Soutenance mémoire
Généralités sur les sachets plastiques
Les sachets plastiques sont obtenus par l’assemblage des feuilles de matières plastiques où l’une de l’extrémité reste ouverte pour accueillir un contenu.
Compositions chimiques des sachets plastiques
La plupart des sachets plastiques sont formés de polyéthylène ajouté des additifs.
Polyéthylène
Le polyéthylène fait partie du polymère oléfinique synthétique. La formule chimique du polyéthylène correspond à n répétitions du motif éthylénique d’où la formule chimique et son abréviation normalisée est le PE (Gélinas, 2013).
La plupart de polyéthylène sont produits à partir du pétrole ou du gaz naturel (Tolinsky, 2011). Le gaz naturel est utilisé comme principale matière première aux Etats-Unis, tandis que le distillat léger de pétrole, appelé naphta, est la source de polyéthylène en Europe (Haer, 2012). L’éthane est d’abord extrait de l’une de ces ressources, puis converti en éthylène par vapocraquage, ensuite le monomère d’éthylène est ensuite polymérisé en polyéthylène par polymérisation (Tolinsky, 2011).
Synthèses et propriétés du polyéthylène
La synthèse du polyéthylène fait appel à la polymérisation radicalaire d’éthylène. Celui-ci est divisé selon les étapes classiques de réaction radicalaire : amorçage (1), propagation (2), terminaison par couplage(3) et par dismutation (4). En 1937, le polyéthylène initialement synthétisé est à basse densité. Ils sont caractérisés par une faible densité entre 0,910 et 0,935 g/cm3 ce qui leur vaut l’appellation de«polyéthylène basse densité » noté PEBD. Ce polyéthylène est obtenu sous forte pression (1500 à 3000 bars), à haute température (entre 140 et 180°C) et en présence d’oxygène moléculaire ou de peroxyde organique qui jouent le rôle d’initiateur de polymérisation (Pitard, 2008).
Ziegler a mis au point un nouveau moyen de polymérisation à basse pression en suspension du polyéthylène en 1955. Dans cette synthèse, le monomère d’éthylène est placé entre le catalyseur stéréospécifique (TiCl4, AlR3). Par ce procédé, le polymère obtenu a été linéaire ayant une densité élevée comprise entre 0,955 et 0,979 g/cm3 , il est dénommé en « polyéthylène haute densité » noté PEHD (Pitard, 2008). Le polyéthylène pur commercial est, en général, sous forme granulé, inodore, incolore et d’aspect cireux (INRS, 2006). Il est translucide même à faible épaisseur car leurs zones cristallines diffusent la lumière (Pitard, 2008). Le PEHD est plus cohésif que le PEBD (Pitard, 2008), ce qui signifie que le PEBD est plus sensible au fluage que le PEHD. Le polyéthylène possède une très bonne stabilité chimique : il n’est attaqué ni par les acides (sauf oxydants) ni par les bases, ni par les solutions de sels. L’eau et les solvants organiques ne le dissout pas à température ambiante mais il est soluble dans les hydrocarbures benzéniques et chlorés à partir de 60 à 80°C (Bouterfa, 2011). Le polyéthylène à l’état naturel est très sensible à l’action des rayons ultraviolets en présence d’oxygène de l’air.
Dégradation chimique du polyéthylène
La dégradation chimique est les phénomènes conduisant à une modification chimique du polymère. Elle peut être provoquée par la chaleur ou la lumière ou l’oxygène. Le polymère est constitué de liaisons chimiques qui possèdent une énergie donnée. Si la température est suffisante, une ou plusieurs liaisons peuvent se séparer conduisant à l’altération thermique du polymère (Zaidi, 2011).
Un rayon lumineux est porteur d’énergie qui dépend de sa longueur d’onde. Si l’énergie portée par la lumière est suffisamment élevée, elle peut être à l’origine de la dégradation du polymère. Le rayonnement ultraviolet (UV), possédant une énergie élevée, peut être néfaste au polyéthylène. Lorsque les liaisons se rompent sous une action thermique ou photochimique, des radicaux libres très réactifs se créent (Zaidi, 2011). Setnescu et al. (1998) et Audouin et al. (2000) se sont convenus que l’amorçage de l’oxydation est dû à la décomposition des hydroperoxydes, laquelle peut se faire de deux façons : uni- ou bi-moléculaire.
Utilisation du polyéthylène
Les matières plastiques touchent tous les domaines. Elles sont utilisées en l’agriculture, électricité et électronique, automobile, bâtiment et construction, emballage et dans la fabrication de meubles, des équipements de santé et sureté,…. La Chine est le plus grand producteur de matières en thermoplastiques et polyuréthanes pour l’année 2015, son produit a atteint 27,8% de la production mondiale de plastique (PlasticsEurope, 2016).
La majorité des plastiques sont utilisés pour fabriquer les emballages. En 2015, jusqu’à 39,9% de la demande des plastiques dans l’Union européen, la Norvège et la Suisse sont impliquées dans la transformation en emballages. L’utilisation la plus visible du polyéthylène est dans les sachets plastiques (Lamarcq, 2010) :
– Lorsque le sachet se froisse facilement sous la main avec un bruit craquant et revient plus ou moins spontanément à sa forme d’origine, il s’agit du PEHD
– Lorsque le touché est plus gras, le plastique se froisse sans bruit, se perce facilement avec le doigt, il s’agit du PEBD.
