Plastiques, industrie de la transformation des matières

Les plastiques se composent de macromolécules (polymères) qui ont une structure ordonnée de manière à pouvoir être modelées sous l'effet de températures et de pressions élevées. En d'autres mots, lorsque soumises à certaines températures, les longues chaînes de polymères se révèlent fluides.

Plastiques, industrie de la transformation des matières

Les plastiques se composent de macromolécules (polymères) qui ont une structure ordonnée de manière à pouvoir être modelées sous l'effet de températures et de pressions élevées. En d'autres mots, lorsque soumises à certaines températures, les longues chaînes de polymères se révèlent fluides. Elles sont souvent modifiées par mélange avec d'autres matériaux (plastifiants, matières de charge, stabilisants) avant d'être liquéfiés, puis modelés. Certains polymères thermodurcisseurs subissent des mutations chimiques irréversibles (polymérisation du lien moléculaire), et ne peuvent ainsi redevenir fluides. Les thermoplastiques (notamment le polyéthylène, le polychlorure de vinyle (PVC), le polypropylène et le polystyrène) peuvent être recyclés, car ils retrouvent leur fluidité quand ils sont fondus à nouveau.

Au Canada, on estime que la transformation des matières plastiques en films, en tuyaux, en bouteilles ou en un nombre infini de formes moulées procure du travail à environ 72 000 travailleurs en 1985, et les expéditions totalisent la somme de 4 milliards de dollars en 1986. Les principales usines sont Leco Inc. à Toronto, Union Carbide Canada Ltd. à Toronto et Canadian General-Tower Ltd. à Cambridge, en Ontario. Cette industrie est le troisième employeur en importance dans le secteur de la fabrication, et on estime qu'elle a généré 8,2 milliards de dollars du PIB en 1985. Cette activité de fabrication est difficile à classifier à cause du type de sa production (qui va de la baignoire à l'isolation des câbles et des fils) qui est le plus souvent intégrée à une autre activité industrielle. Quand la pièce en plastique est un élément d'un plus grand ensemble (automobile, téléviseur), il est difficile d'en déterminer le secteur d'appartenance. Beaucoup de producteurs de biens durables utilisent de l'équipement de transformation de plastiques dans leurs propres usines. À la différence de la fabrication de résine, généralement assumée par des multinationales expérimentées dans la technique des polymères, la fabrication des produits du plastique est souvent effectuée par des entrepreneurs. Les plus connus d'entre eux adhèrent à la Society of Plastics Engineers (SPE) et à La Société des industries du plastique du Canada (SPI Canada).

Qu'il soit la propriété de quelque 1400 petites et moyennes entreprises indépendantes ou qu'il soit intégré à une chaîne de montage, l'équipement a augmenté et s'est sophistiqué au cours de ce siècle. En 1881, un ébéniste de Toronto commence le laminage des feuilles de nitrate de cellulose (celluloïd) pour les claviers de pianos et d'orgues. L'apparition des polymères de phénol-formaldéhyde en 1909-1910 (qui doit beaucoup au rôle de pionnier joué par Lawrence Redmond) prépare le terrain au moulage par compression.

Les machines à injection ne se sont imposées comme un excellent procédé de moulage qu'avec l'arrivée de l'acétate de cellulose thermoplastique, un matériau employé d'abord pour les revêtements et les fibres. Le système d'injection entraîne la fusion du polymère à température élevée avant de le couler sous haute pression dans les cavités d'un moule fermé. En 1931, la French Ivory Products de Toronto, utilise la première presse à injection en Amérique du Nord pour la fabrication de bouchons de tubes de dentifrice en acétate de cellulose. L'usage de la cellulose était limité, mais dans les 30 années qui ont suivi, les entreprises de transformation ont appris à travailler avec de nouveaux matériaux : le nylon, le polychlorure de vinyle, le polystyrène, le polyéthylène et le polypropylène sortis des laboratoires avant 1960.

De nos jours, un moule est conçu pour exploiter les propriétés particulières d'une grande variété de thermoplastiques. Comme le coût est d'une importance majeure, la plupart des produits moulés par injection sont à base de résines commerciales telles que l'ethylène, le styrène, le propylène et le chlorure de vinyle. Pour les pièces à haute performance, qui requièrent une grande solidité, des propriétés électriques particulières ou une résistance à des températures élevées ou à un environnement hostile, le fabricant choisit parmi plusieurs résines industrielles, p. ex. le nylon, l'oxyde de polyphénylène, le polycarbonate, les acétals et le téréphtalate.

Le polyéthylène est le plus répandu des thermoplastiques. En 1986, la consommation canadienne de grades variés excède les 691 000 tonnes. Il est apprécié parce qu'il peut être moulé par extrusion pour former un film mince qui sert à la fabrication d'emballages souples pour le lait, le pain, les sacs d'épicerie et les sacs à ordures. Le film de vinyle sert à l'emballage des viandes et des produits domestiques, le film de polypropylène remplace le film de cellulose dans divers types d'emballage.

L'imperméabilité du PVC l'a rendu très populaire pour d'autres types d'extrusions. Les tuyaux de vinyle remplacent progressivement ceux en métal, en amiante, en argile et en béton pour les conduits d'eau et d'égout, les câbles électriques et les canalisations. Le vinyle rivalise avec l'aluminium et le bois pour le revêtement des maisons. Le vinyle extrudé possède les caractéristiques qui lui permettent d'entrer dans la composition des châssis à guillotine et il constitue un excellent isolant thermique pour les fenêtres.

D'autres plastiques ont leur part du marché de la tuyauterie. La majorité des maisons sont maintenant équipées de drains, de tuyaux d'évacuation des eaux usées et de ventilation extrudés à partir d'un composé de styrène. Les tuyaux d'évacuation industrielle sont normalement extrudés à partir de polyéthylène. Le drainage des terres agricoles se fait souvent à l'aide de tuyaux d'évacuation ondulés en polyéthylène (ou en polypropylène). Autant l'extrusion que l'injection sont nécessaires pour un autre procédé qui consiste à mouler un tube cylindrique, la paraison, par soufflage. La paraison est maintenue entre les deux parties du moule et gonflée à l'air comprimé. Ce procédé permet de produire à bon marché des bouteilles, des barils et d'autres contenants cylindriques. Les bouteilles de polyéthylène sont idéales pour les détergents, l'eau de Javel et de nombreux autres produits. Des bouteilles de vinyle sont couramment utilisées pour les shampooings.

Voir aussiINDUSTRIE CHIMIQUE.