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Institut national de recherche et de sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles
30, rue Olivier-Noyer 75680 Paris cedex 14
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Édition INRS ED 638
3 ème édition
• réimpression octobre 2006
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1000 ex.
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ISBN 2-85599-442-X
Matières plastiques
& adjuvants hygiène et sécurité
g
L’Institut national de recherche et de sécurité (INRS)
Dans le domaine de la prévention des risques professionnels, l’INRS est un organisme scientifique et technique qui travaille, au plan institutionnel, avec la CNAMTS, les CRAM-CGSS et plus ponctuellement pour les services de l’État ainsi que pour tout autre organisme s’occupant de prévention des risques professionnels.
Il développe un ensemble de savoir-faire pluridisciplinaires qu’il met à la disposition de tous ceux qui, en entreprise, sont chargés de la prévention : chef d’entreprise, médecin du travail,
CHSCT, salariés. Face à la complexité des problèmes, l’Institut dispose de compétences scientifiques, techniques et médicales couvrant une très grande variété de disciplines, toutes au service de la maîtrise des risques professionnels.
Ainsi, l’INRS élabore et diffuse des documents intéressant l’hygiène et la sécurité du travail : publications (périodiques ou non), affiches, audiovisuels, site Internet… Les publications de l’INRS sont distribuées par les CRAM.
Pour les obtenir, adressez-vous au service prévention de la Caisse régionale ou de la Caisse générale de votre circonscription, dont l’adresse est mentionnée en fin de brochure.
L’INRS est une association sans but lucratif (loi 1901) constituée sous l’égide de la CNAMTS et soumise au contrôle financier de l’État.
Géré par un conseil d’administration constitué à parité d’un collège représentant les employeurs et d’un collège représentant les salariés, il est présidé alternativement par un représentant de chacun des deux collèges. Son financement est assuré en quasi- totalité par le Fonds national de prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles.
Les Caisses régionales d’assurance maladie (CRAM) etCaisses générales de sécurité sociale (CGSS)
Les Caisses régionales d’assurance maladie et les Caisses générales de sécurité sociale disposent, pour participer
à la diminution des risques professionnels dans leur région, d’un service prévention composé d’ingénieurs-conseils et de contrôleurs de sécurité. Spécifiquement formés aux disciplines de la prévention des risques professionnels et s’appuyant sur l’expérience quotidienne de l’entreprise, ils sont en mesure de conseiller et, sous certaines conditions, de soutenir les acteurs de l’entreprise (direction, médecin du travail,
CHSCT, etc.) dans la mise en œuvre des démarches et outils de prévention les mieux adaptés à chaque situation.
Ils assurent la mise à disposition de tous les documents édités par l’INRS.
Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l’INRS, de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite.
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95527 001-2 4/10/06 18:04 Page 1
Matières plastiques
& adjuvants hygiène et sécurité
R. Farhi
C. Morel
J. Chéron
INRS avec la participation du Centre d’étude des matières plastiques
ED 638 octobre 2006
SOMMAIRE
INTRODUCTION .............................................................................
Pages
7
A. — GÉNÉRALITÉS ........................................................................ 9
I. DÉFINITIONS ........................................................................... 11
Polymérisation - polycondensation - polyaddition .................. 11
II. CLASSIFICATION DES MATIÈRES PLASTIQUES .................. 13
1. Thermoplastiques et thermodurcissables .......................... 13
3. Principales familles de matières plastiques ....................... 15
4. Principales abréviations normalisées ................................. 16
III. COMPOSANTS AUXILIAIRES ................................................. 17
1. 18
2. Charges et renforts ............................................................
3. Pigments et colorants ........................................................
20
21
IV.
MÉTHODES DE TRANSFORMATION .....................................
31
1. Mise en œuvre des thermodurcissables ............................
5. Nettoyage des outillages ...................................................
31
2. Mise en œuvre des thermoplastiques ................................ 32
3. Mise en œuvre des matériaux allégés et des mousses ..... 33
4. Transformation des demi-produits ..................................... 34
34
V. RISQUES ET MESURES GÉNÉRALES DE PRÉVENTION ..... 35
1. Résines et mélanges prêts à l’emploi ...................................... 35
2. Risques au cours de la mise en œuvre .................................... 35
3. Les matières plastiques et l’incendie ....................................... 38
VI. ÉLIMINATION DES DÉCHETS ................................................. 41
3
Pages
B. — MONOGRAPHIES ...................................................................
43
I. THERMOPLASTIQUES
1. 45
2. Polyvinyliques : Polychlorure de vinyle et copolymère
(chlorure de vinyle/acétate de vinyle) ou polyacétochlorure de vinyle ..................... 54
Polyacétate de vinyle ............................... 65
Polychlorure de vinylidène ....................... 69
Polybutyral et polyformal de vinyle .......... 74
3. Polystyréniques : Polystyrène-standard, polystyrène-choc
Copolymères ABS, SAN, MBS, SBS et polyméthacryliques : Polyméthacrylate de méthyle ......... 90
Polyacrylonitrile et copolymères .... 96
7. Cellulosiques : Acétate de cellulose .................................. 110
Nitrate de cellulose ................................... 115
8. Polyesters linéaires : Polyéthylène téréphtalate et polybutylène téréphtalate ........... 120
Polychlorotrifl uoréthylène ................... 130
Polyfl uorure de vinylidène ................... 134
10. Polyacétals : Polyoxyméthylène et copolymères ............... 138
12. Polysulfure de phénylène ................................................... 145
4
II. THERMODURCISSABLES
1. Polyesters réticulés à partir de polyesters insaturés, appelés couramment polyesters insaturés ........................ 153
2. Phénoplastes : Phénol-formaldéhyde ................................ 160
Pages
3. Aminoplastes : Urée-formaldéhyde .................................. 167
C. — TABLEAU ................................................................................
205
Caractéristiques des divers produits entrants dans la composition des matières plastiques ou pouvant se dégager lors de leur mise en œuvre ou en cas de dégradation thermique ........ 206
D. — INDEX ALPHABÉTIQUE DES NOMS COMMERCIAUX ......... 215
E. — BIBLIOGRAPHIE ..................................................................... 223
5
INTRODUCTION À LA PREMIÈRE ÉDITION
Cette brochure est destinée à tous ceux qui, à divers titres, ont à connaître des problèmes d’hygiène et de sécurité dans l’industrie de
TRANSFORMATION des matières plastiques. Elle a été conçue de manière à rassembler les éléments, extrêmement dispersés, relatifs à leur composition et, partant, aux risques d’intoxication, d’infl ammation et d’explosion découlant de leur emploi.
Malgré notre désir de faire de cet ouvrage un instrument de travail complet pour toute personne concernée par la sécurité dans l’industrie des matières plastiques, nous avons été conduits à en limiter l’étendue.
C’est ainsi que nous avons délibérément ignoré les risques particuliers
à l’industrie de synthèse des matières plastiques ainsi que ceux afférents aux machines et matériels utilisés.
Dans le premier cas, nous avons considéré que les risques à aborder
étaient ceux de la grande industrie chimique et, par conséquent, très différents des risques que l’on rencontre dans l’industrie de transformation. En ce qui concerne les machines et matériels mis en œuvre, il est conseillé de se reporter aux brochures citées dans la bibliographie (référence 62)
Nous n’avons pas traité de certains produits comme les caoutchoucs synthétiques et naturels à l’exception des élastomères thermoplastiques.
Nous avons également passé sous silence les problèmes relatifs à certains processus de fabrication tels que l’élaboration des fi bres synthétiques.
De même, à l’exception de quelques mesures générales de prévention
à appliquer lors de la manipulation des résines et des adjuvants, l’aspect
MENTATION » n’ont pas été abordés. Cependant il a été fait référence dans le texte aux publications INRS portant sur la prévention chaque fois qu’elles existent.
commercialisés, il nous a été impossible d’établir une liste complète des matières plastiques. Nous nous sommes simplement efforcés d’être aussi complets que possible pour les produits français.
Dans cet ouvrage, chacune des matières plastiques est étudiée sous l’angle de ses « CARACTÉRISTIQUES », de sa « MISE EN ŒUVRE » et des
« RISQUES D’EMPLOI ».
