Qu’est-ce que le polyéthylène ?
Carte d’identité d’une matière plastique innovante
Le polyéthylène, parfois aussi nommé PEHD ou PE, est un type de polymère thermoplastique utilisé dans différents domaines industriels. Il est très facile à fabriquer et les coûts de fabrication sont peu élevés. Sa formule chimique est C2H4 ou CH2=CH2 pour l’éthylène.
Chaque année, plus de 100 millions de tonnes de polyéthylène sont fabriquées. C’est presque le plastique le plus utilisé au monde. Il représente un tiers de l’ensemble des plastiques produits et la moitié des emballages. Et pour cause ! Ce thermoplastique possède un grand nombre de propriétés qui le rende utile pour l’industrie.
Cette matière fait partie des résines synthétiques dites polyoléfiniques. Lorsqu’il atteint son point de fusion, ce matériau devient liquide. Il est ensuite très facile de le mouler ou de le façonner pour qu’il prenne la forme souhaitée.
En plus de cette capacité de changement de forme après avoir été chauffé, le polyéthylène a également d’autres grandes qualités. En règle générale, on met en avant sa légèreté, mais aussi sa solidité et sa résistance aux agents chimiques.
Comment est fabriqué le polyéthylène ?
Le polyéthylène a été découvert en 1933 par E.Fawcett et R.Gibson. Puis, différents scientifiques ont participé à l’amélioration du processus de fabrication de cette matière. En 1953, Karl Ziegler et Giulio Natta continuent les travaux sur les polymères et créent des catalyseurs capables de créer le polyéthylène et le polypropylène. Cette invention leur vaudra d’ailleurs le prix Nobel de chimie en 1963.
Traditionnellement, la polymérisation de l’éthylène se faisait à très haute pression et à température très élevée (jusqu’à 300°C).
Mais grâce au système des catalyseurs de type Ziegler-Natta, le processus de fabrication a changé. Aujourd’hui, la plupart du polyéthylène trouve son origine en suspension, dans des réacteurs à lit fluidisé. On parle de polymérisation de l’éthylène en suspension.
À la fin de ce processus, les molécules similaires de l'éthylène sont associées pour former une longue chaîne. Cette dernière, composée de molécules identiques, s’appelle un polymère.
Aujourd’hui, on peut même fabriquer du PE à partir de ressources non fossiles comme le sucre de canne. On parle alors de polyéthylène vert.
Les classifications du polyéthylène
Les polyéthylènes se divisent en plusieurs catégories, en fonction de leur densité ou de leur masse molaire.
On les résume ici en ces types de polyéthylène :
- PEHD : polyéthylène haute densité
- PEBD : polyéthylène basse densité
- PEMD : polyéthylène à moyenne densité
Le polyéthylène haute densité PEHD se compose de molécules à chaîne droite, sans branche latérales. Ainsi, la matière a une densité élevée : on dit alors qu’elle est très résistante chimiquement et peu sensible aux différentes températures. Lorsque l’on fabrique un produit en PEHD, il est moyennement rigide mais très solide.
Au contraire, le polyéthylène basse densité PEBD est formé de branches longues et courtes latéralement. Cela empêche les chaînes polymères d’être trop serrées et rapprochées les unes des autres. Ainsi, le PEBD se caractérise par une flexibilité très intéressante. On peut le moduler et en fabriquer un objet à la forme très spéciale comme un sac en plastique pour l’emballage ou l’isolation des fils électriques.
Il faut savoir qu’il existe différents types de polyéthylènes qui sont une variation des précédents cités. On peut ainsi parler du polyéthylène de masse molaire très élevée (UHMPE) ou le polyéthylène à ultra bas poids moléculaire (ULMWPE).
Pourquoi et dans quels domaines utilise-t-on le polyéthylène ?
Les propriétés du polyéthylène
Le polyéthylène est une matière reine dans de nombreux domaines industriels et cela est normal : il a plein d’avantages et des propriétés intéressantes !
Le premier, avant tout, est son coût. La fabrication du polyéthylène est économiquement avantageuse. Souvent, c’est le matériau le plus efficace et au meilleur prix pour un grand nombre d’usages.
