Le polypropylène (PP) est un polymère d’addition thermoplastique fabriqué à partir de la combinaison de monomères de propylène. Il est utilisé dans diverses applications : les emballages de produits de consommation, les pièces en plastique pour diverses industries, notamment l’industrie automobile, les textiles, etc.
L’un des plastiques les plus produits au monde
Le polypropylène a été polymérisé pour la première fois en 1951 par deux scientifiques de chez Phillips nommés Paul Hogan et Robert Banks et plus tard par les scientifiques italiens et allemands Natta et Rehn. Il est devenu extrêmement populaire, car la production commerciale a commencé à peine trois ans après sa découverte.
En 1957, sa production commerciale généralisée a commencé à travers l’Europe. Aujourd’hui, c’est l’un des plastiques les plus produits au monde.
Selon certains rapports, la demande mondiale actuelle pour le matériau génère un marché annuel d’environ 55 millions de tonnes métriques et on estime que la demande atteindra environ 75 millions de tonnes métriques d’ici 2025.
Des applications nombreuses
Les principaux utilisateurs finaux du polypropylène sont l’industrie de l’emballage, qui consomme environ 30 % du total, suivie de la fabrication d’équipements électriques et d’accessoires, qui en utilise environ 13 % chacun. L’électroménager et l’industrie automobile en consomment chacune 10 % et les matériaux de construction suivent avec 5 % du marché.
D’autres applications constituent ensemble le reste de la consommation mondiale de polypropylène.
Des propriétés intéressantes
Le polypropylène a une surface relativement “glissante”, il est donc un substitut aux plastiques comme l’acétal dans les applications à faible friction comme les engrenages ou pour une utilisation comme point de contact pour les meubles.
Le revers de la médaille de cette propriété est qu’il peut être difficile de coller le polypropylène à d’autres surfaces (c’est-à-dire qu’il n’adhère pas bien à certaines colles qui fonctionnent bien avec d’autres plastiques et doit parfois être soudé dans le cas où la formation d’un joint étanche est nécessaire.
Bien que le polypropylène soit glissant au niveau moléculaire, il a un coefficient de friction relativement élevé – c’est pourquoi l’acétal, le nylon ou le PTFE sont utilisés à la place.
Le polypropylène a également une faible densité par rapport aux autres plastiques courants, ce qui se traduit par des économies de poids pour les fabricants et les distributeurs de pièces en polypropylène moulées par injection.
Il a une résistance exceptionnelle à température ambiante aux solvants organiques comme les graisses, c’est pourquoi il est utilisé pour les barquettes de beurre. Mais est sujet à l’oxydation à des températures plus élevées (un problème potentiel lors du moulage par injection).
L’un des principaux avantages du polypropylène est qu’il peut être fabriqué (soit par moulage ou par injection, thermoformage ou sertissage) en une charnière souple . Ces charnières sont des morceaux de plastique extrêmement minces qui se plient sans se casser (même sur des plages de mouvement extrêmes proches de 360 degrés).
Ils ne sont pas particulièrement utiles pour les applications structurelles telles que le maintien d’une porte lourde, mais sont exceptionnellement utiles pour les applications non porteuses telles que le couvercle d’une bouteille de ketchup ou de shampoing. Le polypropylène est particulièrement adapté aux charnières souples car il ne se casse pas lorsqu’il est plié à plusieurs reprises.
L’un des autres avantages est que le polypropylène peut être usiné rapidement ce qui permet un développement de prototype moins cher que d’autres méthodes de prototypage.
Un autre avantage du polypropylène est qu’il peut être facilement copolymérisé (essentiellement combiné dans un plastique composite) avec d’autres polymères comme le polyéthylène . La copolymérisation modifie considérablement les propriétés du matériau, permettant des applications d’ingénierie plus robustes que celles possibles avec le polypropylène pur.
Ces caractéristiques signifient que le polypropylène est utilisé dans une variété d’applications : assiettes, tasses lavables au lave-vaisselle, contenants, par-chocs de voitures, de nombreux jouets, tissus d’ameublement, vêtements professionnels jetables (combinaisons, charlottes, masques chirurgicaux…), sacs tissés à haute résistance, géotextiles et géomembranes…
Quelles sont les caractéristiques du polypropylène?
Certaines des propriétés les plus importantes du polypropylène sont :
- Résistance chimique : les bases diluées et les acides ne réagissent pas facilement avec le polypropylène, ce qui en fait un bon choix pour les contenants de ces liquides, tels que les produits de nettoyage, les produits de premiers soins ou des cuves haute résistance pour l’industrie.
- Élasticité et ténacité : le polypropylène agira avec élasticité sur une certaine plage de déflexion (comme tous les matériaux), mais il subira également une déformation plastique au début du processus de déformation, il est donc généralement considéré comme un matériau « dur ». La ténacité est un terme d’ingénierie qui est défini comme la capacité d’un matériau à se déformer (plastiquement, pas élastiquement) sans se casser.
- Résistance à la fatigue : le polypropylène conserve sa forme après beaucoup de torsion, de flexion et/ou de flexion. Cette propriété est particulièrement précieuse pour la fabrication de charnières vivantes.
- Isolation : le polypropylène a un très haut pouvoir isolant électrique et est très utile pour les composants électroniques.