Ces trois paragraphes nous renseignent respectivement sur :
— la nature des produits et adjuvants de base de la formulation ;
— les méthodes de transformation utilisées ;
7
— la nature des risques découlant de la composition de matière plastique, des méthodes de transformation et de la dégradation thermique au cours de la mise en œuvre et aux températures supérieures.
Ces informations sont complétées par un tableau en fi n de volume dans lequel le lecteur trouvera, pour divers composés chimiques cités dans le texte :
— des caractéristiques physiques : température d’ébullition ou de fusion, point d’éclair, limites d’explosivité ;
— la notation du numéro de la fi che toxicologique INRS relative à ce produit, si elle existe.
REMARQUES
CONCERNANT LA TROISIÈME ÉDITION
Cette brochure a été éditée pour la première fois en 1982. Dans cette troisième édition, les références aux textes réglementaires (valeurs limites, tableaux des maladies professionnelles, étiquetage…) n’ayant pas pu
être mises à jour, ont été supprimées. Il est seulement fait référence dans le tableau de la partie C aux fi ches toxicologiques, qui sont remises à jour régulièrement.
La liste des noms commerciaux n’a pas été réactualisée. Elle est laissée
à titre indicatif.
8
A. GÉNÉRALITÉS
I. – DÉFINITIONS.
PRÉPARATION DES COMPOSÉS
MACROMOLÉCULAIRES
Les matières plastiques ou « plastiques » sont constitués d’une résine appelée « polymère » additionnée ou non de composants auxiliaires.
Dans la synthèse de cette résine, le produit de base mis en œuvre par les producteurs est appelé « monomère ». C’est une molécule simple de faible poids moléculaire généralement inférieur à 100.
polymère. C’est une molécule géante de haut poids moléculaire constituée par l’enchaînement, linéaire ou spatial, d’un grand nombre de petites molécules.
CH
2
Ainsi, le polyéthylène est obtenu à partir de l’éthylène. (C
= CH
2
2
H
4
ou
), un gaz de poids moléculaire 28. L’assemblage suivant un processus bien défi ni d’un grand nombre de molécules d’éthylène soit n molécules conduit au polyéthylène, un solide poids moléculaire pouvant aller de 10 000 à 4 000 000 qui peut se schématiser de la manière suivante :
Les éléments constituant les principales macromolécules sont le carbone
C, l’hydrogène H, souvent l’oxygène O, le chlore Cl, l’azote N, parfois le fl uor
F, le souffre S, le silicium Si, etc.
Les macromolécules organiques ou organo-minérales (silicones) sont le plus souvent des produits de synthèse mais il en existe d’origine naturelle, la cellulose par exemple.
Les réactions chimiques mises en jeu dans la synthèse des macromolécules peuvent être de trois types : polymérisation – polycondensation – polyaddition.
Polymérisation.
C’est une réaction sans résidus qui, par soudure bout à bout des motifs monomères, mène aux polymères à chaîne plus ou moins longue ; les cas types de polymérisation sont ceux des monomères à double liaison
éthylénique tels que l’éthylène, le chlorure de vinyle et en général de tous les dérivés vinyliques.
Pour l’éthylène, la réaction peut s’exprimer :
11
R étant un radical organique plus ou moins complexe : — CH
3
— Cl (polychlorure de vinyle), — C
6
H
5
(polystyrène), etc.
(polypropylène),
Les polymères obtenus à partir d’un seul monomère sont également appelés homopolymères.
Lorsqu’on fait réagir plusieurs monomères différents A et B par exemple, la réaction est dite de copolymérisation. Les copolymères peuvent être de quatre types :
— alternés A – B – A – B – A
(pas de produits commerciaux) ;
— statistiques A – B – A – A –B – B – B – A
(exemples : poly (styrène/acrylonitrile) SAN, poly (éthylène/propylène), etc. ;
— séquencés A – A – A – A – B – B – B
(exemples : poly (styrène/butadiène/styrène) SBS, etc.) ;
— greffés A – A – A – A
(exemples : poly (styrène/butadiène/acrylonitrile), ABS, etc.).
Les copolymères ont des propriétés qui peuvent être intermédiaires de celles des homopolymères correspondants.
Polycondensation.
Des molécules comportant deux ou plusieurs fonctions susceptibles de réagir entre elles peuvent s’associer en chaînes, avec élimination de petites molécules : eau, ammoniac, anhydride carbonique, hydracides, etc.
L’exemple le plus typique et le plus cité est celui qui mène à l’obtention des polyamides :
— à partir de molécules différentes :
— à partir de molécules identiques :
Les phénoplastes sont également obtenus par réaction de polycondensation du formol avec le phénol, les aminoplastes par polycondensation du formol avec l’urée ou la mélamine.
12
Polyaddition.
C’est une réaction d’addition de molécules différentes sans élimination de petites molécules comme dans les polycondensations. Ce type de réaction est peu courant dans la chimie actuelle des polymères.
Théoriquement, les polyuréthannes sont obtenus par réaction d’addition d’isocyanates et d’alcools :
Nota :
Dans ces trois types de réaction, la valeur de n est très variable. La macromolécule ne se termine pas par une valence libre mais par :
— un atome d’hydrogène ou un radical saturé pour les polymérisations ;
— un groupe réactif (acide, isocyanate…) pour les polycondensations et les polyadditions.
II. – CLASSIFICATION DES MATIÈRES PLASTIQUES
1. – THERMOPLASTIQUES ET THERMODURCISSABLES
Le développement extrêmement rapide de l’industrie des matières plastiques et la prolifération des composés macromoléculaires ne permettent pas une classifi cation nette et précise de ces matériaux. Tout classement est incomplet et aucun n’englobe dans un ensemble de catégories défi nies, toute la gamme des produits connus sous le nom de matières plastiques.
La classifi cation fondée sur la distinction entre résines THERMO-
PLASTIQUES et résines THERMORIGIDES, communément appelées thermodurcissables, correspond assez bien aux réalités industrielles ; en effet les propriétés et les méthodes de mise en œuvre qui les concernent respectivement sont différentes.
Les composés THERMOPLASTIQUES sont pour la plupart constitués des enchaînements « unidimensionnels », résultant de l’association de molécules simples. L’exemple type est celui des dérivés polyvinyliques.
Par chauffage et par refroidissement successifs, on peut modifi er l’état physique et la viscosité des matières thermoplastiques, de façon réversible.
Leur mise en œuvre est fondée sur cette propriété.
13
Les composés THERMORIGIDES sont constitués par des macro- molécules s’étendant dans les trois directions de l’espace, d’autant plus rigides que le réseau tridimensionnel est plus dense.
Il existe deux procédés de fabrication des résines thermorigides :
— polycondensation de molécules, dont l’une possède plus de deux sites réactifs : l’exemple type est celui des résines formophénoliques ;
— réticulation de macromolécules linéaires sous l’infl uence de catalyseurs ou de durcisseurs, par création de ponts entre les chaînes linéaires ; deux exemples peuvent être cités :
• polyesters réticulés avec du styrène ou du méthacrylate de méthyle (par ouverture des doubles liaisons de la chaîne insaturée de départ) ;
• polyépoxydes réticulés avec des amines ou des anhydrides d’acide
(par ouverture de la liaison « époxy » du produit de départ).
Dans les deux cas, la phase fi nale de la réticulation ou de la polycondensation tridimensionnelle coïncide avec la mise en œuvre de la résine : sous l’action conjuguée du catalyseur et de l’élévation de température, la résine, initialement poudre à mouler fusible, résine liquide ou solution, se transforme chimiquement en un objet fi ni infusible et insoluble. La forme et la rigidité ainsi acquises par la matière pendant la mise en œuvre ne peuvent plus être modifi ées par la suite de façon réversible.
Il serait souhaitable d’utiliser deux vocables distincts « thermodur-
cissable » pour désigner l’état initial fusible et soluble, « thermorigide » ou
« thermodurci » pour désigner l’état fi nal infusible insoluble.
Néanmoins, dans ce qui suit, nous utiliserons le terme unique « matières thermodurcissables » car il est employé dans l’industrie et consacré par l’usage, pour désigner cette classe de produits.
