La fabrication du plastique est un processus complexe qui a transformé les industries et la vie quotidienne dans le monde entier. Ce matériau se trouve dans les jouets, les composants automobiles, les emballages, les fournitures de bureau, etc.
Chez Walterpack, nous utilisons des technologies plastiques dans nos projets, et dans cet article, nous expliquons en détail le processus de création du plastique, des matières premières aux méthodes de moulage et de formage.
Qu’est-ce que la fabrication du plastique ?
La fabrication du plastique est l’ensemble des processus industriels visant à transformer les matières premières en produits fonctionnels. Ce processus commence par l’extraction d’hydrocarbures à partir du pétrole, du gaz naturel ou du charbon, qui sont raffinés pour obtenir les composés chimiques de base.
Ces composés, généralement sous forme de monomères, sont soumis à des réactions de polymérisation, où ils se transforment en polymères, qui sont de longues chaînes de molécules constituant la base du plastique.
Une fois les polymères formés, ils sont traités par des techniques de moulage et de formage telles que le moulage par injection, l’extrusion et le moulage par soufflage, entre autres.
De plus, lors de la fabrication, des additifs qui améliorent leurs propriétés, comme la résistance, la flexibilité et la durabilité, peuvent être ajoutés.
Matières premières utilisées
Les matières premières utilisées dans la fabrication du plastique déterminent les propriétés et les applications des produits résultants.
À partir de ces sources, les composés chimiques nécessaires à la création de polymères plastiques sont obtenus grâce à des processus de raffinage et de synthèse chimique.
Avec quel matériau le plastique est-il fabriqué ?
Le plastique est principalement fabriqué à partir d’hydrocarbures dérivés du pétrole, du gaz naturel et, dans une moindre mesure, du charbon. Ces ressources naturelles contiennent des composés organiques qui, après un processus de raffinage, deviennent les blocs de construction de base pour les plastiques : les monomères.
- Pétrole : c’est la principale source de matières premières dans l’industrie plastique. Grâce à un processus de craquage, les longues molécules d’hydrocarbures sont décomposées pour produire de l’éthylène et du propylène, qui sont utilisés pour fabriquer du polyéthylène et du polypropylène, respectivement.
- Gaz naturel : principalement composé de méthane, il est également utilisé comme source d’éthylène et d’autres composés. Son utilisation a augmenté en raison de sa disponibilité et de son impact environnemental moindre par rapport au pétrole.
- Charbon : bien que moins courant, le charbon est traité pour produire des hydrocarbures par gazéification et conversion en liquide.
Types de plastiques
Il existe deux catégories principales de plastiques : les thermoplastiques et les thermodurcissables.
- Thermoplastiques : ce sont des plastiques qui peuvent être fondus et remodelés à plusieurs reprises sans altérer leurs propriétés chimiques. Quelques exemples typiques sont le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) et le chlorure de polyvinyle (PVC).
- Thermodurcissables : une fois moulés et durcis, ils ne peuvent pas être fondus à nouveau sans se décomposer. Quelques exemples incluent la bakélite, les résines époxy et les polyesters insaturés.
Processus de polymérisation
La polymérisation est le processus par lequel de petites molécules (monomères) se lient pour former de plus grandes molécules (polymères).
Il existe deux types principaux de polymérisation : par addition et par condensation :
- Polymérisation par addition : dans ce processus, les monomères sont ajoutés les uns après les autres dans une réaction en chaîne pour former des polymères sans perte de petites molécules.
- Polymérisation par condensation : ce type de polymérisation implique l’union de monomères avec l’élimination de petites molécules telles que l’eau ou le méthanol.
Les polymères les plus courants sont le polyéthylène (PE), utilisé dans les sacs, bouteilles et jouets; le polypropylène (PP), utilisé dans les emballages alimentaires et les composants automobiles; le polystyrène (PS), utilisé dans les emballages jetables et les matériaux d’isolation; et le polycarbonate (PC), appliqué dans les lentilles, les disques compacts et les composants électroniques.
Processus de moulage et de formage
Une fois les polymères obtenus, ils sont moulés et formés en produits finis par divers procédés.
Voici les méthodes les plus courantes :
- Moulage par injection : c’est la technique la plus utilisée dans la fabrication par injection plastique. Elle consiste à injecter du matériau plastique fondu dans un moule sous haute pression. Cette méthode est parfaite pour la production en série de pièces précises.
