Quand les plastiques se conjuguent au futur

Matériaux jeunes aux propriétés très variées, les plastiques sont à la pointe de l’innovation dans tous les domaines. Bien au-delà du secteur de l’emballage qui les utilisent en très grande quantité.

Des emballages intelligents et plus respectueux de l’environnement

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Deux axes de recherche et développement sont aujourd’hui privilégiés pour concevoir les emballages plastiques de demain.

puce_green Soucieuse de réduire l’impact environnemental des emballages, l’éco-conception conduit notamment à réduire le nombre et le volume de matériaux utilisés dans leur fabrication tout en améliorant la recyclabilité.

puce_green L’autre voie vise à concevoir des emballages, non plus inertes, mais actifs et « intelligents » c’est-à-dire capables de réagir aux modifications de l’aliment ou de l’environnement extérieur pour alerter le consommateur, augmenter la durée de conservation du produit.

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Champions de l’isolation et de l’étanchéité

Pour rajeunir les façades abîmées par le temps et les intempéries, on les recouvre, non plus d’enduit et de peinture, mais d’un revêtement plastique, renforcé parfois d’une membrane composite.
Pour les protéger, à la fois du froid et de l’humidité, la solution  consiste à ajouter une couche isolante en polystyrène, entre le mur et le revêtement plastique.
Mais ce procédé est appelé à évoluer grâce à de nouveaux revêtements, moins épais mais tout plus performants, chargés d’un polymère à changement de phase qui stocke ou restitue la chaleur, en fonction des conditions climatiques.
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À la pointe du confort acoustique…

Indispensables à la fabrication des fenêtres à double-vitrage, les plastiques ont permis d’améliorer considérablement les performances acoustiques des des vitrages dit « silencieux » grâce à l’insertion de films en polyvinyle butyral (PVB) dans les verres feuilletés.

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Et des bâtiments les plus audacieux !

Les plastiques autorisent aussi les constructions aux architectures les plus audacieuses. Grâce aux «superplastifiants » polyacrylates ou de polycarboxylates ajouté au mélange de base, le « béton fibré à ultra hautes performances » est six à huit fois plus résistant mais quatre fois moins volumineux que le béton traditionnel.
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Des autos plus légères moins polluantes

L’augmentation régulière de la part des plastiques a permis de rendre les voitures plus légères, plus économes et plus sûres. Ils représentent aujourd’hui dans un véhicule standard 25 % de la carrosserie, 50 % de l’habitable et environ 20 % des pièces sous le capot.
Le tableaux de bord est composé de nombreux polymères moulés selon des formes complexes : polypropylène (PP), acrylonitrile butadiène styrène (ABS), polychlorure de vinyle (PVC)… Outre leur vocation ergonomique et esthétique, ils doivent être à la fois assez souples et rigides pour absorber les choc et résister aux UV comme à la chaleur.
Quant aux phares en polycarbonate, ils sont désormais agrémentés de barrettes de LED.

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Les plastiques de l’aéronautique

L’usage des plastiques en aéronautique ne concerne pas seulement les équipements intérieur mais aussi la structure et la motorisation.
Sur les avions civils de type Airbus, les entrées d’air des réacteurs sont désormais réalisées en composite à résines bismaléimides. Ils constituent aussi la majeure partie des revêtement de certains avions de chasse. Outre leur bonne tenue aux températures élevées, ces résines absorbent les ondes radar et augmentent la furtivité.
D’autres plastiques qui résistent à l’usure des frottements comme les polyphtalamides (PPA) ou polytétraméthylène adipamide (PA46) sont de utilisés dans les parties des avions exposées à l’abrasion causée par le vent, la poussière et les intempéries
Résistant bien au frottement, le PTFE, plus connu sous le nom de Téflon est plutôt destiné aux pièces mécaniques de précision d’engrenage ou d’embrayage en raison de ses propriétés anti-adhésives.

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Et ceux de la conquête de l’espace

Dès les premières sorties dans l’espace, les polymères les plus performants ont été mis à contribution pour fabriquer les revêtements multicouches des combinaisons pressurisées ou les parties rigides comme le casque.
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Une nouvelle génération de fibres synthétiques

La mise au point de fibres synthétiques comme l’acrylique, le polyester, le polyamide ou le nylon a permis de diversifier les textiles et d’améliorer leurs propriétés et ce, à moindre coût.
L’industrie textile mise désormais sur les nanomatériaux et les technologies de l’information. Objectif : rendre les tissus plus performants non plus seulement grâce à des traitements de finition mais en incorporant au cœur des fibres synthétiques des patchs, des microfibres et des microcaspules à effet cosmétique, antibactérien ou thermorégulateur.lignes-trans

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Pour des textiles « intelligents »

L’élasthanne s’est imposé dans les vêtements de sport grâce à son élasticité. Mais on fabrique aujourd’hui des tissus synthétiques bi-élastiques capables d’allongements multidimensionnels qui épousent encore mieux les mouvements du corps, stimulent la circulation sanguine et améliore l’oxygénation.
Pour fabriquer des tissus capables d’absorber la chaleur, on greffe des millions de microparticules de xylitol sur ses fibres.
Mieux encore, on sait aussi intégrer à l’âme d’un fil de viscose, d’acrylique ou de polyester, des matériaux à changement de phase (PCM) capables, selon la température ambiante, de stocker ou de restituer la chaleur.
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Quelle santé !