2. – ÉLASTOMÈRES THERMOPLASTIQUES
D’autre part, ainsi que nous l’avons précisé dans l’introduction, les
ÉLASTOMÈRES THERMOPLASTIQUES, produits intermédiaires entre les caoutchoucs et les matières thermoplastiques, sont cités dans cet ouvrage.
Étant donné qu’ils se trouvent disséminés dans les différentes monographies concernées de la deuxième partie, nous les défi nissons ici rapidement [45].
Ce sont des matériaux qui possèdent des propriétés élastomériques mais qui sont mis en œuvre comme les thermoplastiques c’est-à-dire sans opération de réticulation par le soufre ou d’autres composés. On peut les classer en quatre grandes familles :
Les élastomères à base de polystyrène : ce sont des copolymères le plus souvent triséquencés de styrène et de butadiène (SBS), de styrène et d’isoprène (SIS), ou de styrène et d’une polyoléfi ne ; dans ce dernier cas la séquence paraffi nique est généralement obtenue à partir d’un SBS par hydrogénation de la séquence centrale. Ils sont cités dans le chapitre
« Copolymères styréniques ».
Les élastomères de polyesters : il s’agit de copolymères multiséquencés constitués de zones rigides de polyesters (polybutylène téréphtalate) et de zones souples de polyéthers (polytétraméthylène étherglycol notamment). Ils sont cités dans le chapitre « Polyesters linéaires ».
14
Les élastomères à base de polypropylène : ce sont des mélanges caoutchouc EPDM (éthylène-propylène-diène monomère) ou EPM (éthylènepropylène monomère). Ils sont cités dans le chapitre « Polypropylène ».
Les élastomères polyuréthannes : ils sont constitués de séquences souples de polyéthers ou polyesters diols macromoléculaires et de séquences rigides de polyuréthannes obtenus par réaction classique de diisocyanates avec des diols simples et sont cités dans le chapitre « Polyuréthannes ».
3. – PRINCIPALES FAMILLES DE MATIÈRES PLASTIQUES TRAITÉES
DANS CET OUVRAGE
— THERMOPLASTIQUES
Polyoléfi nes : Polyéthylène
Polypropylène
Polyvinyliques : Polychlorure de vinyle et copolymère (Chlorure de vinyle/ acétate de vinyle) ou polyacétochlorure de vinyle.
Polyacétate de vinyle
Polychlorure de vinylidène
Polybutyral et polyformal de vinyle
Polystyréniques : Polystyrène - standard, polystyrène - choc et polystyrène
- chaleur
Copolymères ABS, SAN, MBS, SBS et SIS
Polyacryliques et Polyméthacryliques :
Polyméthacrylate de méthyle
Polyacrylonitrile et copolymères
Polyoxyphénylène
Polyacétals : Polyoxyméthylène ou polyformaldéhyde et copolymères
Polyamides : PA 6, PA 11, PA 12, PA 6-6, PA 6-10
Polycarbonates
Polyesters linéaires : Polyéthylène téréphtalate
Cellulosiques : Acétate de cellulose
Nitrate de cellulose
Polyfl uoréthènes ou Polymères fl uorés :
Polychlorotrifl uoréthylène
Polyfl uorure de vinylidène
Polytétrafl uoréthylène
Polysulfones
Polysulfure de phénylène
— THERMODURCISSABLES
Phénoplastes : Phénol-formaldéhyde
Aminoplastes : Urée-formaldéhyde
Mélamine-formaldéhyde
Polyesters réticulés à partir de polyesters insaturés (couramment appelés polyesters insaturés)
Polyuréthannes
Polyépoxydes (résines époxydiques)
15
Silicones (polyorganosiloxanes)
Alkydes modifi és aux huiles (oléo-glycérophtaliques)
Polyimides
Les principales familles citées, thermoplastiques d’une part, thermodurcissables d’autre part, sont classées suivant leur importance commerciale décroissante (tonnage produit ou consommé).
Ce tableau n’est pas complet, car il n’est traité dans cet ouvrage que des matières plastiques les plus usuelles. Certaines familles de produits, cellulosiques et polyoléfi nes par exemple, ne sont représentées dans cette classifi cation, que par les produits les plus utilisés dans l’industrie.
D’autres familles (polyuréthannes, polyimides…) ne sont citées que dans les
« thermodurcissables » alors qu’elles comprennent également des produits thermoplastiques (les risques sont généralement identiques).
4. – PRINCIPALES ABRÉVIATIONS NORMALISÉES DES MATIÈRES
PLASTIQUES*[38]
CA Acétate de cellulose
EP Polyépoxydes
MF Mélamine-Formaldéhyde
PA Polyamides
PAN Polyacrylonitrile
PC Polycarbonates
PCTFE Polychlorotrifl uoroéthylène
PE Polyéthylène
PEOX Polyoxyéthylène
PF Phénol-formaldéhyde
PMP Polyméthylpentène
POM Polyoxyméthylène
PP Polypropylène
PPO Polyoxyphénylène
PROX Polyoxypropylène
PS Polystyrène
PTFE Polytétrafl uoroéthylène
PUR Polyuréthannes
PVAC Polyacétate de vinyle
PVB Polybutyral vinyle
PVCC Polychlorure de vinyle chloré ou surchloré
PVDC Polychlorure de vinylidène
PVDF Polyfl uorure de vinylidène
PVF Polyfl uorure de vinyle
SI Silicones
UF Urée-formaldéhyde
UP Polyènester - Polyester insaturé
16 de PBTP…)
COPOLYMÈRES
On sépare, d’après la norme NFT 50-050 (38), les différents monomères associés dans la réaction de copolymérisation par des traits obliques. Mais ceux-ci sont le plus souvent omis dans les symboles usuels :
ABS ou A/B/S Poly (acrylonitrile/butadiène/styrène)
MBS ou M/B/S Poly (styrène/butadiène/méthacrylate de méthyle)
VDC/VC Poly (chlorure de vinylidène/chlorure de vinyle)
SAN ou S/AN Poly (styrène/acrylonitrile)
(acéto-chlorure de vinyle)
III. – COMPOSANTS AUXILIAIRES
[1] [3] [61]
Dans de nombreux cas et plus particulièrement en ce qui concerne les thermoplastiques, la matière brute ne pourrait être exploitée sans l’adjonction de certains constituants dont le rôle consiste soit à conférer des caractéristiques particulières aux produits fi nis, soit à permettre la transformation de la matière plastique, soit encore à en abaisser le prix de revient.
Parfois, pour les thermodurcissables notamment, des produits sont nécessaires pour amorcer ou catalyser les réactions de polycondensation ou pour provoquer la réticulation.
Suivant les cas, on ajoute :
— des charges et agents de renfort ;
— des colorants et pigments ;
— des catalyseurs et des durcisseurs ; fongicides.
Tous ces produits constituent une gamme variée de composés chimiques. Suivant leur nature et leur rôle, ils ont une action chimique, physique ou physico-chimique au sein du polymère.
Leur importance respective dans les résines est très variable, suivant la nature du composant auxiliaire et la résine considérée. Leur concentration peut aller de quelques ‰ à plus de 100 % du poids de la résine de base. On peut distinguer les adjuvants introduits en faible pourcentage qui n’infl uencent pas les propriétés fi nales et les additifs, souvent en forte proportion, qui peuvent changer les caractéristiques des produits (plastifi ants, charges, renforts, etc.).
Dans ce qui suit, nous aborderons successivement les grandes familles de composants auxiliaires, pour défi nir leur rôle, leur nature chimique, leur toxicité et donner quelques règles générales de sécurité pour leur utilisation.
17
En ce qui concerne les composants auxiliaires ajoutés aux matières plastiques à usage alimentaire, on se reportera utilement aux ouvrages de M.
LEFAUX, cités en référence 3 et 13.
1. – PLASTIFIANTS
Les plastifi ants sont des substances de faible volatilité que l’on ajoute à certaines résines en vue de modifi er principalement leurs propriétés plastiques et élastiques sans changer leur nature chimique.
Les plastifi ants sont des composés liquides ou solides, polymérisés ou non, de faible poids moléculaire (200 à 400). Ils peuvent entrer jusqu’à plus de 100 % en poids de résine dans la composition d’une matière plastique et permettent d’améliorer la souplesse du produit fi ni, sa tenue aux chocs et aux basses températures.
