermées :
-
pour le PSE-M, la taille de ces cellules se situe habituellement entre 60 et 200 µm (figure 19) ;
-
pour le PSE-E, la taille des particules varie entre 150 et 500 µm.
La structure du PSE-M comprend des soudures interperles, ce qui n'est pas le cas du PSE-E.
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Elle dépend de la masse volumique, de la taille des microcellules.
Exemple : pour une masse volumique de 15 kg/m3 et pour une taille de microcellules de 100 µm, l'épaisseur des parois est de 0,4 µm.
4.1.2 Fraction volumique de solide dans la matière expansée
Elle dépend de la masse volumique apparente. Les cellules étant formées, l'air est immobilisé, emprisonné à l'intérieur et forme une infinité de minuscules matelas. À 30 kg/m3, cette fraction volumique de solide est proche de 3 % ; à 20 kg/m3 de 2 % ; à 10 kg/m3 de 1 %. D'où la valeur généralement retenue : 97 à 98 % en volume d'air soit 2 à 3 % de matière solide.
HAUT DE PAGE4.1.3 Masse volumique apparente
Concernant le PSE-M, elle se situe entre 10 et 30 kg/m3 (des masses volumiques plus élevées sont parfois utilisées pour quelques applications spécifiques).
Concernant le PSE-E, elle se situe entre 25 et 45 kg/m3. La masse volumique de 33 kg/m3 est une valeur classique.
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Propriétés du polystyrène expansé
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Technical Information 305. BASF – août 2006.
-
(2) - * - Technical Information 325. BASF – déc. 2005.
-
(3) - * - Technical Information 330. BASF – déc. 2005.
-
(4) - * - Technical Information 350. BASF – juil. 2006.
-
(5) - * - Technical Information 505. BASF – août 2006.
-
(6) - * - Technical Information 510. BASF – août 2006.
-
(7) - * - Technical Information 520. BASF – août 2006.
-
...
ANNEXES
HAUT DE PAGE
Syndicat National des Plastiques Alvéolaires – SNPA [email protected] http://www.snpa.fr
Promo PSE [email protected] http://www.promo-pse.com
ECO PSE [email protected] http://www.ecopse.fr
Association pour la certification des Matériaux Isolants – ACERMI [email protected] http://www.acermi.com
Union Européenne des fabricants de PSE – EUMEPS http://www.eumeps.org
European Extruded Polystyrene Insulation Board – EXIBA [email protected] http://www.exiba.org
Association...
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