Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article présente les différents procédés de fabrication du PET ou polyéthylènetéréphtalate, et notamment, le procédé ex-PTA en continu, le plus utilisé dans les grandes unités industrielles. Le procédé de postcondensation en phase solide (PCS) est ensuite décrit, car il améliore les performances mécaniques du PET. Puis cet article conclut avec une présentation des dernières innovations dans le domaines de la PCS et par un point sur le recyclage du PET.
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Jean-Pierre QUENTIN : Ancien chef de service ex-Rhône-Poulenc Industrialisation
INTRODUCTION
Dans cet article consacré à la fabrication du PET sont décrits les procédés de polycondensation qui sont mis en œuvre dans les grandes unités industrielles mondiales. Les deux principales voies d’accès à ce polymère se distinguent par la forme chimique de l’un des deux monomères, l’acide téréphtalique (l’autre étant l’éthylèneglycol), au départ de cette synthèse.
L’acide téréphtalique peut être sous forme d’ester méthylique, le téréphtalate de diméthyle (DMT) ou tel quel, sous la forme acide purifiée (PTA). Aujourd’hui, les nouvelles installations exploitent presque uniquement le procédé ex-PTA en continu et atteignent des capacités de production très élevées (180 à 300 000 t/an par ligne), en croissance constante.
Pour les applications courantes, fibres textiles et films, la totalité de la polycondensation s’effectue en phase fondue. Pour les autres applications, les fils industriels et les corps creux, qui demandent de très bonnes propriétés mécaniques, le polyester doit avoir une masse moléculaire élevée qui ne peut être obtenue que par une postcondensation en phase solide (PCS). Celle-ci, s’opérant à plus basse température, limite les réactions de dégradation et permet d’atteindre les hauts degrés de polymérisation exigés.
Il sera également fait état, dans cet exposé, des dernières innovations qui tendent à se développer dans ce domaine de la PCS, en particulier celle proposée par la société DuPont.
Enfin, un point précis sera effectué sur le recyclage du PET dont les caractéristiques chimiques et thermomécaniques autorisent ce type de valorisation.
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Principes de base des procédés
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1. Caractéristiques fondamentales
Le polyéthylènetéréphtalate (PET) est un polyester linéaire, semi-aromatique, à enchaînements para. Cette structure lui confère certaines caractéristiques physico-chimiques, telles que la réversibilité chimique, la thermoplasticité, l’aptitude à cristalliser et une relativement bonne stabilité thermique. Ce sont ces caractéristiques, qui, pour une grande part, régissent les conditions de synthèse du polymère et ses applications.
La synthèse peut être opérée en phase fondue suivie éventuellement, d’une postcondensation en phase solide (PCS ou SSP pour Solid State Postcondensation). Le polymère peut être également aisément recyclé (régénération des monomères ou refusion).
Le PET s’est d’abord développé dans le domaine du textile (fils et fibres) et du film (emballage, arts graphiques, photos, audio et vidéocassettes), puis dans les fils industriels (bandes transporteuses, renforts pour pneumatiques, tissus pour sérigraphie) et aujourd’hui, de plus en plus, dans les corps creux, grâce à la parfaite maîtrise de la cristallisation (cinétique et morphologie cristalline) qui permet de concilier transparence et propriétés thermomécaniques. Le degré de polymérisation du polymère et son indice de viscosité seront plus ou moins élevés en fonction du type d’applications visé (tableau 1).
La PCS qui s’opère à plus basse température (entre la température de transition vitreuse T g et la température de fusion T f) deviendra nécessaire pour atteindre les viscosités intrinsèques (VI) supérieures à 70 mL/g et la pureté de polymère requise par les applications.
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BIBLIOGRAPHIE
-
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(3) - RAVINDRANATH (K.), MASHELKAR (R.A.) - Polyethylene terephtalate 2 - . Engineering Analysis (Analyse Technologique) dans Chemical Engineering Science, 41, no 12, p. 2969-87, 10 fig., bibl. (86 ref.) ; Pergamon Journal Inc. (1986).
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(4) - HUMBRECHT (R.) - Bildung und Rücckbildung des cyclischen Trimers in Polyäthylenterephtalat ; Herstellung eines oligomerenarmen Fadens - . Dans : Meilland Textilberichte, 5, p. 450-4, 5 tabl., 7 fig., bibl. (19 ref.), Meilland textilberichte Gmbh (1980).
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(5) - Van ANDERT (E.) - Technological improvements in continuous PET plants - ....
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