Soutenance mémoire
GENERALITES SUR LES POLYMERES
Les plastiques ont connu avant le premier choc pétrolier (1974) l’une des plus fortes progressions industrielles (15 à 16 % par an). Depuis, la consommation et sa progression se maintiennent à un niveau élevé, qui amène les ingénieurs à s’intéresser maintenant aux matières plastiques au moins autant qu’aux autres matériaux. Les entreprises, petites, moyennes ou grandes les mettent en œuvre ou les utilisent, toujours en grande quantité. En d’autres termes, plus de cinq millions de tonnes de matières plastiques, produites ou formulées sont contrôlées, utilisées, transformées en objets finis ou en demiproduits par plusieurs centaines de milliers de mécaniciens, avec des machines construites par des mécaniciens aidés d’électroniciens et d’informaticiens.
Les polymères, tenus en grande suspicion à la fin du siècle dernier à cause de leur absence de caractéristiques physiques définies, ont gagné, grâce aux efforts de chercheurs comme Carothers, Champetier, Houwink, Mark, Staudinger, le droit d’être considérés comme des espèces chimiques identifiées, faisant partie d’une science en pleine expansion. L’enseignement dans les écoles de chimie comporte toujours maintenant un cours de chimie et de physique macromoléculaires. Cette reconnaissance de la science des polymères a été à l’origine de la création de la plasturgie et ensuite de la science des matériaux grâce à la conception de nouveaux polymères renforcés que sont les Matériaux composites.
Actuellement, les plastiques et les composites à matrice organique ont permis tant de prouesses techniques en aéronautique et en sport de compétition que le mot « plastique » a maintenant des vertus promotionnelles et que les présentateurs n’hésitent plus à préciser la nature exacte des matériaux : « cette pièce est en ABS», « cet objet est en polypropylène ». C’est-à-dire que nous vivons actuellement l’ère des plastiques.
Monographie du PET « Polyéthylène téréphtalate »
Parmi les polyesters thermoplastiques saturés, seuls les polyéthylènes téréphtalates ou PET sont utilisés pour la fabrication de films et feuilles.
Sont concernées par cette application deux familles de produits :
— les homopolymères d’acide téréphtalique et d’éthylène glycol (PET) ;
— les copolymères fabriqués à partir de deux acides avec un diol, ou d’un seul acide avec deux diols.
Les films obtenus, en différentes épaisseurs, à partir de ces polymères, par extrusion ou thermoformage, possèdent d’excellentes propriétés thermomécaniques, optiques, électriques et une bonne résistance chimique. De plus, ils sont métallisables. Ces films, orientés par étirage ou non orientés, ont trouvé de nombreuses applications dans l’audiovisuel, dans l’emballage, dans les domaines électrique et électronique, etc. Dans l’industrie, on utilise souvent les désignations APETP (ou APET) et CPETP (ou CPET) se référant à l’état amorphe (A…) ou à l’état cristallin (C…) de l’homopolymère considéré, et PETG pour le copolymère modifié par un glycol.
Synthèse chimique des polymères
Les divers polyéthylènes téréphtalates sont des polymères obtenus par polycondensation d’un ou de deux diacides avec un ou deux diols, selon le schéma réactionnel suivant :
n diacide (s) + n diol (s) <=(1) => PET + 2n H2O
C’est une réaction équilibrée : pour produire le polyester, il faut aller dans le sens (1) avec élimination d’eau. Par contre, si le polyester est amené à l’état fondu en présence d’eau, l’équilibre se déplace dans le sens (2). L’eau provoque la rupture des chaînes macromoléculaires, ce qui conduit, entre autres, à une diminution des propriétés mécaniques. Les divers PET sont, en général, caractérisés par leur indice limite de viscosité, mesuré en solution suivant la méthode normalisée NF ISO 1628-5 (indice de classement T 51-542). Une faible valeur d’IVL correspond à une relativement faible masse molaire. Les produits commerciaux courants pour la fabrication de films et de feuilles ont un IVL compris entre 0,74 et 1,05 mL/g.
Mise en œuvre
En général, les films de PET sont fabriqués par ce procédé. Une ligne est composée d’une extrudeuse mono vis munie d’une tête d’extrusion avec filière droite, d’une lame d’air, de cylindres refroidisseurs et d’un ensemble de tirage et d’enroulement du film. Le film à plat est toujours légèrement mono-orienté. Certaines machines sont équipées d’une pompe à engrenage pour assurer un débit parfaitement régulier, montée entre l’extrudeuse et la tête d’extrusion. L’extrudeuse doit avoir un rapport L/D (longueur/diamètre) de la vis d’au moins 24, de préférence 30, pour obtenir un débit régulier. La vis d’extrusion, d’un taux de compression de 3 à 3,5, est munie d’une zone de malaxage. Le débit d’une extrudeuse de 90 mm et de L/D = 24 est de 300 à 320 kg/ h pour une vitesse de rotation de la vis de 95 tr/ min. L’utilisation de grandes quantités de matière recyclée (≥ 30% en masse) nécessite que la machine soit équipée d’une pompe à engrenage.
La tête d’extrusion est équipée d’une barre de restriction carénée et de lèvres flexibles et réglables. L’entrefer de la filière doit être au moins de 25 % supérieur à l’épaisseur du film et sa longueur recommandée est de 25 à 32 mm pour un film de 250 μm et de 32 à 50 mm pour les films d’épaisseur supérieure à 250 μm. Les conditions de mise en œuvre propres au PET ont été rassemblées dans le .
