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« Plasturgie et Matériaux « Plasturgie et Matériaux Composites »Composites »
Chapitre 0 2
Chapitre 0 3
1. CI : Caractérisation des matières plastiques;
2. CI : Rhéologie des polymères ;
3. TP: atelier plastique ;
TP « Caractérisation des matières plastiques »
TP « Rhéologie des polymères »
Chapitre 0 4
Sciences des matières plastiques1. Chapitre 1 : Introduction et généralité sur les MP ;
2. Chapitre 2 : Nomenclature et classification ;
3. Chapitre 3 : Structure des polymères ;
4. chapitre 4 : Les additifs et adjuvants ;
5. Chapitre 5 Les charges ;
6. Chapitre 6 Les Applications et propriétés des polymères ;
7. Chapitre 7 Les caractéristiques techniques des polymères ;
Chapitre 0 5
TP : atelier plastique
1. TP1 : Nomenclature et Classification des polymères ;
2. TP2 : L’identification rapide des polymères par le feu ;
3. TP3 : Propriétés mécaniques des polymères_traction ;
4. TP4 : Influence des traitements thermiques sur les propriétés mécaniques des polymères_Dureté et Résilience ;
5. TP5 : Comportement au feu des MP ;
6. TP6 : Recyclage des matériaux ;
Examen TP
Chapitre 0 6
TP : atelier plastique
L’étudiant est appelé à préparer avant le jour prévu pour le TP :
La réponse à toutes les questions de l’aperçu théorique ;
Un résumé écris de la partie expérimentale ;
Une liste de besoin du matériel à commander de la part du magasinier ;
Chapitre I Introduction et généralités sur les Matières plastiques
Chapitre I
Introduction et généralités
sur les Matières plastiques
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1.1. IntroductionIntroduction
2.2. HistoriqueHistorique
3.3. Plasturgie en Tunisie et Domaine d’utilisationPlasturgie en Tunisie et Domaine d’utilisation
4.4. Origine des matières plastiques et Composition Origine des matières plastiques et Composition généralegénérale
5.5. Structures professionnellesStructures professionnelles
6.6. Domaines et applications des polymèresDomaines et applications des polymères
7.7. Principaux plastiquesPrincipaux plastiques
9
1. Introduction
Pour concevoir une pièce mécanique,
• on peut choisir parmi les matériaux traditionnels (métal, bois)
• mais aussi parmi les matériaux organiques de synthèse dont les caractéristiques sont chaque jour
améliorées.
Ces derniers trouvent de plus en plus d’applications mécaniques car ils présentent souvent des
avantages très intéressants tels que
la …………, la …………………………...., la facilité de mise en œuvre permettant
d’intégrer plusieurs fonctions dans une pièce monobloc, …………………, la tenue à la
fatigue,
mais ils ont aussi parfois des comportements radicalement différents de ceux des métaux
notamment sa ………………………………, sa ………..é, sa souplesse.
1. Introduction
Pour concevoir une pièce mécanique,
• on peut choisir parmi les matériaux traditionnels (métal, bois)
• mais aussi parmi les matériaux organiques de synthèse dont les caractéristiques sont chaque jour
améliorées.
Ces derniers trouvent de plus en plus d’applications mécaniques car ils présentent souvent des
avantages très intéressants tels que
la …………, la …………………………...., la facilité de mise en œuvre permettant
d’intégrer plusieurs fonctions dans une pièce monobloc, …………………, la tenue à la
fatigue,
mais ils ont aussi parfois des comportements radicalement différents de ceux des métaux
notamment sa ………………………………, sa ………..é, sa souplesse.
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2. Historique
Après avoir utilisé les matériaux naturels dans les temps préhistoriques (bois,
pierre, peau, laine, etc.),
après avoir extrait les métaux des minerais,
après avoir créé des alliages métalliques,
l’Homme a commencé à créer des matériaux de synthèse à partir de composants
organiques. C’est ainsi que sont apparus les premiers polymères de synthèse (fin
XIXe siècle), les premières matières plastiques. Plus récemment encore
(années quarante), l’idée est venue d’améliorer les caractéristiques mécaniques en y
incorporant des fibres ce que l’on appelle depuis les années 60-70, les matériaux
composites. Le tableau 1 récapitule quelques dates référence.
