La Plasturgie

La plasturgie est l’industrie qui met en oeuvre les matières plastiques pour obtenir des objets (par exemple : jouets, bouteilles, tuyaux, sacs, revêtements de sol).
Il existe un grand nombre de procédés et de techniques de mise en oeuvre des matières plastiques. Citons par exemple:

 L'injection

 La compression

 L'extrusion

 L'expansion du polystyrène

Née il y a une cinquantaine d'années, la Plasturgie est une industrie jeune comparée aux industries pluriséculaires de la fonte, de l'acier, du verre… Elle conçoit et fabrique les produits en matière plastique. Nous en apprécions chaque jour les performances, aussi bien dans la vie courante que dans les secteurs de pointe.

Que signifie le mot “ plastique ” ?
Matière susceptible d’être modelée ou moulée.
On dit d’une substance qu’elle est plastique lorsqu’elle peut se déformer sous l’action d’une force extérieure, puis conserver la forme ainsi acquise lorsque l’action est interrompue.
La glaise du potier, le mastic du vitrier sont des substances plastiques: une simple pression des doigts permet de les modeler.
Ces substances présentent une plasticité à température ambiante, d’autres n’acquièrent cette propriété qu’à une température plus élevée: c’est le cas du bitume, de la corne, …

Qu’est-ce qu’une matière plastique ?
Matière synthétique susceptible d’être modelée ou moulée.
Les matières plastiques désignent des matières qui présentent cette propriété de plasticité et qui sont obtenues par synthèse, c’est-à-dire qui sont issues de la chimie.
Les matières plastiques n’existent pas naturellement.

Comment est apparue la première matière plastique ?

Pendant des milliers d’années et jusque vers la fin du XIXème siècle, les seules matières utilisées par l’homme ont été des substances naturelles. Elles répondaient à presque tous ses besoins: le coton, le lin, la laine, la soie, le bois, le ciment, le verre, la corne, l’ivoire, etc….

Seulement, certaines de ces substances naturelles demeuraient coûteuses. Alors, le chimiste s’est penché sur ses fioles et appareils pour tirer quelques enseignements sur la structure de ces matières. Il les a exploités et cherché à imiter la nature, en édifiant, en “synthétisant” des matières nouvelles.

C’est de cette façon qu’est apparue en 1870 la première matière plastique synthétique: le celluloïd .

XX ème siècle : développement de la chimie de synthèse...
C’est en effet au cours de la première moitié du XXème siècle que sont découverts par les grands laboratoires américains et allemands les grands “thermoplastiques” : polychlorure de vinyle, polystyrène, polyéthylène, polyamide... mais aussi des produits comme le polymétacrylate de méthyle (plexiglas).

Depuis la dernière guerre, la recherche s’est élargie à d’autres pays, qui avec de nouvelles découvertes (les silicones, polyesters, polyfluors, ABS, polyuréthannes, polystyrènes expansés, polyacétal, polypropylène, polycarbonates......) ont peu à peu épuisé le champs des synthèses exploitables économiquement.

...Et apparition des composites et des complexes
En effet, d’autres produits prennent peu à peu dans les programmes de recherche la relève des plastiques utilisés de façon homogène : les composites et les complexes.
Il s’agit d’une matrice plastique associée à des fibres qui la chargent et la renforcent pour les “composites”, et pour les “complexes” il s’agit de plastiques de natures différentes assemblés entre eux ou avec d’autres matériaux (papier, aluminium par exemple pour constituer un emballage)…
Toutes ces combinaisons de constituants hétérogènes procurent aux composites et complexes des propriétés remarquables et spécifiques que ne possèdent pas à eux seuls les constituants de base.

Les plastiques vus par un chimiste…

Les matières plastiques sont des polymères organiques formés de macromolécules (molécules géantes).

Pourquoi parle-t-on de polymère organique ?
Parce que la chimie organique est la chimie du carbone. Les macromolécules qui constituent les matières plastiques sont formées d'atomes de carbone associés à d'autres atomes dont la liste figure ci-dessous.

Carbone C +

Hydrogene
Oxygène
Chlore
Azote
Soufre
Silicium
Fluor

H
O
Cl
N
S
Si
F


Ces molécules géantes sont obtenues par synthèse à partir de molécules monomères.

Pourquoi parle-t-on de chimie de synthèse ?
Parce qu'il s'agit de créer artificiellement (de synthétiser) des molécules qui n'existent pas dans la nature.

La création de polymères à partir de monomère s'appelle polymérisation (voir ci-après).

Concepts de base de la polymérisation

Monomère : Molécule destinée à être dimérisée (associée à une autre molécule identique) ou trimérisée (3 molécules), oligomérisée (une dizaine de molécules) ou polymérisée (plus d'une centaine de molécules).
Toutes les molécules ne sont pas susceptibles d'être polymérisées. Elles ne sont donc pas des monomères.

Macromolécule : Ce sont des structures géantes enfermant des milliers d’atomes enchaînés les uns aux autres.
Au départ, les fabricants de produits chimiques fournissent aux producteurs de matières plastiques les "briques" ou monomères.

Polymérisation : il s'agit, à partir de molécules de faible poids moléculaire (les monomères), de les lier ensemble afin de produire une molécule de poids et de taille élevés.

Il existe deux types de réaction de polymérisation: la polyaddition et la polycondensation .

Polyaddition

La polyaddition consiste à assembler des molécules identiques en chaînes longues. Cette addition n'est possible que pour des molécules monomères possédant des doubles liaisons chimiques. On fait réagir les molécules en présence d'un catalyseur.

La réaction consiste à "ouvrir" la double liaison, de manière à lui permettre de "s'accrocher" avec une autre molécule.

Catalyseur : substance participant à une réaction chimique et qu'on retrouve intacte à la fin de la réaction ; un catalyseur s'emploie la plupart du temps en très petite quantité.

Polycondensation

Réaction chimique qui consiste à additionner plusieurs molécules (monomères) afin de créer un polymère. Cette réaction s'accompagne d'un dégagement gazeux.

Produits de base permettant de fabriquer les matières plastiques

Origine minérale
90% de la fabrication des plastiques

Origine végétale

- pétrole ;
- charbon ;
- gaz naturel ;
- sel marin ;
- calcaire ;
- ...

- bois (cellulose) ;
- coton (cellulose) ;
- hévéa (latex) ;
- graine de ricin ;
- canne à sucre ;
- ...

Le pétrole est la source la plus importante de fabrication des matières plastiques.
Mais seule une faible part du pétrole extrait sert à l’élaboration des matières plastiques.

L'obtention des matières plastiques :

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