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Synthèse bibliographique Chapitre I Synthèse bibliographique Chapitre I 1 1 I.1

Synthèse bibliographique Chapitre I Synthèse bibliographique Chapitre I 1 1 I.1. Introduction CHAPITRE I SYTHESE BIBLIOGRAPHIQUE L’emballage contribue à la qualité de vie et au bien-être dans un sens très large. Il protège et évite le gaspillage et la perte de produits. Il conserve et transporte en préservant le contenu. Il assure l’hygiène et facilite le quotidien. L’emballage, grâce à sa diversité de solutions et d’applications, est un acteur de la modernité. La diversité des matériaux, des technologies de transformation, des décors et des qualités techniques, fait qu’il est présent dans tous les secteurs de l’industrie et de la distribution. Il joue un rôle actif et positif dans la chaîne du produit jusqu’à l’utilisateur final et en particulier le consommateur. Par le passé, plusieurs matériaux d’emballage ont montré, à l’usage, une migration très élevée de quelques constituants toxiques. Au vu du large emploi de ces matériaux, il est essentiel de limiter la migration des substances chimiques vers l’aliment à un niveau sécurisant. Le polychlorure de vinyle (PVC) est le deuxième plastique utilisé dans le monde après le polyéthylène: 20% de l’ensemble des plastiques contre 32%. Utilisé seul, le PVC est rigide et cassant, ce qui nécessite l’incorporation, à la résine de base, de divers additifs afin de lui conférer la souplesse indispensable aux applications envisagées. Ces additifs, principalement des plastifiants, sont souvent ajoutés en fortes concentrations (jusqu’à 50% en poids du matériau final), ils ne sont pas liés chimiquement aux chaînes de PVC (plastifiants externes), mais sont inclus dans le réseau des fibres et y jouent le rôle de lubrifiants. Plus de 95% du DOP consommé est employé comme plastifiant dans l’industrie des polymères, particulièrement dans la production de produits intermédiaires ou finis en PVC souple. Très apprécié pour les propriétés mécaniques qu’il confère au PVC, ce qui facilite sa transformation, il présente un très bon rapport qualité / prix. Il est considéré, depuis plus de trente ans, comme le produit standard du marché des plastifiants (European Council For Plasticizers and Intermediates). Les plastifiants ont pour fonction d’améliorer la flexibilité et la maniabilité des matériaux polymères, c’est-à-dire qu’ils permettent de transformer un PVC brut, dur, en un polymère apte à être utilisé dans la production de films et de revêtements. Cependant, le DOP n’est pas lié chimiquement aux chaînes de PVC, mais se trouve inséré dans le volume inoccupé par les chaînes (volume libre), et ainsi, au cours du cycle de vie du produit (production, utilisation, abandon), le plastifiant peut s’en libérer et diffuser dans l’environnement. Les applications du PVC souple sont multiples : santé (poches de sang, équipements de dialyse etc. ); agroalimentaire (films alimentaires); bâtiment (câbles et fils électriques; revêtements pour toiture et sol etc.) I.2. Les matériaux thermoplastiques dans l’emballage Les matériaux thermoplastiques constitués majoritairement d’un polymère contiennent toujours des additifs et des adjuvants technologiques nécessaires à la mise en œuvre comme à l’utilisation. Il est toutefois indispensable de connaître avec précision la composition de l’emballage et de son contenu pour déterminer et maîtriser les interactions possibles entre eux. L’une des principales difficultés dans l’étude de ce système réside dans le manque d’information concernant la formulation et les compositions du matériau, les producteurs de résine ne livrant que difficilement leurs secrets de fabrication. I.3. Le polychlorure de vinyle (PVC) Les matériaux thermoplastiques constitués majoritairement d’un polymère contiennent toujours des additifs et des adjuvants technologiques nécessaires à la mise en œuvre comme à l’utilisation. I.3.1. Définition Le polychlorure de vinyle (PVC) est le polymère du chlorure de vinyle qui est obtenu à partir de l’éthylène et du chlore de formule : Dans lequel n varie entre 13000 et 25000 correspondant à une masse moléculaire de 50000 à 130000 g.mol-1 environ. Sous sa forme commerciale, le PVC se présente sous forme de poudre blanche inodore, ininflammable, de masse volumique égale 400 kg/m3. Le PVC n’est jamais utilisé seul, mais avec de petites quantités d’adjuvants spécifiques. On appelle compound, le matériau qui sert effectivement à l’élaboration des masses. Il s’agit d’un mélange de PVC et d’autres ingrédients : ce sont les plastifiants, stabilisants, charges, pigments et colorants ainsi que les lubrifiants. I.3.2. Procédé de fabrication : Les procédés de polymérisation opèrent en discontinu et par voie radicalaire. Le PVC peut être utilisé sous forme rigide à l’état vitreux ou à l’état flexible obtenu par plastification de la forme rigide. • Polymérisation en suspension dans une solution aqueuse