À l’origine de nombreuses innovations dans le domaine médical, les plastiques ont permis de nombreuses avancées en matière de chirurgie, de soins, de lutte contre les infections et de traitement des maladies graves.
Hautement résistant et doté d’une élasticité proche de celle de l’os, le PEEK (polyetheretherketone) est en voie de supplanter le titane dans la fabrication des prothèses chirurgicales ou des implants dentaires.
sutureEn raison, notamment, de sa transparence aux ondes radio, il est aussi utilisé pour les nouveaux pacemakers télécommandés et rechargeables à distance.
Plus besoin de retourner à l’hôpital pour faire enlever les fils de suture ! Fabriqués désormais à partir d’acide polylactique (PLA) ou d’acide polyglycolique, ils se résorbent tous seuls.

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Plein la vue !

Les premières lentilles en verre posées sur le « blanc » de l’œil ont été remplacées depuis longtemps par des lentilles souples en polyméthacrylate de méthyle (PMMA). De même, les verres correcteurs des lunettes sont désormais fabriqués en polycarbonate ou avec des verres organiques à base de résine thermodurcissable.

Un bon diagnostic, à la clé !

Des polymères très résistant à la dégradation thermo-oxydante comme le PEI (polyétherimide) se sont imposés dans le domaine du diagnostic et de l’imagerie médicale où, à la différence du polycarbonate, ils supportent, à la fois, des températures élevés et les attaques chimiques des produits nettoyants ou de diagnostic !
Grâce à sa résistance à la vapeur d’eau, le polysulfone (PSU) est utilisé à la place du verre pour les tubes à essai.

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Halte au feu !

Tous les plastiques commencent à se dégrader avant d’atteindre leur température de fusion où il deviennent liquides. Pour une majorité d’entre eux, ce point critique est situé entre 100 °C et 200°C, un niveau suffisant pour les usages courants.
Quelques-uns, en revanche, conservent leur performances à des températures bien plus élevées, jusqu’à 350 °C et même au-delà.
C’est le cas du PTFE de nos poêles à frire, plus connu sous le nom de Teflon, pour ses propriétés anti-adhésives.
D’autres polymères thermostables sont utilisés pour des exigeant une résistance à des températures élevées ou au feu. Ce sont les polyamides aromatiques ou aramides, comme le Kermel utilisé pour les tenues de protection.
Initialement destinée à l’usage militaire, cette fibre ininflammable, stable jusqu’à 400°C, a été retenue pour la confection des tenues d’intervention des pompiers. Bien ignifugées et confortables, elles ont remplacé la veste de cuir.

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Interventions sous haute protection !

Les fibres d’aramide comme le Kevlar assure également une excellente protection contre les risques mécaniques : armes blanches, balles, coupures…
Derrière le polyéthylène de nos sacs plastiques, le plastique le plus utilisé le monde, se cache un super-héros : le polyéthylène à très haute masse moléculaire (UHMWPE) avec lequel on fabrique des fibres 10 à 100 fois plus que l’acier.
En 2007, ce polymère a remplacé les fibres aramides utilisés jusqu’alors pour fabriquer les casque de combat des marines de l’armée américaine.

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Que la lumière soit !

Les OLED (Organic Light-Emitting Diodes ou diodes électroluminescentes organiques) entreront dans de nombreux foyers par le biais d’écrans de télévision extra-plats voire flexibles composés d’un empilement de couches de polymères organiques semi-conducteurs.

Les industriels testent aussi des plaques éclairantes très minces de quelques centimètres carrés capables d’émettre une lumière uniforme, dans des teintes chaudes ou froides, avec une intensité lumineuse variable.
Associées à un vitrage, elles permettraient de la transformer une baie vitrée en lampe d’intérieur.

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Nouveau sous le soleil !

Fragiles, les premières cellules photovoltaïques des panneaux solaires était protégées par une plaque de verre.
Puis, on a associé le plastique à d’autres matériaux conducteurs pour mettre au point les cellules photovoltaïques plus minces de seconde génération.
Mais la troisième génération, plus performante sur le plan énergétique, celle des cellules solaires organiques (OPV), sera seulement constituée de films en polymère qu’on pourra, en plus, teinter en différentes couleurs.