Le PEHD sert à fabriquer aussi des bidons, des jouets, bouteilles de lait,… tandis que les films agricole, les plateaux et les récipients,… sont à base de PEBD (PlasticsEurope, 2016).
Additifs des sachets plastiques
Dans des nombreux cas, le polymère brut ne peut être exploité sans ajouter des constituants tels que les charges, les plastifiants, le lubrifiant, le colorant,…. Chacun de ces additifs possède son propre rôle dans les matériaux.
Les charges permettent de modifier les propriétés physiques, thermiques, mécaniques et électriques des plastiques. Les exemples des charges sont la silice Si02, la fibre végétale,… (Naudin et Clozza, 1987). Les plastifiants sont utilisés pour abaisser la rigidité des matières plastiques. Ces substances sont peu volatiles de faible masse molaire à l’état solide ou liquide plus ou moins visqueux tel que les phtalates d’alcools en C6 à C12, les époxydes (comme l’époxy-stéarates et l’huile de soja époxydé),… (Verrier, 1992).
Les colorants et pigments donnent une teinte spécifique aux matières plastiques. Ils sont des composées en poudre tels que le dioxyde de titane TiO2 (pigment blanc), le jaune de chrome PbSO4, PbCrO4 (pigment jaune verdâtre à jaune orangé, dépendant de la quantité décroissante de PbSO4)… (Defosse, 1991) et les pigments organiques comme les diazoïques, le noir de carbone et phtalocyanine (Reyne, 1993). Les lubrifiants sont des composées capables d’éviter ou atténuer les conséquences du contact des polymères avec les outils. Les exemples de lubrifiants sont les silicones, les esters d’acides,…. (Carette, 1993) Les retardateurs des flammes sont des additifs qui rend plus difficile l’inflammation ou diminuer la vitesse de propagation de la flamme ou d’arrêt spontanément la combustion de la matière plastique. Les exemples sont l’alumine hydraté, les phosphanates, le borate de zinc,…. (Richard, 1976). Le polyéthylène peut être associés à plusieurs adjuvants comme les charges (la silice, le silicate de calcium, le carbonate de calcium et les fibres de verre), les colorants et les pigments (pigments organiques, oxyde de chrome, de fer et de titane, sels de cadmium, de cobalt et de manganèse), les antioxydants (les phénols et les amines), retardateurs de combustion (hydrates d’aluminium, borate de zinc, phosphates, oxyde d’antimoine et paraffines chlorées) et les modificateurs de surface (peroxyde de dicumyle). (Domminghaus et al., 1973) .
Dans le cadre de fabrication des sachets plastiques, le polyéthylène est associé généralement avec du pigment. Sa coloration est obtenue, en général, par l’utilisation des métaux lourds. Néanmoins, une loi internationale interdise formellement son emploi à un certain pourcentage et l’utilisation des métaux toxiques (tels que le cadmium et le plomb) dans la fabrication des sachets plastiques à usage alimentaire (Barro, 2000). Le dioxyde de titane (TiO2) ou le carbonate de calcium (CaCO3) sont les pigments utilisés dans la fabrication des sachets de couleur blanche et le noir de carbone est utilisé pour teinter les sachets plastiques en noir (Touiki, 2013).
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Table des matières
INTRODUCTION
I. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1. Généralités sur les sachets plastiques
I.1.1. Compositions chimiques des sachets plastiques
I.1.1.1. Polyéthylène
I.1.1.1.1. Synthèses et propriétés du polyéthylène
I.1.1.1.2. Dégradation chimique du polyéthylène
I.1.1.1.3. Utilisation du polyéthylène
I.1.1.2. Additifs des sachets plastiques
I.1.2. Utilisation des sachets plastiques
I.1.3. Risques liés aux sachets plastiques
I.1.4. Méthodes de valorisation des sachets plastiques
I.2. Généralités sur les encaustiques
I.2.1. Matières premières de l’encaustique
I.2.1.1. Cires
I.2.1.1.1. Cires végétales
I.2.1.1.2. Cires animales
I.2.1.1.3. Cires minérales
I.2.1.2. Solvants
I.2.1.3. Additifs
I.2.2. Formulation des encaustiques
I.2.3. Caractéristiques des encaustiques
II. MATERIELS ET METHODES
II.1. Intrants
II.2. Schéma expérimental
II.2.1. Préparations de l’encaustique
II.2.2. Détermination de la quantité optimale de sachets plastiques à ajouter
II.2.3. Détermination de la cire convenable
II.2.4. Détermination du solvant adéquat
II.2.5. Contrôle de stabilité de l’encaustique vis-à-vis de l’ultraviolet
II.3. Analyses physico-chimiques des encaustiques
II.4. Traitement des données
III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS
III.1. Quantité optimale des sachets plastiques à incorporer dans l’encaustique
III.2. Cire convenable pour la formulation de l’encaustique
III.3. Solvant adéquat pour la formulation de l’encaustique
III.4. Contrôle de stabilité par photochimique des encaustiques
IV. DISCUSSIONS ET RECOMMANDATIONS
IV.1. Avantages et inconvénients de l’utilisation de sachets plastiques en additif
IV.2. Risques toxicologiques
VI.3. Risque d’inflammation
VI.4. Recommandations
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
