Les plastiques, une histoire pleine de surprises

lignes-transChimistes ou inventeurs ? Les pionniers ouvrent la voielignes-trans

animation-bouton-histoireLes plastiques actuels ont tout au plus un siècle. D’autres matériaux modelables, à base de résine végétale comme le caoutchouc ou, d’origine minérale, comme les bitumes, les ont précédés. Dès le début de l’ère industrielle, les chimistes, savants ou inventeurs, ont cherché à produire des plastiques synthétiques à partir de ressources naturelles. Leur succès est souvent le fruit d’une erreur ou du hasard.

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1862

La Parkésine, un succès éphémère

Alexander_ParkesEn 1862, l’Anglais Alexander Parkes (1813-1890), présente à l’Exposition Internationale de Londres, la Parkesine, un nouveau matériau obtenu par la dissolution de la nitrocellulose dans l’alcool. Utilisable à l’état solide, plastique ou fluide, imperméable, ce plastique rencontre un certain succès. Mais il est onéreux, en raison de l’alcool entrant dans sa composition. De plus il a tendance à se déformer et à se fissurer.

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1869

Le celluloïd marque des points

boulles_de_billard-2John_Wesley_Hyatt-2Confronté à la pénurie d’ivoire, le fabricant de boules de billard américain Phelan & Collander lance un concours doté d’un prix de 10 000$ pour la découverte d’un substitut. John Wesley Hyatt relève le défi. Comme tous les imprimeurs, il protège ses doigts de l’encre avec une pellicule de collodion, un dérivé de la cellulose.
Après bien des essais, il réussit afin à durcir cette matière trop souple pour remplacer l’ivoire, en y ajoutant du camphre. Baptisé celluloïd, ce plastique pose toutefois un problème car les boules risquent d’exploser lorsqu’elles s’entrechoquent trop fortement. Malgré cela il connaît un grand succès dans la fabrication d’une multitude d’objets: dents artificielles, manches de couteau, boutons, stylos… Quant aux boules de billard en celluloïd, elles sont bientôt remplacées par des boules en bakélite, le premier plastique vraiment synthétique.

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1907

La Bakélite, un succès grâce à la fée électricité

Leo_Baekland-2En 1907, le chimiste belge Léo Baekeland commet une géniale erreur en cherchant à fabriquer une laque artificielle. Grâce à la réaction chimique entre le phénol et le formaldéhyde sous l’effet de la pression et de la température, il obtient une résine qui garde sa forme même si elle est chauffée. Son invention, appelée Bakélite, connaît un franc succès. BrownyCe premier plastique synthétique est bientôt utilisé pour fabriquer toutes sortes d’objets innovants comme le premier disque de Thomas Edison ou le « Browny », premier appareil photo de Kodak. Excellent isolant électrique, la Bakélite devient incontournable, dès 1920, pour fabriquer les téléphones, les interrupteurs et les premiers appareils électroménagers.

lignes-transL’industrie prend le relaislignes-trans

Seaford_Delaware-1939lignes-transLes plastiques peuvent être fabriqués à partir de nombreuses matières premières pourvu qu’elles contiennent du carbone. Après la Première Guerre Mondiale, les industriels de la chimie privilégient le carbone fossile du charbon, du gaz naturel et surtout du pétrole. Ces matières premières serviront désormais de relais pour produire les molécules de base des plastiques : l’éthylène, le propylène, le butadiène, le benzène, l’éthanol, l’acétone…

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1926

Pour le PVC, le quatrième essai est le bon !

Benjamin_Franklin_GoodrichEn 1835, le chimiste allemand Justus von Liebig et son jeune confrère français Henri Victor Regnault obtiennent, par hasard, un résidu de poudre blanche dans des bouteilles de chlorure de vinyle exposées à la lumière. Leur découverte reste sans suite.
En 1872, Eugen Baumann, un autre chimiste du laboratoire Liebig fait la même constatation sans s’intéresser à ce polychlorure de vinyle. En 1912, le russe Ivan Ostromislensky et l’allemand Fritz Klatte tentent d’utiliser cette matière mais sans succès. C’est finalement le chimiste américain Benjamin Franklin Goodrich qui, en 1926, parvient à plastifier ce PVC solide grâce à des additifs. La production industrielle débute en 1938 aux États-Unis puis en Europe.