2. Historique
Après avoir utilisé les matériaux naturels dans les temps préhistoriques (bois,
pierre, peau, laine, etc.),
après avoir extrait les métaux des minerais,
après avoir créé des alliages métalliques,
l’Homme a commencé à créer des matériaux de synthèse à partir de composants
organiques. C’est ainsi que sont apparus les premiers polymères de synthèse (fin
XIXe siècle), les premières matières plastiques. Plus récemment encore
(années quarante), l’idée est venue d’améliorer les caractéristiques mécaniques en y
incorporant des fibres ce que l’on appelle depuis les années 60-70, les matériaux
composites. Le tableau 1 récapitule quelques dates référence.
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2. Historique
Le tableau 1 récapitule quelques
dates référence.
Tableau 1 – Quelques dates référence (sous réserve de l’exactitude des dates indiquées, issues de diverses sources encyclopédiques
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3. Développement des MP Ces matériaux se sont imposés entre autres grâce à leur large spectre de propriétés. Cette capacité d’adaptation nous permet d’envisager des opportunités attrayantes de croissance dans de nombreuses applications et sur des marchés variés.
Constituant environ 14 % du poids …………………, elles ont réussi à acquérir une place de choix dans la construction automobile. Dans ces applications, l’utilisation de matières plastiques est synonyme de diminution du poids, et elle contribue ainsi à réduire aussi bien la consommation de carburant que les émissions polluantes. Dans ………………………………………., les matières plastiques contribuent également à la diminution du poids et à la baisse des coûts de transport.
Le marché des matières plastiques Depuis 1990, la demande mondiale de matières plastiques affiche une croissance annuelle moyenne de ……... Cette tendance se poursuivra jusqu’en 2015 à un taux annuel de croissance d’environ …... La croissance sera continue dans toutes les régions du monde.
3. Développement des MP Ces matériaux se sont imposés entre autres grâce à leur large spectre de propriétés. Cette capacité d’adaptation nous permet d’envisager des opportunités attrayantes de croissance dans de nombreuses applications et sur des marchés variés.
Constituant environ 14 % du poids …………………, elles ont réussi à acquérir une place de choix dans la construction automobile. Dans ces applications, l’utilisation de matières plastiques est synonyme de diminution du poids, et elle contribue ainsi à réduire aussi bien la consommation de carburant que les émissions polluantes. Dans ………………………………………., les matières plastiques contribuent également à la diminution du poids et à la baisse des coûts de transport.
Le marché des matières plastiques Depuis 1990, la demande mondiale de matières plastiques affiche une croissance annuelle moyenne de ……... Cette tendance se poursuivra jusqu’en 2015 à un taux annuel de croissance d’environ …... La croissance sera continue dans toutes les régions du monde.
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4. Plasturgie en Tunisie
4.1 Dynamisme de la plasturgie tunisienne
Forte d’une ………………………………………%, la
plasturgie tunisienne est un secteur dynamique et en pleine
expansion.
Le secteur compte 500 entreprises et emploie près de
11 000 personnes; 63 entreprises sont à capitaux mixtes ou
étrangers, dont 42 totalement exportatrices.
4. Plasturgie en Tunisie
4.1 Dynamisme de la plasturgie tunisienne
Forte d’une ………………………………………%, la
plasturgie tunisienne est un secteur dynamique et en pleine
expansion.
Le secteur compte 500 entreprises et emploie près de
11 000 personnes; 63 entreprises sont à capitaux mixtes ou
étrangers, dont 42 totalement exportatrices.
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4. Plasturgie en Tunisie
4.2 Présence des principaux équipementiers
Les entreprises à capitaux étrangers réussissent fort bien.
Le développement de leur chiffre d’affaires a conduit plusieurs entreprises
européennes à effectuer des projets d’extension.
La Tunisie peut compter sur l’avantage de la présence sur son sol d’importants
équipementiers de l’automobile et de l’électricité:
• VALÉO • FAURECIA • AUTOLIV • LÉONI • MGI COUTIER
• BOSH • JOHNSON CONTROL • SAGEM et d’autres.