Les molécules du plastifi ant agissent en affaiblissant localement les forces de cohésion intermoléculaires et rendent ainsi possible le déplacement de segments de chaînes macromoléculaires les unes par rapport aux autres, ce qui a pour effet de diminuer la rigidité de l’édifi ce moléculaire.
Étant donné le nombre toujours élevé de produits utilisés pour la plastifi cation des résines, il est matériellement impossible de les passer tous en revue. Nous nous contenterons d’énumérer les familles de produits les plus utilisés, en distinguant plastifi ants primaires et plastifi ants secondaires, utilisés en association avec les premiers pour en modifi er les propriétés et diminuer les prix de revient.
a) Plastifi ants primaires.
— Les phtalates.
Ce sont des plastifi ants très utilisés pour les résines polyvinyliques et cellulosiques. Ils peuvent être légèrement irritants pour la peau et les muqueuses.
— Les adipates et les sébaçates.
Ce sont des produits relativement peu nocifs, très employés pour la fabrication des résines vinyliques et cellulosiques, en particulier dans les applications nécessitant une bonne souplesse à froid.
— Les huiles époxydées (de lin et de soja), assez nocives par ingestion [3], sont à la fois de bons plastifi ants et des stabilisants des résines. Elles sont parfois allergisantes.
— Les plastifi ants polyesters.
Ces plastifi ants polymères : polysuccinate, polyadipate et polysébaçate d’éthylène glycol de poids moléculaire 1 000 environ présentent l’avantage d’être peu nocifs, de ne pas migrer, ni exsuder et d’être peu extraits par l’huile.
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— Les phosphates.
Ce sont des esters de l’acide phosphorique qui, outre leur pouvoir plastifi ant, offrent des propriétés appréciables d’ignifugation. Ils sont compatibles avec une gamme étendue de résines synthétiques – polyvinyliques, cellulosiques, caoutchoucs synthétiques, polystyrène. Ce sont des produits généralement toxiques et, pour cette raison, ils ne peuvent être utilisés pour la confection de jouets ou d’emballages alimentaires. Les plus dangereux à ce point de vue sont les phosphates de tricrésyle et de triphényle.
— Les glycols et leurs dérivés.
Ils peuvent être employés avec les cellulosiques, la caséïne, les phénoplastes et les aminoplastes. Dans certains cas, on les utilise également avec les alcool et butyral polyvinyliques. Ils ont une nocivité par ingestion qui est importante pour le mono et le diéthylène glycol et moindre pour les polyéthylène glycols et les propylène glycols.
Parmi leurs dérivés, les éthers d’éthylène glycol sont irritants pour les yeux et les voies respiratoires. Les acétates correspondants sont nocifs par inhalation et contact cutané.
b) Plastifi ants secondaires.
— Les esters d’acides gras (stéréates, glycolates, salicylates, oléates).
Ils sont généralement peu nocifs. Certains d’entre eux peuvent avoir une action légèrement irritante sur la peau.
La nocivité des esters métalliques d’acide gras dépend de la nature du métal.
— Les dérivés organiques chlorés.
On les appelle aussi extendeurs car ce sont des produits peu compatibles avec les résines, qui ne peuvent être introduits qu’en quantité limitée dans les plastifi ants « vrais », de façon à en abaisser le prix, et à réduire l’infl ammabilité.
L’emploi des diphényles chlorés a été abandonné, en raison de la haute toxicité de ces produits, qui agissent principalement par contact cutané et par ingestion.
Les naphtalènes chlorés ont une toxicité moindre mais de même type.
Les paraffi nes chlorées, très peu volatiles, sont très faiblement nocives.
Certaines peuvent avoir un effet légèrement irritant.
— Les dérivés de l’acide toluènesulfonique.
Ils sont surtout utilisés avec les cellulosiques, mais également avec les résines phénol-formol et urée-formol. Ils exercent une action irritante sur les yeux et la peau.
En règle générale, l’incorporation du ou des plastifi ants à la résine de base sera effectuée avec les précautions visant à éviter tout risque d’inhalation de poussière ou de contact cutané au cours de la manipulation et du mélangeage.
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La plupart des plastifi ants sont susceptibles de migrer vers la surface de l’objet fi ni, de s’évaporer à l’air ou bien d’être extraits en partie par l’eau ou d’autres liquides en contact avec la matière plastique. C’est pourquoi, en raison de leur toxicité propre, leur utilisation dans les plastiques à usage alimentaire fait l’objet d’une réglementation précisant les produits autorisés et leur taux limite.
2. – CHARGES ET RENFORTS
Les charges sont des substances organiques ou minérales, végétales ou synthétiques qui, ajoutées aux résines, permettent d’en modifi er les propriétés physiques, thermiques, mécaniques et électriques ou simplement d’en abaisser le prix de revient.
Les propriétés ainsi conférées aux résines dépendent de la nature et de la forme de la charge utilisée (poudres, fi bres, fi laments, feuilles, petites billes…) ainsi que de la quantité ajoutée. Les charges minérales améliorent les propriétés électriques, la résistance à la chaleur et à l’humidité ; elles permettent également d’augmenter la densité de la matière à mouler et de diminuer le retrait.
D’une manière générale, les charges granulaires ont une faible interaction interfaciale avec la résine et se comportent comme un agent d’extension inerte qui remplace, par effet de masse, un certain volume de résine dans la composite. Ainsi les poudres et farines bon marché ont un intérêt économique évident. Elles réduisent le coût de l’opération de moulage, diminuent le retrait et améliorent l’aspect de surface et la résistance. Les plus utilisées sont : la farine de bois, les poudres de carbonate de calcium, de kaolin, d’argile, de mica, d’ardoise, le talc, la silice, la farine de diatomées, les sulfates de baryum et de calcium, l’alumine et d’autres poudres d’oxydes métalliques, les noirs de carbone, le graphite colloïdal, les déchets broyés de résines synthétiques.
Les charges fi breuses donnent lieu à une interaction importante entre leur surface et la matrice, ce qui explique leur rôle renforçant. On obtient ainsi une meilleure tenue aux chocs et une plus grande rigidité. Toutefois, ces produits peuvent entraîner une anisotropie* des propriétés mécaniques du matériau. Les plus couramment employées dans les matières plastiques sont : les fi bres de cellulose (chanvre, jute, ramie, coton et rayonne), certaines fi bres synthétiques, les fi bres d’amiante et surtout les fi bres de verre.
D’autres charges de renfort à haute performance sont apparues récemment, mais en raison de leur coût prohibitif, leur emploi reste limité
à certaines applications bien spécifi ques, dans l’industrie aérospatiale notamment. Il s’agit de fi bres de carbone, de graphite, de bore, de fi bres monocristallines de métaux appelées « whiskers », ainsi que de fi nes particules de métaux dont la manipulation présente des risques d’infl ammation spontanée et d’explosion par combustion dans l’air.
Incorporées dans la matière plastique, la plupart des charges sont inoffensives et ne migrent pas. Les dangers qu’elles présentent apparaissent au moment de leur incorporation dans la résine, ou lors d’opérations d’usinage :
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dangers découlant, soit de l’inhalation des poussières dégagées (amiante, silice, talc, oxydes de plomb, etc.), soit du contact direct avec l’épiderme
(fi bres de verre, d’amiante, fi bres de bois, etc.).
Les poussières « inertes » sans toxicité spécifi que, inhalées en quantité importante, sont nocives par effet de surcharge sur l’appareil pulmonaire.
L’inhalation de silice sous forme cristallisée (quartz, tridymite, cristobalite) peut provoquer la silicose. Par contre, la forme amorphe, qui constitue la majeure partie des silices ultra-fi nes (colloïdales), ne présente pas les mêmes risques. Il convient néanmoins d’en éviter l’inhalation massive.
Le talc et le kaolin peuvent contenir des quantités variables de silice cristallisée.
Les fi bres d’amiante sont responsables, d’une part, d’une fi brose pulmonaire, l’asbestose, d’autre part, de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
Les fi bres de verre sont particulièrement irritantes pour les voies respiratoires et la peau. Leur toxicité fait actuellement l’objet d’études.