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1933

Le polyéthylène, deux erreurs avant le Nobel

Karl-Ziegler-et-un-collaborateur-2Quand, en 1899, le chimiste allemand Hans von Pechmann découvre un résidu cireux au fond de son tube à essais, il ne se doute pas qu’il s’agit du plastique désormais le plus utilisé. L’année suivante, ses deux collègues Eugen Bamberger et Friedrich Tschirner nomment cette cire le polyméthylène mais la jugent finalement sans intérêt. Jusqu’à ce jour de 1933, où les chimistes anglais Eric Fawcett et Reginald Gibson qui travaillent sur l’éthylène gazeux constatent que leur matériel est recouvert de la même pellicule cireuse qu’ils rebaptisent « polyéthylène ».
Deux ans plus tard, la compagnie ICI trouve un procédé pour en produire à l’échelle industrielle. Mais il ne deviendra vraiment un plastique de grande consommation qu’après la mise au point de procédés de fabrication moins gourmands en énergie. Comme celui, développé en 1953 à l’Institut Max-Planck, par le prix Nobel Karl Ziegler.

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1934

Le Plexiglas, un premier concurrent sérieux pour le verre

Otto_RohmAvec l’essor de l’industrie automobile, de nombreux chimistes rivalisent pour mettre au point un plastique transparent susceptible de remplacer le film en celluloïd des premiers verres feuilletés voire le verre lui-même. C’est finalement l’allemand Otto Röhm qui y parvient en ratant une expérience. Au lieu de coller les couches de verre feuilleté, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) forme une plaque indépendante et transparente.
Mis sur le marché en 1933, par sa société Rohm and Haas, ce verre organique rencontre rapidement un grand succès sous le nom de Plexiglas. Avant d’être concurrencé par d’autres variantes, sous d’autres marques.

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1937

Le polyuréthane un énorme succès

Otto_BayerOtto_BayerContrairement à ses confrères, le Dr. Otto Bayer est convaincu qu’on peut mélanger de petites quantités d’uréthane pour obtenir une énorme molécule. Après de nombreux essais, il parvient à obtenir, en 1937, une sorte de mousse solide et souple : c’est un polyuréthane.
Dans les années suivantes, les industriels mettent au point différents types de polyuréthane plus ou moins rigides. Ils peuvent être utilisés comme colles, résines, peintures, plastiques élastomères ou fibres.

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1938

Le nylon, une victoire sur tous les fronts

Wallaxe_CarothersDe l’invention du premier polyamide, on n’a retenu que le brevet déposé par Wallace Hume Carother. En réalité, c’est le résultat de la mobilisation de centaines ingénieurs et chimistes pour fabriquer immédiatement, à grande échelle, une nouvelle fibre appelée Nylon, protégée par 500 autres brevets.
Grâce à ses fils élastiques très solides et imputrescibles, il rencontre d’emblée un succès dans la confection. Mais ce plastique est également utilisé sous forme rigide pour fabriquer des pièces mécaniques résistantes aux frottements.

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1944

Le polystyrène, deux belles carrières en perspective

Ray_McIntireVers 1839, le pharmacien berlinois Eduard Simon obtient, en distillant une résine médicinale appelée Styrax, un liquide incolore qu’il appelle styrène. En le chauffant, il obtient une substance solide. C’est seulement en 1920 que le chimiste allemand, Hermann Staudinger parvient à expliquer la réaction qui produit ce polystyrène « cristal » sous la forme d’une matière rigide mais cassante et transparente.
Beaucoup d’industriels cherchent alors à valoriser ce nouveau polymère. Un premier succès viendra par erreur, en 1944, grâce à Ray Mc Intire, un des chimistes de la société Dow Chemicals. En voulant polymériser du styrène et de l’isobutène sous pression, il constate que ce dernier s’est vaporisé dans le polystyrène. Il a découvert le polystyrène expansé. objets-polistyrene-animCommercialisé sous le nom de Styrofoam, ce matériau rigide de faible densité commence alors une formidable carrière comme isolant dans la construction et l’emballage.
En marge de son frère aîné, le polystyrène « cristal » de nos pots de yaourt et de nos boîtiers de CD.