4. Plasturgie en Tunisie
4.2 Présence des principaux équipementiers
Les entreprises à capitaux étrangers réussissent fort bien.
Le développement de leur chiffre d’affaires a conduit plusieurs entreprises
européennes à effectuer des projets d’extension.
La Tunisie peut compter sur l’avantage de la présence sur son sol d’importants
équipementiers de l’automobile et de l’électricité:
• VALÉO • FAURECIA • AUTOLIV • LÉONI • MGI COUTIER
• BOSH • JOHNSON CONTROL • SAGEM et d’autres.
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4. Plasturgie en Tunisie
4.3 Ressources humaines compétitives, flexibles et créatives
A cet égard, la plasturgie tunisienne fournit les efforts nécessaires pour se porter
au niveau des meilleurs, comme en témoigne l’amélioration continue du taux
d’encadrement de la profession, lequel est actuellement de 16 % et passera à 18
% en 2005.
La main d’œuvre de qualité a une aptitude croissante à maîtriser les
processus complexes des productions de produits plastiques.
4. Plasturgie en Tunisie
4.3 Ressources humaines compétitives, flexibles et créatives
A cet égard, la plasturgie tunisienne fournit les efforts nécessaires pour se porter
au niveau des meilleurs, comme en témoigne l’amélioration continue du taux
d’encadrement de la profession, lequel est actuellement de 16 % et passera à 18
% en 2005.
La main d’œuvre de qualité a une aptitude croissante à maîtriser les
processus complexes des productions de produits plastiques.
Tableau 2 - Coûts de la main
d’oeuvre en Euro
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4. Plasturgie en Tunisie
4.4 OBJECTIFS 2005-2010
Les principaux objectifs quantitatifs au cours de la prochaine décennie
sont :
• un niveau de production s’élevant à 340 mille tonnes en 2010 ;
• un taux de croissance de 15% pour les exportations et de
3% pour les importations ;
• un taux de renouvellement des équipements de 70% en 2005 et de
100% en 2010 ;
• la mise à niveau de 150 entreprises en 2005 et de 200 en 2010
• et la certification de 60 entreprises en 2005 et de 100 en 2010.
4. Plasturgie en Tunisie
4.4 OBJECTIFS 2005-2010
Les principaux objectifs quantitatifs au cours de la prochaine décennie
sont :
• un niveau de production s’élevant à 340 mille tonnes en 2010 ;
• un taux de croissance de 15% pour les exportations et de
3% pour les importations ;
• un taux de renouvellement des équipements de 70% en 2005 et de
100% en 2010 ;
• la mise à niveau de 150 entreprises en 2005 et de 200 en 2010
• et la certification de 60 entreprises en 2005 et de 100 en 2010.
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5. 5. Domaine d’utilisationDomaine d’utilisation Comme pour l’acier, on retrouve ces matériaux dans tous les secteurs d’activité : • automobile, ferroviaire, constructions navale et aéronautique, • électricité-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 connaissons, n’existeraient pas sans ces matériaux qui, grâce à leurs propriétés isolantes, ont permis leur développement et leur miniaturisation.
5. 5. Domaine d’utilisationDomaine d’utilisation Comme pour l’acier, on retrouve ces matériaux dans tous les secteurs d’activité : • automobile, ferroviaire, constructions navale et aéronautique, • électricité-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 connaissons, n’existeraient pas sans ces matériaux qui, grâce à leurs propriétés isolantes, ont permis leur développement et leur miniaturisation.
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6. 6. Origine et composition des MP
6.1 Origine des matières plastiques
•Matières minérales : pétrole, gaz, charbon, calcaire, sel, sable, etc. •Matières animales : lait , etc. •Matières végétales : bois, coton, alcool, etc.
6. 6. Origine et composition des MP
6.1 Origine des matières plastiques
•Matières minérales : pétrole, gaz, charbon, calcaire, sel, sable, etc. •Matières animales : lait , etc. •Matières végétales : bois, coton, alcool, etc.