Parmi les oxydes métalliques, les oxydes de plomb sont nocifs même
à faible dose à cause de leur caractère de poison cumulatif agissant sur les systèmes nerveux, digestif, sanguin et sur les reins.
3. – PIGMENTS ET COLORANTS
Les matières colorantes peuvent être classées en deux catégories :
— les colorants solubles, de nature organique, qui se dissolvent dans la résine, lui conservent sa transparence ou sa translucidité. Ce sont des mono ou des diazoïques portant des groupements – OH ou – NH
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, des amines d’anthraquinone, des bases de nigrosine ou d’induline, etc. Ils sont essentiellement utilisés pour les matières transparentes ;
— les pigments insolubles, qui colorent et opacifi ent la matière plastique.
Ils peuvent être minéraux (oxydes de sels métalliques de titane, plomb, chrome, manganèse, cobalt, cadmium, fer, etc.), organiques (azoïques et diazoïques copulés, certains colorants d’indanthrène, noirs d’aniline et de pétrole, etc.) ou mixtes (sels colorés d’acides organiques).
Les pigments et colorants sont ajoutés en quantité relativement faible, essentiellement au moment de l’incorporation où les produits purs sont manipulés. Les transformateurs peuvent recevoir les résines soit sous forme de « mélanges maîtres » dans lesquels les colorants et pigments sont déjà incorporés, soit sous forme de granulés colorés de façon homogène. Le risque concerne alors les fabricants de ces mélanges.
Il est impossible de préciser la toxicité de tous les colorants et pigments.
Parmi les pigments minéraux, les sels et oxydes métalliques sont les plus dangereux.
Les composés du plomb sont des produits nocifs à effet cumulatif agissant sur les systèmes nerveux, digestif, sanguin et sur les reins.
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Les chromates, les bichromates et en particulier le chromate de zinc, sont allergisants et irritants pour la peau, les yeux et les voies respiratoires.
Ils peuvent être à l’origine d’ulcérations cutanées et nasales et de dermites eczématiformes. Il en est de même pour l’anhydride chromique qui est particulièrement corrosif et pourrait avoir un rôle dans l’apparition de certains cancers du poumon.
Les sels de cobalt sont sensibilisants.
Les sels et oxydes de cadmium sont des produits nocifs à effet cumulatif, ils peuvent provoquer des troubles intestinaux, respiratoires, rénaux et métaboliques.
L’inhalation de poussières d’oxydes de fer peut entraîner une fi brose pulmonaire, la sidérose.
Les pigments et colorants organiques sont extrêmement nombreux.
Certains se sont révélés sensibilisants notamment parmi les azoïques, les anthraquinoniques et les phtalocyanines [35] [61]. Par ailleurs, ils peuvent contenir des résidus d’amines aromatiques ayant servi à leur fabrication
(benzidine notamment, qui est un cancérogène reconnu) [164].
4. – SOLVANTS
Parmi tous les produits chimiques que l’on peut rencontrer dans l’industrie des matières plastiques, les solvants sont, avec les monomères, les produits les plus dangereux, tant par leur action sur l’organisme (inhalation et contact cutané) que par les risques d’infl ammation et d’explosion des vapeurs qu’ils peuvent émettre parfois dès la température ambiante. Les risques qu’ils présentent concernent leur manipulation comme véhicule ou support des résines mais ne se retrouvent pas dans le produit fi ni.
En effet, les solvants sont principalement utilisés pour la mise en solution des polymères dans la préparation de peintures et vernis, de colles à base de résines synthétiques, dans l’enduction, l’imprégnation, et le revêtement d’objets divers, dans la confection de fi bres artifi cielles, etc., ainsi que pour le nettoyage de matériels divers.
Quoique de nature chimique très différente, les solvants ont, à quelques exceptions près, un certain nombre de propriétés communes :
— Presque tous les solvants industriels courants sont liposolubles et agissent, localement, par contact, sur l’enduit cutané lipoacide. La destruction de cet enduit conduit au dessèchement et à la fi ssuration de la peau. La
« défense » acide étant neutralisée, le développement microbien s’effectue plus particulièrement au niveau des fi ssurations. C’est le processus le plus fréquent d’apparition des dermites. Les manifestations cutanées de mécanisme allergique sont beaucoup plus rares, mais peuvent être favorisées.
— En outre, la plupart des solvants ont une action sur les organes riches en lipides : centres nerveux, foie, cortico-surrénales, moelle osseuse… Les solvants à bas point d’ébullition notamment, même en dehors de toute toxicité aiguë, peuvent être à l’origine de troubles nerveux (vertiges, céphalées, somnolence…) et digestifs (nausées, vomissements…) ;
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— À l’exception des composés halogénés, souvent ininfl ammables, qui présentent un risque de décomposition par pyrolyse avec formation de gaz toxiques (chlore, phosgène, acide chlorhydrique), tous les solvants sont infl ammables et explosibles en mélange avec l’air :
• températures d’ébullition de 40 à 200 °C environ ;
• tensions de vapeur de 1 à 400 mbar environ à 25 °C ;
• points d’éclair de – 20 °C à + 70 °C environ.
De nombreux solvants contiennent sous leur forme commerciale ou technique des impuretés qui rendent diffi cile l’appréciation exacte de leur toxicité. Les principales familles de solvants et leurs effets toxiques particuliers sont énumérés ci-après :
— Hydrocarbures benzéniques (benzène, toluène, xylènes…).
Le benzène, extrêmement dangereux, exerce une action toxique particulière sur les organes formateurs de cellules sanguines. La réglementation interdit d’employer des solvants en renfermant plus de 1 % en volume, autrement qu’en appareil clos en marche normale.
Le toluène et les xylènes sont nocifs par inhalation (action sur le système nerveux, le foie et les reins) et irritants pour la peau et les muqueuses.
méthane, dichloréthylènes, trichloréthylène, dichloréthanes, 1,1,1-trichloréthane, hydrocarbure chlorofl uorés…).
Ils sont en général irritants et nocifs par contact cutané et inhalation. Le tétrachlorure de carbone, toxique particulièrement dangereux en raison de son action sur les reins, n’est pratiquement utilisé qu’en circuit fermé.
La plupart sont ininfl ammables dans les conditions normales d’utilisation sauf les dichloréthanes, les dichloréthylènes et le chlorure de méthyle.
— Cétones (acétone, méthyléthylcétone, cyclohexanone, méthylbutylcétone, N-méthylpyrrolidone, isophorone…).
La cyclohexanone est nocive par inhalation ; certaines cétones sont suspectées de favoriser l’apparition de polynévrites (pour la méthylbutyl-
méthylpyrrolidone est irritante pour la peau et les muqueuses.
D’une manière générale, les cétones sont des produits relativement peu nocifs à faible concentration.
— Alcools (méthanol, éthanol, propanol, isopropanol…).
Le plus souvent irritants pour les muqueuses, ils sont peu dangereux à faible concentration à l’exception du méthanol toxique et du butanol nocif par inhalation.
— Esters (acétates de méthyle, d’éthyle, de propyle…).
Ils peuvent être irritants pour les muqueuses oculaires et respiratoires et narcotiques à forte concentration.
— Éthers de glycols ou cellosolves.
Irritants, ils peuvent être absorbés par la peau ; leur faible volatilité limite les risques d’intoxication par inhalation.
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— Autres solvants très utilisés.
• Le diméthylformamide (DMF), nocif par inhalation et contact cutané peut provoquer des gastrites avec retentissement hépatique. Le risque est limité par la faible volabilité.
• Le diméthylsulfoxyde (DMSO) est peu dangereux mais traverse rapidement la peau et peut favoriser la pénétration d’autres substances.
• Le tétrahydrofuranne, irritant des muqueuses oculaires et respiratoires peut être narcotique par inhalation. De plus, sous l’action de l’air et de la lumière il s’oxyde en donnant naissance à des peroxydes explosifs.
• Le sulfure de carbone, extrêmement infl ammable, est très toxique par inhalation.
Le tableau en fi n de volume résume les principales caractéristiques et effets nocifs de la plupart de ces solvants et indique les valeurs limites de concentration dans l’air préconisées par les hygiénistes américains. Il faut signaler que ces valeurs limites concernent le cas d’un seul polluant dans l’atmosphère.