Propriétés
Les films et feuilles en PET sont caractérisés par une rigidité (figure 3) et une résistance à la rupture (figure 4) élevées à la température ambiante, et satisfaisantes à des températures allant jusqu’à 150 °C (figures 3 et 4). Les copolymères amorphes ont de bonnes résistances aux chocs, même à basse température. À titre d’exemple, la résistance à l’impact d’un film de 250μm d’épaisseur en APET est de :
• 500 g à 23°C
• 400 g à – 18°C (mesurée selon la norme ASTM)
En plus de leur rigidité très élevée (≥4 500 MPa), les films orientés ont une résistance à la déchirure exceptionnelle.
Applications
Les divers films et feuilles en PET proposés sur le marché se différencient par leur épaisseur, leur largeur, leur longueur, le diamètre extérieur de la bobine et leur composition. En raison de leurs bonnes propriétés thermomécaniques, optiques et électriques, ils ont trouvé de nombreuses applications dans les secteurs des industries électriques, l’électronique, l’audiovisuel, les arts graphiques, les fournitures de bureaux, les emballages divers, etc.
Les déchets plastiques
Règlementation
Le mot environnement a pris ces dernières années une importance considérable. Aux notions esthétiques (décharges sauvages, pollutions visuelles) sont venues s’ajouter celles concernant l’hygiène et la sécurité, puis celles concernant la protection de l’homme, de tous les règnes de la nature et de leur équilibre. Les facteurs relatifs à l’énergie, à la pollution de l’air et de l’eau, le volume de déchets solides et leur devenir sont maintenant simultanément pris en considération. Cette notion d’environnement doit aussi être compatible avec un développement économique nécessaire et acceptable. Dans ce contexte et comme pour tous les autres matériaux, les nuisances et les problèmes imputables aux matières plastiques peuvent se produire lors de :
— l’extraction ou l’obtention des matières premières ;
— la fabrication (production, transformation) des résines, des compositions, des matériaux, etc. ;
— l’utilisation des objets ou de l’élimination des déchets.
On considère maintenant la vie d’un produit de sa conception à son élimination et l’analyse du cycle de vie ; les écobilans ou éco balances deviennent des éléments de décision importants à la fois pour les hommes politiques, les gestionnaires de produits (fabricants, distributeurs, acheteurs) et les consommateurs. Les réglementations françaises et communautaires sont en principe non discriminatoires par rapport à la nature des matériaux et ne concernent réellement que la fonction (éléments de bâtiment, emballages, etc.).
|
Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : GENERALITES SUR LES RESSOURCES MINERALES DE MADAGASCAR
I-1 : Historique
I-2 Mode de gisement
I-2.1 Gisements en place
I-2.2 Eluvions
I-2.3 Alluvions
I-2.4 Mode d’exploitation
I-3 Pierres d’ornementation et d’industrie
I.4.Quelques informations sur la lapidairerie à Madagascar
Chapitre II : GENERALITES SUR LES POLYMERES
II.1. Introduction
II.2. Monographie du PET « Polyéthylène téréphtalate »
II.2.1. Introduction
II.2.2. Synthèse chimique des polymères
II.2.3. Mise en œuvre
II.2.4. Propriétés
II.2.5. Applications
II.3. Les déchets plastiques
III.3.1. Règlementation
III.3.2. Types
III.3.3. Valorisations des déchets
a- La valorisation matière
b- La valorisation énergétique
c- La valorisation chimique
Chapitre III : GENERALITES SUR LES MATERIAUX COMPOSITES
III.1. Introduction
III.2. Principaux constituants
III.2.1. Matrices
a- Matrices thermoplastiques
b- Matrices thermodurcissable
III.2.2. Renforts
a. Natures des renforts
b. Architectures de renforts
III.2. Les charges
III.3. Méthodes de mise en œuvre spécifiques
III.4. Domaines d’application des MC
DEUXIEME PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES
Chapitre IV : ENQUETE AUPRES DE LA LAPIDAIRERIE ANTSIRABE (cercle la MESS)
IV.1. Extraction
IV.2. Classification et analyse
IV.3. Préparation
IV.3.1. Etapes de taillage sur la machine
a. Premièrement : Préparation de la matière première
b. Deuxièmement : mise en forme
c. Troisièmement : Près-polissage
d. Quatrièmement : Polissage final et finition
IV.4. Produits finis
Chapitre V : IDENTIFICATION DES MATIERES PREMIERES
V.1. Les déchets de PET
V.1.1. Collecte et tri des déchets
V.1.2. Traitements des déchets de PET
a. Nettoyage ou lavage
b. Séchage
c. Déchiquetage
V.1.3. Rappel des caractéristiques de PET
V.2. Lapidairerie
V.2.1. Processus du traitement
a. Zone de prélèvement des déchets
V.2.2. Broyage
V.2.3. Granulométrie
Chapitre VI : FABRICATION DE MATERIAU COMPOSITE « PET-DECHETS DE LAPIDAIRERIE »
VI.1. Introduction
VI.2. Formulation
VI.2.1. Pesage
VI.2.2. Chauffage et mélangeage
VI.2.3. Moulage et compactage
VI.2.4. Démoulage
VI.3. Essai de caractérisation : essai à la compression
Chapitre VII : ETUDES D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
VII.1. Introduction
VII.2. Les impacts positifs
VII.3. Les impacts négatifs
CONCLUSION