Figure 1- Matières de base des matières plastiques
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6.2 Structure
• La production des monomères et des polymères est difficilement dissociable de
l'industrie chimique ou pétrolière (figure 2), et la profession 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 chauffage (figure 3).
6.2 Structure
• La production des monomères et des polymères est difficilement dissociable de
l'industrie chimique ou pétrolière (figure 2), et la profession 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 chauffage (figure 3).
Figure 2 – Cycle pétrole-plastique
Figure 3 – Consommation
du pétrole en France
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6.3Composition générale
En plus de la résine, les additifs et adjuvants sont là pour
améliorer
les propriétés chimiques et physiques du matériau,
notamment la résistance aux chocs, la couleur, la
plasticité, la résistance au vieillissement, etc.
la résine de base.
les adjuvants et additifs.
………………… : en général liquides ou visqueux,
permettent de rendre la résine souple et élastique.
…................... : facilitent le moulage.
……………….. : donnent la couleur du plastique.
…………………… : retardent la transformation du
plastique, résistance aux ultraviolets (sels métalliques
de plomb, étain, baryum, sodium, etc).
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6.3 Composition générale les adjuvants et additifs.
………………………………: diminuent le coût, augmentent
la résistance mécanique (marques kevlar et teflon).
charges minérales : amiante, graphite, silice, fibre
de verre, mica, etc.
charges organiques : farine de bois, fibres
naturelles ou synthétiques, etc.
………………………… : s'oppose au dépôts de poussières
en rendant le plastique conducteur en surface.
….................... : résistant aux micro-organismes,
asepsie.
……………………: retardant la propagation des flammes.
23
6.4 Présentation, mise en forme
En tant que matière première le matériau plastique est commercialisé sous différentes formes :
résine pâteuse.
résine liquide.
……………….
billes.
……………...
mousse. profilés, stratifiés.
plaques, blocs, feuilles.
……………., fils.
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7. Structures professionnelles
La figure 2 résume la filière de
l’activité « plastiques ». Elle comporte
essentiellement cinq types d’intervenants :
— les ………………………….………………. de base
(poudres, granulés, résines) ou de semi-produits ;
— les ………………………… …………………… ou de matériels périphériques destinés à la transformation ;
— les ………………………., qui réalisent les moules, filières, outillages et les modèles ;
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7. Structures professionnelles
La figure 2 résume la filièrede l’activité « plastiques ».Elle comporte
essentiellement cinq types d’intervenants :
— les transformateurs qui fabriquent les produits finis destinés aux utilisateurs à partir des polymères et des matériels approvisionnés auprès des précédents ;
— les récupérateurs et régénérateurs qui recyclent les chutes et les déchets
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Domaine Polymères Applications
Sports ABS Planches à voiles
Polyester …………………………………………..
PC Casque de protection
PU Crosses de fusil de chasses
Elastomères ………………………………………, masque
8. Domaines et applications des polymères
CASQUE DE PROTECTION AVEC VISIÈRE OU ÉCRAN GRILLAGÉ
Masque Conf. à la norme EN 136. En élastomère bleu Oculaire en PC Visibilité sans distorsion Système de bandes 5 points Bandes pour les tempes et la nuque fixées sur la monture ; en cas de...
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Domaine Polymères Applications
Photo - Cinéma ABS, PC Carcasses d’appareil photo
PS Magasin de bobines pour film
Musique PC ……………………………..(CD-ROM) et DVD
PET Bande magnétophone
8. Domaines et applications des polymères
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Domaine Polymères Applications
Bagagerie ABS Bagage rigide haut de gamme
PP Bagage rigide bas de gamme
PA, PET Bagage souple
8. Domaines et applications des polymères
case rigide en ABS
Valises rigides ABS
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Domaine Polymères Applications
Médecine PC ……………………………………….