La toxicité et l’infl ammabilité des solvants entraînent des risques qu’il serait imprudent de négliger. C’est pourquoi, des mesures très strictes de prévention et de protection ont été prévues par la réglementation. Il s’agit principalement de l’étiquetage des produits, de la captation et de l’évacuation des vapeurs qui sont susceptibles de se dégager au poste de travail, du port de vêtements de protection et de la surveillance médicale spéciale du personnel.
Dans tous les cas, il est utile de procéder à des contrôles d’atmosphère, soit périodiques, soit par sondage, au moyen par exemple d’appareils à réponse instantanée. En ce qui concerne le degré d’explosivité, on peut recourir à l’explosimètre.
5. – CATALYSEURS ET ACCÉLÉRATEURS*
D’après Sabatier, les « catalyseurs » sont des substances qui, sans subir de transformation visible, provoquent ou accélèrent les réactions.
Dans l’industrie d’élaboration des matières plastiques, certains catalyseurs répondent à cette défi nition. Il existe cependant un certain nombre de composés qui provoquent ou accélèrent les réactions, mais qui, en fait, ne sont pas des catalyseurs véritables car ils participent à la réaction ; on retrouve, dans le produit fi nal, certains de leurs éléments et ils sont en général détruits, au cours de la polymérisation.
Ce sont principalement des peroxydes organiques, tels que peroxyde de benzoyle, peroxyde de lauryle, peroxyde d’acétyle, peroxyde de butyle tertiaire, peroxyde de cyclohexanone, peroxyde de méthyléthylcétone, etc. L’azo-bis (isobutyronitrile) est également utilisé (voir toxicité dans le tableau en fi n de volume). L’oxygène peut être employé, notamment pour les polyéthylènes.
24 des peroxydes, car nous n’en avons pas abordé l’étude dans la suite de cet ouvrage, comme nous l’avons fait pour d’autres produits.
Chaque peroxyde est caractérisé par une stabilité thermique qui lui est propre. Au-delà d’une certaine température (entre 40 et 130 °C, généralement), ces substances sont susceptibles de se décomposer sous l’infl uence d’un agent physique ou chimique, en donnant naissance à des radicaux libres, qui réagissent avec les molécules de monomères ou des produits de base de polycondensation : c’est la phase d’activation. Dans la phase suivante, dite
« de croissance », la molécule de monomère qui a réagi avec le radical libre suivant un processus d’addition, fi xe une nouvelle molécule de monomère et ainsi de suite. La réaction en chaîne ne prend fi n qu’avec la disparition des radicaux libres.
Certains catalyseurs peuvent être utilisés à la température ambiante grâce à l’action d’accélérateurs qui favorisent celle des peroxydes en activant leur décomposition. Les plus utilisés sont le naphténate de cobalt, l’alumine, etc.
En général les peroxydes sont utilisés au cours de la fabrication des résines et sont plus rarement manipulés en tant que tels par les transformateurs : c’est le cas de la réticulation des résines polyesters avec du styrène ou du méthacrylate de méthyle.
L’emploi de peroxydes rend absolument nécessaires certaines mesures de prévention et de protection, en raison des risques d’incendie et d’explosion qu’ils présentent ainsi que des effets nocifs qu’ils peuvent avoir sur l’organisme.
— Risques d’incendie et d’explosion
Les peroxydes sont des composés relativement peu stables. Ils ont la propriété particulière de se décomposer spontanément en dégageant une quantité importante de chaleur qui entraîne une élévation de température. La décomposition s’accélère alors et peut conduire à l’explosion.
Outre l’élévation de température, le contact avec la plupart des matières organiques oxydables peut conduire à la décomposition explosive des peroxydes. C’est pourquoi il est nécessaire de les tenir à l’abri des poussières d’origine organique, de la paille, du papier, des chiffons, etc. Par leur action catalytique, certains composés minéraux peuvent également provoquer cette décomposition explosive. C’est la cas des oxydes de fer, de l’alumine, de certains sels de cobalt, etc.
Quoique tous les peroxydes ne présentent pas le même degré de danger, ils sont livrés dans le commerce sous forme de mélanges avec des
fl egmatisants tels que l’eau, certains plastifi ants, certaines charges, etc.
Sous cette forme, ils ne sont pas très dangereux à condition d’observer des précautions lors du stockage et de la manipulation.
Stockage
Il doit s’effectuer à l’abri de la lumière solaire directe et de la chaleur
(température inférieure à 0 °C ou à 25 °C suivant les peroxydes), dans les emballages d’origine, loin de tout autre produit. Il faut notamment proscrire le voisinage avec les sels de cobalt utilisés également dans le cas des polyesters. Le lieu de stockage dépend des quantités emmagasinées.
Pour quelques kilogrammes, il suffi t d’entreposer les peroxydes dans un local construit en matériaux non combustibles, en veillant à les séparer nettement des produits combustibles. Pour des quantités plus importantes, il est obligatoire d’utiliser un local spécial, répondant à des normes bien
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défi nies. En cas d’incendie, il y a lieu d’évacuer rapidement le personnel et de combattre les incendies avec des extincteurs à poudre ou en les noyant avec de grandes quantités d’eau.
Manipulation
Il est recommandé de manipuler les peroxydes avec prudence, en
évitant les chocs et les frottements même avec des matériaux dits « non
étincelants » et en général, tout traitement pouvant provoquer une élévation, même momentanée, de la température.
La propreté est d’une importance primordiale. On doit se débarrasser immédiatement de tout vêtement souillé, et recueillir aussi vite que possible les peroxydes répandus accidentellement au moyen d’une quantité suffi sante de vermiculite. Les produits recueillis doivent être détruits immédiatement par combustion de très petites quantités, en lieu sûr et à bonne distance de tout bâtiment. L’allumage doit s’effectuer de loin à l’aide d’une mèche de longueur suffi sante.
Certains peroxydes ne doivent pas être détruits par combustion. C’est le cas pour le peroxyde de benzoyle que l’on traite habituellement avec une solution de soude à 10 % à raison d’une partie de peroxyde pour quatre parties de solution. On envoie ensuite à l’égout dans un courant d’eau, les
égouts étant généralement drainés vers une station d’épuration. Le peroxyde de méthyléthycétone doit être laissé en contact pendant 24 h avec une solution de soude à 20 % à raison d’un partie de peroxyde pour dix parties de solution.
Afi n de limiter les risques, il est instamment recommandé de n’entreposer dans les ateliers que des quantités très faibles de peroxyde : en règle générale, ne pas dépasser la quantité nécessaire pour un jour d’utilisation.
Enfi n, il est bon d’instruire le personnel des risques découlant des propriétés particulières à ces substances.
— Effets nocifs
Les risques découlant de l’emploi de peroxydes sont limités quand ils sont utilisés à faible concentration, ce qui est le cas des résines prêtes à l’emploi. Le danger est plus important à la préparation des mélanges ; dans ce cas, les quantités de peroxydes peuvent atteindre jusqu’à 5 % en poids de la résine.
Le danger qui résulte d’un contact de certains peroxydes avec les yeux est extrêmement grave. Les peroxydes de méthyléthycétone et de cyclohexanone ainsi que l’hydroperoxyde de butyle tertiaire sont particulièrement dangereux. Il est instamment recommandé de rendre obligatoire le port de lunettes de protection pour produits chimiques chaque fois que l’on manipulera ces substances.
Certains peroxydes liquides, le peroxyde de butyle notamment, ont une tension de vapeur assez élevée. Les vapeurs qu’ils émettent, dès la température ordinaire, ont des effets agressifs sur les voies respiratoires.
Une bonne ventilation du poste de travail s’impose (vitesse minimale de l’air
0,5m/s dans la zone de manipulation avec une direction de l’air telle que les voies respiratoires de l’utilisateur soient dans la veine d’air frais et non pollué).
Le contact dermique avec ces produits entraîne des irritations plus ou moins violentes qui peuvent se transformer, à la longue, en eczémas
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extrêmement tenaces. Pour éviter l’attaque dermique, il est nécessaire d’observer une propreté corporelle et vestimentaire très stricte. Il est, en outre, recommandé d’utiliser des gants de protection.