d’un colloïde producteur ; • Polymérisation en émulsion dans une solution aqueuse de tensioactif. • Polymérisation en masse, en présence d’initiateurs (peroxydes). • Polymérisation en solution : c’est un procédé rarement utilisé du fait du coût du solvant, de la limitation des masses moléculaires et des difficultés de séchage du polymère. I.3.3. Gélification Quelque soit le procédé de fabrication, la résine de PVC se présente sous forme d’une poudre blanche, inodore, insipide, ayant l’aspect selon la répartition granulométrique, soit de farine, soit d’un sable très fin. Telle quelle, cette poudre, de caractère amorphe, ne présente aucun intérêt. Elle doit subir le traitement de gélification. Ce traitement consiste à transformer la résine sous l’action de la chaleur et de la pression (vers 160 à 170° C) en une masse homogène, translucide et de couleur ambrée. Suivant la technique utilisée, la masse chaude pourra être transformée en semi produit (plaques ou films) ou en objets finis (tubes pour adduction d’eau, raccords injectés, etc.). I.3.4. Propriétés du polychlorure de vinyle a. Propriétés physiques : - produit pulvérulent amorphe - couleur blanche - densité (à 20°C) pour un PVC rigide : 1.35 pour un PVC plastifié : 1.2 à 1.3 - température de ramollissement : environ 80°C - tendance au jaunissement marqué - allongement à la rupture 10 à 80%. b. Propriétés chimiques : - bonne résistance aux acides, aux bases et à bon nombre de produits chimiques sauf aux solvants organiques (aromatiques, cétoniques et chlorés) - déchlorhydration en présence de bases fortes à chaud - à température supérieure à 80° C, dégagement d’acide chlorhydrique. c. le tableau (I.1) rassemble les différentes propriétés physico-chimiques du PVC Tableau I.1. Propriétés physico-chimiques du PVC. Unité PVC rigide PVC souple Propriétés mécaniques Masse volumique Contrainte à la rupture Allongement à la rupture Coefficient de dilatation linéaire Résistance à l’abrasion Kg/dm 3 MPa % 10-6 C-1 - 1,38 40 à 60 10 à 80 50 à 100 excellente 1,2 à 1,6 10 à 25 200 à 500 70 à 250 excellents Propriétés thermiques Température de fusion Température de ramollissement Conductivité thermique Température maximale d’emploi °C °C w/ m.K °C 160 à 170 70 à 80 0,16 60 - 70 140 à 170 65 à 70 0,16 60 - 70 Propriétés électriques Pouvoir d’isolement électrique élevé élevé Résistance chimique Essences et hydrocarbures aliphatiques Hydrocarbures aromatiques Acétone Acides forts Bases fortes Réaction au feu - - - - - - Bonne Mauvaise Mauvaise Bonne Bonne ininflammable Limite Mauvaise Mauvaise Bonne Bonne - I.3.5. Caractéristiques physico-chimiques des molécules PVC - Stéréospécificité : l’atome de carbone sur lequel le chlore est fixé est asymétrique. Il en résulte que le PVC peut se trouver sous divers arrangements stéréospécifiques, à savoir isotactique, syndiotactiqe ou atactique. En général, on considère que le PVC est un mélange atactique et syndiotactique. La plupart du PVC produit est sous forme atactique avec des degrés de cristallinité de l’ordre de 5 à 10%. I.3.6. Caractéristiques du PVC rigide et plastifié a) Le PVC rigide : c’est un matériau constitué de chlorure de polyvinyle, de plusieurs adjuvants nécessaires à la mise en œuvre, notamment de stabilisants à la chaleur, d’antioxydants et de lubrifiants [2]. Les objets sont flexibles mais rigides, ils ont une assez bonne tenue au choc, aux températures courantes d’utilisation. En présence de quelques produits (certaines huiles alimentaires), les emballages peuvent présenter des zones de fragilités à la fissuration sous tension. b) Le PVC souple : il est constitué de chlorure de polyvinyle, de plusieurs additifs nécessaires à la modification des propriétés physiques de la résine, notamment de plastifiants ( 30 à 50%). Les objets sont flexibles et souples, ils ont une assez bonne tenue au choc et une tenue moyenne aux basses températures. Tableau I.2. Avantages et inconvénients du PVC rigide et plastifé. PVC rigide PVC plastifié Avantages - Bonne rigidité jusqu’à 70°c - Bonne stabilité dimensionnelle - Bonne tenue chimique - Souple, - utilisable à basse température Inconvénients - Fragile à basse température - Sensible aux U.V. - Tenue chimique, moins - bonne que le PVC rigide, - non alimentaire Applications - Tuyauterie - Alimentation et évacuation en eau - Barrières extérieures - Emballage - Pharmacie et biomédical - Cosmétologie - Tuyau d’eau ou gaz - Lacets et cordes - Cosmétologie - Gainage de fils - Revêtement de sol - pharmacie Tableau I.3. Différents domaines d’application du PVC [2,41] PVC rigide PVC plastifié Alimentation - Bouteilles (huiles, vinaigre, eau minérale) - Barquettes - Cuves de stockage de produits corrosifs - Canalisations et raccords eau potable - Vernis organosols. - Film pour conditionnement et surgelés - Joints d’étanchéité, de bouchons, couronnes - Complexes thermo-cellables Pharmacie et Cosmétologie - Plaquettes alvéolaires uploads/s3/ chapitre1-fini.pdf