- Transmissivité : Bien que le polypropylène puisse être rendu transparent, il est normalement produit pour être de couleur naturellement opaque. Le polypropylène peut être utilisé pour des applications où un certain transfert de lumière est important ou où il a une valeur esthétique. Si une transmissivité élevée est souhaitée, les plastiques comme l’acrylique ou le polycarbonate sont de meilleurs choix.
Le polypropylène est classé comme un matériau « thermoplastique » ( par opposition au « thermodurci » ) qui a à voir avec la façon dont le plastique réagit à la chaleur. Les matériaux thermoplastiques deviennent liquides à leur point de fusion (environ 130 degrés Celsius dans le cas du polypropylène).
Un attribut utile majeur des thermoplastiques est qu’ils peuvent être chauffés à leur point de fusion, refroidis et réchauffés à nouveau sans dégradation significative. Au lieu de brûler, les thermoplastiques comme le polypropylène se liquéfient, ce qui leur permet d’être facilement moulés par injection puis recyclés. Ce qui est important pour créer des emballages écologiques.
En revanche, les plastiques thermodurcissables ne peuvent être chauffés qu’une seule fois (généralement pendant le processus de moulage par injection). Le premier chauffage fait durcir les matériaux thermodurcissables (semblable à un époxy en 2 parties) entraînant un changement chimique qui ne peut pas être inversé. Si vous essayez de chauffer un plastique thermodurcissable à une température élevée une deuxième fois, il brûlera tout simplement. Cette caractéristique fait des matériaux thermodurcissables de mauvais candidats au recyclage.
Pourquoi le polypropylène est-il si souvent utilisé ?
Le polypropylène est utilisé dans les applications domestiques et industrielles. Ses propriétés uniques et sa capacité d’adaptation à diverses techniques de fabrication en font un matériau inestimable pour un large éventail d’utilisations.
Une autre caractéristique inestimable est la capacité du polypropylène à fonctionner à la fois comme matière plastique et comme fibre. La capacité unique du polypropylène à être fabriqué selon différentes méthodes et dans différentes applications signifie qu’il a rapidement commencé à remettre en question de nombreux anciens matériaux alternatifs, notamment dans les industries de l’emballage, des fibres et du moulage par injection. Sa croissance a été soutenue au fil des années et il reste un acteur majeur de la plasturgie.
Quels sont les différents types de polypropylène ?
Il existe deux principaux types de polypropylène disponibles : les homopolymères et les copolymères. Les copolymères sont en outre divisés en copolymères séquencés et copolymères statistiques.
Chaque catégorie correspond mieux à certaines applications que d’autres. Le polypropylène est souvent appelé « l’acier » de l’industrie du plastique en raison des différentes manières dont il peut être modifié ou personnalisé pour mieux servir un objectif particulier.
Ceci est généralement réalisé en y introduisant des additifs spéciaux ou en le fabriquant d’une manière très particulière. Cette adaptabilité est une propriété vitale.
Le polypropylène homopolymère est une qualité à usage général. Vous pouvez considérer cela comme l’état par défaut du matériau polypropylène.
Le polypropylène copolymère séquencé a des unités comonomères disposées en blocs (c’est-à-dire selon un motif régulier) et contient entre 5 % et 15 % d’éthylène.
L’éthylène améliore certaines propriétés, comme la résistance aux chocs tandis que d’autres additifs améliorent d’autres propriétés.
Le polypropylène copolymère aléatoire – par opposition au polypropylène copolymère séquencé – a les unités co-monomères disposées en motifs irréguliers ou aléatoires le long de la molécule de polypropylène.
Ils sont généralement incorporés avec entre 1% et 7% d’éthylène et sont sélectionnés pour les applications où un produit plus malléable et plus clair est souhaité.
Comment est fabriqué le polypropylène ?
Le polypropylène, comme les autres plastiques, commence généralement par la distillation des hydrocarbures en groupes plus légers appelés « fractions », dont certains sont combinés avec d’autres catalyseurs pour produire des plastiques (généralement par polymérisation ou polycondensation).
Quels sont les avantages du polypropylène?
- Le polypropylène est facilement disponible et relativement peu coûteux.
- Le polypropylène a une résistance à la flexion élevée en raison de sa nature semi-cristalline.
- Le polypropylène a une surface relativement glissante.
- Le polypropylène est très résistant à l’absorption d’humidité.
- Le polypropylène a une bonne résistance chimique sur une large gamme de bases et d’acides.
- Le polypropylène possède une bonne résistance à la fatigue.
- Le polypropylène a une bonne résistance aux chocs.
- Le polypropylène est un bon isolant électrique.
Quels sont les inconvénients du polypropylène ?
- Le polypropylène a un coefficient de dilatation thermique élevé qui limite ses applications à haute température.
- Le polypropylène est sensible à la dégradation par les UV.
- Le polypropylène a une faible résistance aux solvants chlorés et aux aromatiques.
- Le polypropylène est connu pour être difficile à peindre car il a de mauvaises propriétés de liaison.
- Le polypropylène est hautement inflammable.
- Le polypropylène est sensible à l’oxydation.
Malgré ses défauts, le polypropylène est un excellent matériau dans l’ensemble. Il possède un mélange unique de qualités que l’on ne trouve dans aucun autre matériau, ce qui en fait un choix idéal pour de nombreux projets.