Ensuite, on peut s’intéresser à la solidité et à la résistance de ce produit.
Le PEHD comme le PEBD, se distingue par sa résistance à tous les chocs :
- résistance aux agents chimiques ou résistant à la corrosion : on dit que cette matière a une bonne inertie chimique
- résistance mécanique (coups et différences de pression)
D’une façon générale, lors d’un coup, le polyéthylène aura tendance à s’étirer plutôt que se rompre. C’est le cas pour un emballage plastique.
De même, cette forte résistance aux chocs confère au polyéthylène une longue durée de vie. Par exemple, une canalisation en PEHD a une durée de vie de 50 à 100 ans, ce qui est nettement plus intéressant que la plupart des autres matériaux pour créer un tuyau.
Le polyéthylène résiste aussi à l’eau et à des variations de températures : qu’elles soient basses ou élevées.
Enfin, cette matière thermoplastique a l'ultime avantage d’être transparente ou opaque en fonction de la façon dont elle a été fabriquée. Cette qualité permet de la transformer et de le moduler à l’envi, selon les contraintes industrielles auxquelles elle doit répondre.
H3. Les utilisations du polyéthylène
PEHD, PEBD : derrière ces sigles, le thermoplastique le plus utilisé dans la plupart des produits de consommation.
Grâce à ses nombreuses qualités, on retrouve cette matière plastique employée dans une multitude de secteurs d’activités.
Voici quelques applications du polyéthylène :
- Emballage alimentaire : flacons, bouteilles pour des produits détergents, emballages de lait, ketchup ou crèmes hydratantes, boîtes de protection pour les aliments, ruban adhésif
- Jouets pour enfants
- Contenants en plastiques : sacs, films plastiques, sacs en plastiques, sachets, sacs poubelles, récipients souples : la flexibilité du PEBD est parfaite pour cela
- Dans le domaine médical et des tubes médicaux : le polyéthylène est utilisé pour les cathéters et autres produits médicaux grâce à son caractère neutre et non poreux (aucun risque de contamination)
- Sécurité et fabrication d’éléments de protection : les gilets pare-balles ont une résistance à la traction très élevée sans pour autant être lourds
- Milieu sportif : on retrouve le polyéthylène très dense dans différentes disciplines sportives : ski, surf, casques de moto, cerfs-volants, snowboard, etc
- Automobile : création de carrosserie ou des réservoirs à carburants grâce à ces propriétés mécaniques (résistance aux coups)
- Isolation des câbles électriques enterrés
- Tuyauterie industrielle : fabrication de tuyaux et de canalisations pour le transport de fluides (gaz, pétrole, eau potable, eau usée), création de drains ou de bouchons hydrauliques
- Construction d’infrastructures : il est de plus en plus utilisé en tant que matériau de construction pour recouvrir les sols, fabriquer des éléments de toiture ou de couverture ou encore pour créer des pièces étanches
Le polyéthylène est-il recyclable ?
Les produits fabriqués en plastique reçoivent souvent des critiques car leur impact sur l’environnement est important. D’abord parce qu’il faut utiliser des hydrocarbures pour les fabriquer. Ensuite parce que les produits plastiques sont parfois jetés et entraînent alors des dommages environnementaux.
C’est un fait : le polyéthylène est le fruit d’un procédé chimique, il n’est pas un matériau biodégradable. Pourtant, il est possible de le recycler. C’est un atout indéniable pour ce produit.
Ainsi, les emballages fabriqués en PEHD comme le PE à basse densité sont entièrement recyclables. En France, les villes collectent cette matière dans la poubelle dédiée au tri sélectif. Tous les contenants de la famille du polyéthylène sont ensuite triés et isolés. Une fois nettoyé puis séché, le polyéthylène est transformé en paillettes et pourra être utilisé pour la création de nouveaux contenants.
Grâce à ce processus de recyclage, le polyéthylène est fondu et moulé. De plus, la résistance aux agressions chimiques ou aux liquides rend le polyéthylène recyclé absolument pur. Le recyclage n’est donc pas risqué et le nouveau produit qu’il va être possible de créer sera parfaitement utilisable.
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