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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites AM 3 020 - 1 Aspects technico-économiques de l’utilisation des plastiques par Maurice REYNE Ingénieur ENSAIS Ingénieur-conseil Expert auprès du ministère de l’Industrie et à l’ANVAR our bien mesurer l’importance des matériaux de synthèse, il faut savoir que, en volume physique, leur production annuelle mondiale a aujourd’hui large- ment dépassé celle des métaux. En effet, la réalisation des produits ne doit pas se mesurer en pondéral car, dans l’industrie, on ne cherche pas à fabriquer des masses mais des pièces pour réaliser des fonctions. Comme pour l’acier, on retrouve ces matériaux dans tous les secteurs d’activité : automobile, ferroviaire, constructions navale et aéronautique, électri- cité-électronique, électroménager, sports et loisirs, santé, bâtiments et travaux publics (BTP), textiles, agriculture, emballage, etc. Ceci, contrairement à d’autres matériaux qui restent très focalisés sur un type d’activité : papier-carton (50 % emballage, 50 % écriture), verre (2/3 bouteillerie, 1/3 bâtiment), caoutchouc (2/3 pneumatiques), béton et ciment (100 % BTP). Il faut aussi savoir que l’électricité et l’électronique, telles que nous les con- naissons, n’existeraient pas sans ces matériaux qui, grâce à leurs propriétés iso- lantes, ont permis leur développement et leur miniaturisation. Pour le futur, on peut attendre beaucoup de la fonction inverse car en dopant certains d’entre eux on pourra créer des fonctions semi-conductrices. 1. Données de base....................................................................................... AM 3 020 - 2 2. Structures professionnelles en France............................................... — 2 2.1 Producteurs................................................................................................... — 2 2.2 Constructeurs de machines......................................................................... — 5 2.3 Moulistes....................................................................................................... — 5 2.4 Transformateurs de produits ﬁnis............................................................... — 6 3. Marchés ....................................................................................................... — 7 3.1 Statistiques du marché ................................................................................ — 7 4. Coûts des produits et techniques........................................................ — 9 4.1 Prix des polymères....................................................................................... — 9 4.2 Coût de la transformation............................................................................ — 9 4.3 Coûts énergétiques ...................................................................................... — 9 5. Évolution prévisible ................................................................................. — 10 5.1 Évolution générale ....................................................................................... — 10 5.2 Évolution des polymères ............................................................................. — 10 5.3 Évolution des procédés de transformation................................................ — 10 5.4 Prévisions...................................................................................................... — 10 6. Recyclage des déchets............................................................................ — 10 6.1 Structure professionnelle ............................................................................ — 11 6.2 Marché des déchets ..................................................................................... — 11 6.3 Facteurs économiques................................................................................. — 12 Bibliographie ...................................................................................................... — 12 P ASPECTS TECHNICO-ÉCONOMIQUES DE L’UTILISATION DES PLASTIQUES _________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. AM 3 020 - 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites Le taux de croissance des matériaux de synthèse, après avoir connu une allure exponentielle dans les années 1960 à 1980 s’est ralenti, mais il reste encore le double de celui de la PIB, et de nouveaux développements sont attendus car on demeure encore loin de la phase de saturation. Outre le fait qu’on ne revient pas sur des substitutions réussies, même une nouvelle crise pétrolière n’aurait que peu d’effet sur ces polymères qui ne con- somment en fait que 5 % du pétrole (position qui reste marginale face aux trans- ports et au chauffage 80 %). Sous la pression écologique actuelle, on a trop tendance à oublier les atouts spéciﬁques apportés par les plastiques, en particulier, la baisse de coût drastique qu’ils ont permis de réaliser dans les industries de grandes séries : automobile, électroménager, électronique grand public, emballage… Ceci grâce à la possibi- lité de pouvoir réaliser, souvent en une seule opération, un produit ﬁni multi- fonctions, léger, rigide ou souple, avec une large possibilité de formes, dans des conditions économiques satisfaisantes. On trouvera ci-après résumées les caractéristiques technico-économiques de ces matériaux avec : la structure de la profession, les prix des polymères et les principaux éléments des coûts de transformation (qui demeurent le « thermomètre » de l’industrie), les principaux marchés par grands domaines d’applications, la notion de recyclage de leurs déchets (devenue un impératif) et une idée des développements possibles à moyen terme. » 1. Données de base A priori, on distingue deux groupes de plastiques qui se différen- cient par leurs constitution, leur mise en forme et leurs utilisations : les thermoplastiques (TP) qui représentent l'essentiel du marché, et les thermodurcissables (TD) dont l'emploi a décliné, mais qui con- servent une place importante dans l'application sous forme de com- posites. En 1950, au début de l'industrialisation des plastiques, les TD représentaient 80 % des utilisations de ces matériaux, actuellement la situation s'est inversée grâce aux gains de productivité et de coûts permis par l'usage des TP . La ﬁgure 1 permet un classement des polymères à partir du cri- tère économique prix/marchés. 