lignes-transL’âge d’or des plastiqueslignes-trans

age-d-or

Pendant la Seconde Guerre Mondiale, les industriels se sont livrés à une course effrénée pour améliorer les premières matières plastiques et en découvrir de nouvelles, encore plus performantes. Une fois la paix revenue, les plastiques commencent une nouvelle carrière avec l’avènement de la société de consommation.

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1945

Le Téflon défie les hautes températures

Dr_Roy_J._PlunkettLe 6 avril 1938, l’équipe du Dr Roy J. Plunkett qui travaille sur un gaz réfrigérant dans un laboratoire de la firme Du Pont de Nemours découvre qu’un échantillon s’est transformé en une matière qui résiste à quasiment tous les solvants connus, insensible l’humidité comme à la lumière.
Sa surface est tellement glissante que presque rien n’y adhère. Plus incroyable encore, il ne fond qu’à 327 °C. Ces propriétés de ce nouveau plastique nommé polytétrafluoroéthylène, sont fort intéressantes mais il est coûteux à produire et à transformer. Dès 1945, il connaît un grand succès dans les applications techniques et domestiques, non pas sous son vrai nom, ni même sous le sigle PTFE, mais sous le nom de Téflon. Il a inspiré la marque Téfal, de la première poêle à frire anti-adhérente créée, en 1954, par le français Marc Grégoire… Et il figure encore sur les tissus techniques conçus pour les régions polaires ou les combinaisons spatiales.

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1950

Les polyesters, un secret de courte durée

John-Rex-Whinfield-et-James-Tennant-Dickson-2En 1941, John Rex Whinfield et James Tennant Dickson, deux chimistes britanniques qui cherchent une alternative au nylon, découvrent le premier polyester issu du mélange d’un acide et d’un alcool, le polytéréphtalate d’éthylène, aujourd’hui connu par le signe PET. Malgré l’embargo militaire sur leur brevet, ils mettent au point pour la société ICI une nouvelle fibre synthétique, le Térylène. En 1945, Du Pont de Nemours rachète le brevet et crée le Dacron, en 1950, et le Mylar, en 1952. En France, la fibre polyester apparaît en 1954 sous la marque Tergal, créée par Rhône-Poulenc.
Dans le même temps, différentes résines polyester sont développées pour l’industrie. Dès les années 80, la résine PET fait son entrée dans l’emballage alimentaire, avec les bouteilles de soda, notamment. Son succès est tel que ce plastique devient l’une des principales sources du recyclage…

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1953

Le polycarbonate, transparent et insaisissable

Hermann_Schnell_(1959)Ce polymère très cristallin et extrêmement résistant a été synthétisé pour la première fois par le chimiste allemand Gunther Einhorn, en 1898, lors d’une expérience sur les carbonates organiques. Les chimistes Bischoll et Hedenstrom en fabriquèrent aussi en 1902 mais le jugèrent sans intérêt. Comme, plus tard, Wallace Carothers, l’inventeur du nylon. C’est seulement en 1953 que les chimistes allemands Schnell, Bottenbruch et Krimm du laboratoire Bayer, en Allemagne, furent capables de produire un polycarbonate commercialisable.
Une semaine plus tard, l’américain Daniel W. Fox en brevette une autre version pour General Electric. Compte tenu de sa transparence et de sa résistance aux chocs et à la chaleur, ce plastique convient à la fabrication de verrières de bâtiment, d’optiques automobiles, de cockpits et de visières de casques, notamment ceux des astronautes.