6. – DURCISSEURS
Ils interviennent directement comme agents de réticulation pour la transformation chimique des poudres à mouler ou des résines liquides, fusibles et solubles en une matière thermorigide.
Ils seront étudiés dans la suite de l’ouvrage pour chaque famille de plastiques notamment pour les phénoplastes, les aminoplastes, les polyépoxydes. Nous ne citerons dans ce qui suit que les anhydrides d’acides et les amines très utilisées.
— Anhydrides (anhydrides phtalique, triméllitique, méthyltétrahydrophtalique…).
Ce sont des irritants et souvent des sensibilisants. L’anhydride phtalique notamment est un irritant puissant des voies respiratoires et peut provoquer, après sensibilisation, des asthmes.
— Amines aromatiques (phénylènediamines, diaminodiphénylméthane…).
Elles sont irritantes pour la peau. Toxiques, elles peuvent provoquer des troubles sanguins ; certaines sont cancérogènes.
— Amines aliphatiques (éthylènediamine, triéthylènetétramine, méthylènediamine…).
Elles sont très nombreuses. En général, elles sont irritantes pur la peau. Les polyamines sont corrosives ; certaines comme la diéthylènetriamine et la
triéthylènetétramine sont sensibilisantes.
Des précautions sont nécessaires pour la manipulation de tous ces composés. Il faut notamment capter les vapeurs à leur source d’émission et
éviter tout contact avec la peau.
7. – STABILISANTS ET ANTI-OXYDANTS
L’adjonction de ces produits à la résine a pour but de prévenir ou simplement de retarder la dégradation des matières plastiques sous l’action de la chaleur, de la lumière et des agents oxydants de l’air.
a) Les stabilisants sont plus spécialement destinés à empêcher la dégradation thermique du polymère au cours de la mise en œuvre et à lui conserver ses propriétés physiques et mécaniques tout au long de son utilisation.
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Principalement employés dans le PVC, ils évitent la déchloruration des chaînes macromoléculaires. Ils sont également utilisés mais en plus faible quantité avec les polymères styréniques.
Il existe une gamme très variée de produits stabilisants, tant minéraux qu’organiques ; on les associe souvent les uns aux autres pour obtenir des effets synergétiques, c’est-à-dire une plus grande effi cacité du mélange par rapport à celle de chacun des constituants.
Leurs teneurs dans la résine sont assez faibles (entre 0,25 et 3 % du poids de la résine suivant les produits), ce qui n’exclut pas les risques au moment de leur incorporation. Ce sont généralement :
— des sels métalliques d’acides gras et d’autres acides organiques :
• stéarates d’aluminium, de zinc, de plomb, de sodium, de cadmium, de magnésium, de calcium ou de baryum ;
• laurates de baryum, de cadmium et d’étain ;
• maléates, phtalates et naphténates de plomb, de magnésium ou de sodium.
Les sels de plomb et de cadmium notamment sont nocifs par ingestion et inhalation.
— des composés organo-métalliques.
Il s’agit principalement du dilaurate et du maléate de dibutylétain et de mercaptides de dialkylétain.
Les sels de dibutylétain sont nocifs et peuvent contenir comme impuretés des dérivés tributylés, toxiques du système nerveux. Les sels de dioctylétain sont peu toxiques. Les mercaptides sont plus toxiques que les sels dialkylés correspondants.
— des dérivés époxydés. ricin.
On utilise des résides époxydes et des huiles époxydées de soja ou de b) Les absorbeurs d’ultraviolets ont pour rôle d’éviter les réactions de photodégradation des polymères sous l’infl uence de la lumière, en particulier du rayonnement ultraviolet.
Les plus utilisés sont des benzophénones et des benzotriazoles substitués. On emploie aussi des complexes du nickel, du noir de carbone, du dioxyde de titane et de l’oxyde de zinc. Le noir de carbone peut renfermer fortement absorbées de très faibles quantités d’hydrocarbures polycycliques aromatiques cancérogènes, le benzo (a) pyrène notamment.
c) Les anti-oxydants sont des stabilisants qui s’opposent généralement à la rupture des liaisons dans les macromolécules sous l’action de l’oxygène et des agents polluants de l’air, au cours du vieillissement des matières plastiques.
Ce sont généralement :
— des amines aromatiques comme les phénylnaphtylamines : elles sont sensibilisantes et certaines sont cancérogènes ;
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— des phénols : phénol, crésols, xylénols corrosifs et toxiques par contact cutané ;
— des phosphites organiques : les composés à longue chaîne alkylée sont moins nocifs que ceux à chaîne courte.
Ces produits n’interviennent en général qu’à de très faibles teneurs dans les résines. Les risques se situent principalement au moment de leur incorporation.
8. – IGNIFUGEANTS OU RETARDATEURS DE COMBUSTION [60]
Il existe de nombreux produits, dont l’addition aux résines permet d’améliorer leur comportement au feu. Ces produits rendent plus diffi cile l’infl ammation de la matière, diminuent la vitesse de propagation de la fl amme et peuvent dans les meilleurs des cas, provoquer l’arrêt spontané de la combustion.
Toutefois, la présence de l’ignifugeant n’empêche pas toujours la combustion franche, ni surtout la pyrolyse, c’est-à-dire la combustion sans fl amme (feu qui couve) des matériaux ignifugés. Dans ce cas, il faut attirer l’attention sur la présence de gaz et de fumées en quantité souvent plus importante et d’une toxicité plus grande que dans le cas d’une matière non ignifugée. En effet, les produits de dégradation des ignifugeants (vapeurs corrosives d’acides chlorhydrique et bromhydrique notamment) s’ajoutent à ceux de la matière plastique proprement dite.
On peut distinguer les additifs ignifugeants inertes et les ignifugeants réactifs.
Les additifs ignifugeants inertes les plus utilisés sont :
— les composés phosphorés (phosphates, phosphites et phosphonates…).
Le phosphore agit comme déshydratant de la matière carbonée. En début d’infl ammation, il se forme à la surface de la matière une croûte carbonée qui fait écran à la propagation du feu ;
— les composés halogénés (paraffi nes chlorées, chlorobenzènes, tétrabromoéthane…).
Les dérivés bromés et chlorés, associés à l’oxyde d’antimoine, agissent en phase solide par déshydrogénation de la matière et surtout en phase gazeuse ;
— les composés halogénés-phosphorés (phosphates halogénés…).
L’action combinée du phosphore et du chlore ou du brome se révèle être plus effi cace pour donner une bonne ignifugation de la matière ;
— les composés de l’antimoine (trioxyde, trisulfure, trichlorure…).
Très utilisés.
— les composés du bore (borate de zinc…).
Ils sont utilisés pour ignifuger les matières cellulosiques notamment ;
— les hydrates d’aluminium.
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Ces charges ignifugeantes sont utilisées pour les polyesters et se développent dans d’autres domaines. Elles agissent par absorption de l’excès de chaleur de la matière et départ de l’eau de constitution de ces produits.
À la place de ces additifs ignifugeants inertes, on emploie également mais plus rarement, des ignifugeants réactifs ou de constitution. Ce sont des composés entrant dans la réaction de polymérisation ou de polycondensation (polyols, polyacides, dérivés éthyléniques…) qui contiennent dans leur molécule des éléments ignifugeants tels que des atomes de chlore, de brome ou de phosphore (par exemple, le dibromobutènediol, l’anhydride chlorendique, le styrène halogéné…).
Parmi ces composés et en particulier parmi les additifs ignifugeants, certains sont dangereux à manipuler. La toxicité des phosphates et phosphites a été traitée dans les paragraphes précédents. Les chlorobenzènes sont nocifs par inhalation. Le trioxyde d’antimoine est nocif et irritant pour les voies respiratoires. Le tétrabromoéthane est très toxique par inhalation et irritant pour les yeux. Toutefois, ces produits sont souvent livrés aux transformateurs déjà incorporés aux résines, ce qui réduit les risques à l’emploi.