2. Structures professionnelles en France La ﬁgure 2 résume la ﬁlière de l’activité « plastiques ». Elle comporte essentiellement cinq types d’intervenants : — les producteurs de matières de base (poudres, granulés, rési- nes) ou de semi-produits ; — les constructeurs de machines ou de matériels périphériques destinés à la transformation ; — les moulistes, qui réalisent les moules, filières, outillages et les modèles ; — les transformateurs qui fabriquent les produits finis destinés aux utilisateurs à partir des polymères et des matériels approvision- nés auprès des précédents ; — les récupérateurs et régénérateurs qui recyclent les chutes et les déchets. 2.1 Producteurs Une quarantaine d’entreprises sont rattachées à cette activité, mais seules Elf-Atochem, Total et Rhodia (anciennement Rhône-Poulenc) assurent une bonne présence française sur le marché. La profession a réalisé, en 1996, un CA voisin de 40.109 F ( 5,3 Mt). 2.1.1 Structure La production des monomères et des polymères est difﬁcilement dissociable de l'industrie chimique ou pétrolière (ﬁgure 3), et la pro- fession se compose en majorité de très grosses entreprises, souvent de taille multinationale. Les plastiques, en France, consomment environ 5 % du volume de pétrole ; c’est-à-dire beaucoup moins que les transports ou le chauf- fage (ﬁgure 4). Parallèlement, mais à ne pas confondre avec la production de polymères, de nouvelles professions se développent : — les formulateurs (ou compoundeurs), dont le métier est de livrer une matière prête à l'emploi, par mélange d'additifs et d'adju- vants, adaptés à un polymère de base, pour satisfaire une fonction spéciﬁque (exemple : PP-talc, technopolymères renforcé de ﬁbres courtes...). Dans tous les cas il s’agit de groupes importants. A titre indicatif on peut citer quelques formulateurs français : Multibase (polyoléﬁnes), Cousin-Tessier (vinyliques), Polytechs (styréniques) ; les recycleurs, qui retraitent les lots déclassés de production ou les chutes de transformation, voire des déchets d'utilisation, pour préparer des polymères utilisables en second choix ou pour d'autres fonctions. 2.1.2 Implantation géographique Les principales usines de production sont situées sur les axes d'acheminement du pétrole (Basse-Seine ou Étang de Berre) et dans un pôle à vocation chimique (région lyonnaise), ﬁgure 5. » _________________________________________________________________________ ASPECTS TECHNICO-ÉCONOMIQUES DE L’UTILISATION DES PLASTIQUES Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites AM 3 020 - 3 Figure 1 – Prix et utilisations des principaux plastiques Figure 2 – Filière et activité plastiques > 100 THERMOPLASTIQUES (TP) Prix (F/Kg) 5 à 10 12 à 20 25 à 50 100 à 200+ Polyéthylène : PE-BD basse densité Polyvinyle : PVC Polystyrène : PS Polyéthylène : PE-HD haute densité Polypropylène : PP Acrylonitrile-butadiène-styrène : ABS Polyméthacrylate de méthyle : PMM Cellulosiques : CA, CAB Polyamide : PA Polyacétal : POM Polyoxyde de phénylène : PPO ou PPE Polycarbonate : PC Polyesters saturés : PBT, PET Polysulfurés : PSU, PPS Fluorés : PTFE, PCFE Arylates, cétones, polymères Cristaux liquides Qualité courante Caractéristiques limitées mais coût intéressant pour de grosses pièces Qualité intermédiaire Bon compromis prix-performances Qualité d'aspect Qualité technique Travail sous contraintes et chaleur Petites pièces très tolérencées Qualité thermique Tenue thermique et chimique Polymères techniques Polymères de grande diffusion THERMODURCISSABLES (TD) Stabilité à chaud Faible tenue mécanique Versatilité : souple ou rigide Grandes surfaces autoportantes par renforcement (composites) Souplesse à chaud et à froid Tenue chimique et thermique Prix (F/Kg) Phénoplaste : PF Aminoplastes : UF, MF Polyuréthane : PUR Polyester insaturé : UP Époxy : EP Silicone : SI Polyimide : PI 8 à 16 25 à 50+ Filière et métiers directement liés Activités indirectement liées Pétrole Naphta Monomère Polymère + Adjuvants Moule + Machine Transformation (< 20 procédés) Semi-produit Produit fini Industrie Biens de consommation Utilisation Régénération Déchets Utilisateurs (tous secteurs) Régénérateur Récupérateur Pétroliers (raffinage) Producteurs de polymère et importateurs Producteurs de : - charges - renforts - autres adjuvants et formulateurs Moulistes Constructeurs Transformateurs Recyclage Incinération Ingénierie Mécanique lourde Maintenance Administration Formation/information Banque Assurance Bâtiment Transport Mécanique de précision Électricité Électronique Secteurs concurrencés : - métaux - verre - bois - papier - textile Produits associés : - composites Esthétique industrielle Négoce. Commerce ASPECTS TECHNICO-ÉCONOMIQUES DE L’UTILISATION DES PLASTIQUES _________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. AM 3 020 - 4 © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites 2.1.3 Tendances L'évolution s'est caractérisée par un clivage entre : — les compagnies pétrolières qui désirent mieux valoriser les sous-produits du pétrole, de gros débits, c'est-à-dire les polymères de grande consommation, car elles sont uploads/Industriel/ aspects-technico-economiques-de-l-x27-utilisation-des-plastiques 1 .pdf