- Moulage par soufflage : utilisé pour fabriquer des produits creux comme des bouteilles et des conteneurs. Le processus implique l’extrusion d’un tube de plastique fondu, suivi de l’injection d’air pour étendre le matériau contre les parois d’un moule.
- Extrusion : c’est un processus continu dans lequel le plastique fondu est forcé à travers une filière pour créer des produits de section transversale constante, tels que des tuyaux, des profilés et des feuilles.
- Moulage par compression : dans cette méthode, le matériau est placé dans un moule ouvert, chauffé, puis comprimé pour prendre la forme du moule. Il est courant dans la fabrication de pièces grandes et durables.
- Moulage rotatif : implique la rotation d’un moule tandis que le plastique fondu adhère à ses parois internes. Il est adapté pour créer des objets creux et grands.
- Couleé de polymères : ici, le plastique liquide est versé dans un moule et laissé à solidifier. Il est utilisé pour des articles plus personnalisés.
En savoir plus en détail sur tous les types de moulage plastique.
Additifs et modifications du plastique
Les additifs sont des composants qui améliorent et modifient les propriétés du plastique pour s’adapter à diverses applications. Parmi les plus utilisés figurent les stabilisateurs UV, qui protègent le matériau de la dégradation causée par l’exposition au soleil.
Les retardateurs de flamme sont un autre groupe d’additifs qui améliorent la résistance au feu, ce qui les rend plus sûrs pour une utilisation dans les applications électriques et de construction. Les colorants et pigments permettent la personnalisation esthétique des produits, leur donnant une large gamme de couleurs et de finitions visuelles.
On utilise également des renforts tels que des fibres de verre ou de carbone pour augmenter la résistance mécanique et la rigidité. Le plastique renforcé de fibres de verre (GRP), par exemple, est adapté aux applications industrielles et automobiles.
Refroidissement et durcissement du plastique
Après le moulage, le plastique chaud doit être refroidi de manière contrôlée pour éviter les déformations et les contraintes internes. Le refroidissement est réalisé par des méthodes telles que le refroidissement à l’air, l’immersion dans l’eau ou l’utilisation de systèmes de refroidissement par fluides spéciaux.
Cela permet au plastique de passer d’un état fondu à un état solide et d’acquérir les propriétés mécaniques nécessaires.
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Questions fréquentes sur la fabrication du plastique
Enfin, nous voulons répondre à certaines des questions les plus courantes sur la fabrication du plastique.
Qu’est-ce que le plastique et comment est-il fabriqué ?
Le plastique est un matériau synthétique formé de polymères, qui sont de longues chaînes de molécules. Il est fabriqué à partir d’hydrocarbures dérivés du pétrole, du gaz naturel et du charbon.
Sa fabrication implique la polymérisation de ces hydrocarbures et le moulage du matériau résultant en diverses formes et produits.
Quels sont les principaux types de plastiques et leurs utilisations ?
Il existe deux principaux types de plastiques, les thermoplastiques et les thermodurcissables.
Les thermoplastiques, comme le polyéthylène et le polypropylène, peuvent être fondus et remodelés à plusieurs reprises et sont utilisés dans des produits tels que des sacs, des bouteilles et des composants automobiles.
Les thermodurcissables, tels que les résines époxy, une fois durcis, ne peuvent plus être fondus et sont utilisés dans des applications nécessitant résistance et durabilité.
Comment la fabrication des plastiques affecte-t-elle l’environnement ?
La fabrication de plastiques a un impact significatif sur l’environnement, en raison de l’utilisation de ressources non renouvelables telles que le pétrole et le gaz naturel, et de la génération de déchets plastiques qui mettent des centaines d’années à se décomposer.
De plus, la production de plastiques libère des gaz à effet de serre et d’autres polluants dans l’air et l’eau.
Quelles mesures sont prises pour rendre la production de plastique plus durable ?
Certaines mesures sont mises en œuvre, telles que le développement de plastiques biodégradables et compostables, l’augmentation du recyclage, la réutilisation des plastiques, l’amélioration de l’efficacité énergétique dans la production, et la recherche d’alternatives à base de biomasse et d’autres matériaux renouvelables.