PC biberons pour bébés
PVC ………………………………… et à urine
Construction PVC canalisations d'eau
PVC revêtements de sols
PU Mastics d’étanchéité
8. Domaines et applications des polymères
PVC_canalisation
Sol en PVC
PU
Double écran ventilé en polycarbonate
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Domaine Polymères Applications
Automobile PC blocs optiques
PU volant, pare-chocs
8. Domaines et applications des polymères
PC
VOLANT en POLYURETHANE
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Thermoplastiques
Code ISO
Noms commerciaux Polymère de base
PMMA Altuglas, Oroglas, Perspex, Plex, ……………… Polyméthacrylate de méthyle
ABS Cycolac, Lustran, Novodur, Polyflam, Polyman Acrylonitrile butadiène styrène
PTFE Ertaflon, Fluon, Hostaflon, Soreflon, …………., Voltalef
Polytétrafluoréthylène
PVC Darvic, Duraform, Hostalit, Lacovyl, Lucalor, Nakan,
Polychlorure de vinyle
PA Akulon, Altech, Bergamid, Capron, Cristamid, ………………..,
Polyamide
POM Bergaform, Celcon, Delrin, Hostaform, Ultraform Polyoxyméthylène
9. Principaux plastiques
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Thermoplastiques
Code ISO
Noms commerciaux Polymère de base
PE Hostalen, Lactène, Lupolen, Stamylan, Supralen, Eltex
Polyéthylène
PP Appryl, Hostalen, Moplen, Polyflam Polypropylène
PC Apec, Lexan, Makrolon, Panlite, Plaslube, Polyman
Polycarbonate
Thermodurcissables
PF ……………………., Celeron, Tufnol Phénoplaste
EP Araldite, Delrin, Devcon, Epikote Epoxydes
UP Céloron, ……………….. Polyester
PUR Baydur, Bayflex, Baygal, Lycra, Spandex Polyuréthane
9. Principaux plastiques
33
34
MONOFILAMENTS
porte monnaie‑
Préformes et Bouteilles
Emballage en RPET
Sac photo
35
36
TD I Introduction et généralités sur les Matières plastiques
Exercice 11.Répondre par vrai ou faux :
Les matières plastiques ont réussi à acquérir une place de choix dans la
construction automobile, constituant environ 30 % du poids d’une voiture.Depuis 1990, la demande mondiale de matières plastiques affiche une
croissance annuelle moyenne de 5,5 %Cette tendance se poursuivra jusqu’en 2015 à un taux annuel de croissance
d’environ 5 %.La croissance annuelle moyenne des matières plastiques est de 9 % en
Tunisie.Parmi les principaux objectifs quantitatifs au cours de la prochaine décennie
(Tunisie) sont :
• un taux de croissance de 3% pour les exportations et de 15% pour les
importations ;Parmi les principaux objectifs quantitatifs au cours de la prochaine décennie
(Tunisie) sont :
• la certification de 60 entreprises en 2005 et de 100 en 2010.
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Exercice 2Exercice 2
1.Déterminer les matières de base de ces polymères [colorer les traits sur
le schéma des matières de base :
Polychlorure de vinyle (PVC) : ……………………………………….….…….…….…………………………………
Polypropylène (PP) : ………………………………………………….….…….………………..……………………….
Acétate de cellulose (CA) : …………………………………………….….…….…….……….………………………
Silicone (SI) : …………………………………………….….…….…….………………………………………………….
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Exercice 3
1. En plus de la résine, les additifs et adjuvants sont la pour améliorer les
propriétés du matériau. Relier par une flèche.
plastifiants donnent la couleur du plastique.
lubrifiants facilitent le moulage
pigments en général liquides ou visqueux, permettent de rendre la résine souple et élastique.
stabilisants diminuent le coût, augmentent la résistance mécanique (marques kevlar et téflon).
charges ou renforts
retardent la transformation du plastique, résistance aux ultraviolets (sels métalliques de plomb, étain, baryum, sodium, etc).
anti-statique s'oppose aux dépôts de poussières en rendant le plastique conducteur en surface.
ignifugeant retardant la propagation des flammes.
fongicide résistant aux micro-organismes, asepsie.
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Exercice 4Exercice 41.1. Relier par une flèche chaque matière par son nom commercial le Relier par une flèche chaque matière par son nom commercial le
plus employé ;plus employé ;
Polymères Noms commercia
ux
PMMA : Polyméthacrylate de méthyle
Bakélite
PA : Polyamide Plexiglas
PF : Phénoplaste Téflon
PTFE : Polytétrafluoréthylène Nylon
40