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1954

Le polypropylène, un plastique tout terrain

Giulio_NattaEn 1953, Karl Ziegler a montré qu’on pouvait produire du polyéthylène en utilisant moins d’énergie. Un an plus tard, son confrère italien Giulio Natta applique sa méthode à la polymérisation du propylène, un autre dérivé des hydrocarbures. Il obtient alors le polypropylène. polypropilene-animpolypropilene-anim-2Non seulement, ce nouveau polymère possède des propriétés intéressantes – inodore et non toxique, indéchirable, très résistant, stérilisable et bien sûr recyclable… – mais en plus il peut être produit en quantité, à moindre coût, à partir du propylène du pétrole ou du gaz naturel. D’où son succès immédiat !

lignes-transLes plastiques demainlignes-trans

demain

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Le remplacement progressif des matériaux traditionnels par les substances synthétiques que sont les plastiques est un phénomène inédit, tant par son ampleur que par sa rapidité. Mais il est temps désormais pour les plastiques de se faire moins envahissants. En privilégiant les polymères aux performances plus ciblées, plus respectueux de l’environnement.

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1973

Alertes sur le carbone !

choc-petrolierchaise1983_Citroen_MehariEn un peu plus d’un siècle, les plastiques ont révolutionné notre vie quotidienne. Enjeux stratégiques lors des grands conflits mondiaux, tremplin pour la reconstruction et l’avènement de la société de consommation, ils ont joué un rôle majeur dans toutes les activités humaines : la communication, les transports, les loisirs, l’hygiène et la santé et la protection de l’environnement.
Le choc pétrolier de 1973, cependant, marque un tournant dans l’histoire de la consommation en général et des plastiques en particulier.
La première alerte lancée, en 1975, par les scientifiques sur les conséquence du changement climatique provoqué par le rejet des gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone incite à réviser les conceptions de la pétrochimie et de la plasturgie.

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1997

Le tournant de Kyoto

KiotoMême si la production des quelques 265 millions de tonnes de plastiques consommées chaque année ne requiert que 4% des ressources fossiles extraites dans le monde, le gaspillage n’est plus de mise. Signé le 11 décembre 1997, le protocole de Kyoto est entré en vigueur le 16 février 2005. ILKPPar cet accord, 38 pays industrialisés, à l’exception notoire des États-Unis, s’engagent à réduire de 5 % leurs émissions de gaz à effet de serre entre 2008 et 2012, par rapport aux émissions de 1990. En outre, la raréfaction des matières premières, la hausse prévisible de leur prix et les risques liés au changement climatique incitent à privilégier des matériaux plus facilement recyclables et des procédés industriels moins gourmands en énergie.
De matières de substitution jetables et bas de gamme, les plastiques sont destinés à devenir des matériaux sophistiqués aux propriétés spécifiques et irremplaçables. En outre, comme ils se prêtent aisément à l’écoconception et au recyclage, ils ont de nombreux atouts à faire valoir.

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2000

Les plastiques en pleine lumière

Longtemps réputés comme d’excellents isolants électriques, les polymères ont basculé dans l’autre catégorie, celle des conducteurs, à la suite de l’erreur commise en 1974 par un étudiant de la Tokyo Metropolitan University sur le polyacétylène. Mais c’est seulement en 2000 qu’après de longues recherches sur l’origine du phénomène, le professeur Hideki Shirakawa et ses deux confrères, Alan MacDiarmid et Alan Heeger, de l’université de Pennsylvanie ont reçu le prix Nobel pour leur découverte des polymères conducteurs.
HI-TECHC’est la preuve que la chimie des polymères nous réserve bien des surprises. Plus économiques, performants et malléables, les plastiques n’ont de limite que l’imagination des scientifiques. Et chaque jour, ils s’efforcent d’élargir les frontières du savoir, des nanotechnologies à la médecine, dans tous les domaines où les plastiques peuvent nous aider. Ils travaillent sur des solutions que nous sommes incapables d’imaginer, mais qui feront bientôt notre quotidien.
Pas étonnant que les plastiques, nés avec le XXe siècle s’imposent aussi comme les matériaux du XXIe siècle !