Par ailleurs, il faut attirer tout particulièrement l’attention sur les dangers que peuvent présenter les produits de décomposition de ces ignifugeants d’une part au cours de la mise en œuvre, mais surtout lors d’une combustion accidentelle ou de la dégradation sans fl amme de la matière plastique ignifugée comme il a été dit plus haut.
9. – AUTRES ADJUVANTS
Les autres catégories d’adjuvants secondaires des matières plastiques et leurs rôles sont cités pour mémoire.
a) Lubrifi ants.
L’addition de lubrifi ants à usage externe a pour but d’éviter que la résine n’adhère au métal des outillages, elle facilite donc la mise en œuvre et le démoulage. Les lubrifi ants à usage interne réduisent les frictions entre les grains au sein de la résine.
stéaramides, des esters d’acides gras, des cires d’hydrocarbures et des acides gras.
b) Antistatiques.
De par leur constitution, les matières plastiques ont tendance à se charger d’électricité statique. L’addition de produits, tels que amines, sels d’ammonium quaternaire, phosphates organiques, est destinée à éviter l’accumulation des charges électriques. Ces produits, déjà incorporés à la résine, sont utilisés en faible quantité.
c) Fongicides.
Leur rôle est d’empêcher le développement de micro-organismes se nourrissant de certains adjuvants des matières plastiques (plastifi ants
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et lubrifi ants) ou susceptibles de modifi er les propriétés de surface de ces matériaux.
On utilise généralement des composés du cuivre ou du mercure. Les composés organo-mercuriels sont particulièrement toxiques par inhalation et contact cutané notamment, et doivent être manipulés avec précautions
[159].
d) Porogènes ou agents gonfl ants.
Ils servent à obtenir des mousses ou des produits allégés. Ce sont :
— des gaz inertes, azote notamment ;
— des produits chimiques qui, par action de la chaleur, libèrent un gaz inerte : bicarbonate de sodium, azodicarbonamide peu nocifs ; azobis
(isobutyronitrile) nocif par inhalation et dangereux par son produit de décomposition thermique, le tétraméthyl-succinonitrile très toxique ;
— du pentane (très infl ammable) dans le cas du polystyrène expansé ;
— des fl uorocarbures dans le cas des polyuréthannes notamment.
IV. – TRANSFORMATION
DES MATIÈRES PLASTIQUES
[1] [2] [4] [11]
Le but de ce chapitre est de donner un bref aperçu des différentes méthodes de mises en œuvre pour transformer les résines en semi-produits ou en produits fi nis. Cela permet de mieux expliquer les risques qui en découlent et de se familiariser avec les termes employés dans les monographies de cet ouvrage.
Au cours de la mise en œuvre, une résine et ses adjuvants peuvent présenter certains risques, car les matières de base y sont soumises à des températures et pressions élevées, et à un travail mécanique intense.
Un produit entrant dans la composition d’une matière plastique peut perdre tout caractère de nocivité, en même temps que la liberté de diffuser hors de la matière. Par contre, la mise en œuvre de débouche sur l’effet contraire ; l’élévation de la température notamment peut provoquer un début de dépolymérisation ou de décomposition de la résine, entraînant la libération de produits volatils éventuellement dangereux.
Les méthodes de transformation des matières plastiques peuvent
être séparées en deux catégories, celles qui sont réservées aux matières thermodurcissables et celles qui concernent les matières thermoplastiques.
1. – MISE EN ŒUVRE DES MATIÈRES THERMODURCISSABLES.
Avant transformation, les résines thermodurcissables sont dans un état de polycondensation partielle. La mise en œuvre a pour but d’achever la polycondensation et de donner sa forme défi nitive à l’objet.
Le produit de départ est une poudre à mouler fusible, une résine en solution dans les solvants, ou une résine liquide contenant un catalyseur ou
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un durcisseur. Après une mise en forme par une méthode de « MOULAGE », la résine devient solide, infusible et insoluble, grâce à l’élévation de température imposée à la résine, associée à l’action du catalyseur ou du durcisseur.
• Moulage par coulée.
La matière de base liquide est versée dans un moule. Seul un nombre limité de résines peuvent être façonnées de cette manière : polyépoxydes, polyuréthannes, silicones, polyesters insaturés.
• Moulage par compression.
La poudre à mouler, pastillée ou non, préchauffée ou non, est introduite dans un moule chaud, puis comprimée pendant un temps plus ou moins long.
Cette technique est utilisée pour les résines aminoplastes, phénoplastes, polyesters, polyépoxydes, silicones et polyimides.
• Moulage par transfert et moulage par injection.
Un piston ou une vis mobile chasse le produit plastifi é par la chaleur dans l’empreinte du moule fermé et chauffé. Cette méthode est appliquée essentiellement avec les aminoplastes et phénoplastes.
• Stratifi cation – Lamifi cation – Imprégnation.
La résine liquide est appliquée au pinceau ou au pistolet sur un moule, en couches alternées avec des tissus ou fi bres de verre (polyesters stratifi és) ou bien entre des feuilles de papier ou de tissu ensuite (lamifi és).
On peut aussi imprégner le support avec une résine dissoute dans un solvant.
2. – MISE EN ŒUVRE DES THERMOPLASTIQUES.
Elle est basée sur leur propriété de thermoplasticité.
• Moulage par injection.
La matière est transformée par chauffage en un fl uide plus ou moins visqueux que l’on contraint à s’écouler sous la pression d’une vis mobile à l’intérieur d’un moule refroidi.
• Extrusion.
Cette opération consiste à pousser la matière fondue au travers d’une fi lière pour lui conférer un profi l déterminé. Elle est réalisée dans une machine appelée « extrudeuse » ou « boudineuse », constituée essentiellement d’une ou plusieurs vis tournant à l’intérieur d’un cylindre chauffé. La matière en
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granulés, en poudre ou en déchets y est introduite, malaxée, chauffée et comprimée par la vis puis véhiculée vers l’extrémité où une fi lière lui donne la forme recherchée du profi lé.
L’extrusion-souffl age des bouteilles ou corps creux et l’extrusiongonfl age des gaines et fi lms minces sont des cas particuliers d’application des techniques d’extrusion.
Le thermoformage est une extrusion-souffl age en deux temps nettement séparés : extrusion d’une plaque puis réchauffage et formage par souffl age ou par le vide.
• Calandrage.
Après extrusion d’une plaque épaisse, on fabrique en continu, des plaques, des feuilles et des fi lms d’épaisseur contrôlée au moyen d’une machine comportant plusieurs cylindres à axes parallèles. Avant refroidissement, les fi lms peuvent être étirés dans le sens de la longueur ou bi-étirés en longueur et en largeur.
• Enduction.
La matière sous forme de pâte (solution, plastisol) est déposée en couche très mince sur un support (papier, tissu, aluminium) entraîné dans un four de séchage.
• Revêtement par poudres (également applicable aux thermodurcissables)
Il est possible de fabriquer des objets ou de revêtir des métaux en faisant fondre et s’agglomérer certaines poudres thermoplastiques au contact d’une surface métallique chauffée. La couche de matière ainsi formée, d’épaisseur sensiblement constante, possède, après un refroidissement, des propriétés mécaniques suffi santes pour de nombreuses applications.
• Divers.
On peut citer pour mémoire le moulage par coulée, par rotation, par trempage et par frittage.
3. – MISE EN ŒUVRE DES MATÉRIAUX ALLÉGÉS ET DES MOUSSES.
— les matériaux allégés de densité 0,8 à 1, rigides, sont obtenus par introduction ou dégagement d’un gaz inerte à l’intérieur du polymère fondu. Les plus courants sont les ABS, PVC, polystyrène, polycarbonates et polyoxyphénylènes allégés. La matière est mise en œuvre par injection à l’aide de presses spéciales à grande vitesse d’injection.
— Les « mousses » de densité plus faible sont préparées de façons différentes suivant qu’il s’agit de mousses polyuréthannes, phénoliques ou de polystyrène expansé notamment.
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4. – TRANSFORMATION DES DEMI-PRODUITS
• Formage ou thermoformage.
La matière sous forme de demi-produit (plaques, feuilles, profi lés ou blocs) est transformée en objet par chauffage, déformation imposée
(emboutissage, étirage, souffl age, aspiration) puis refroidissement rapide en dessous de sa température de transition.
• Soudage.
Il est réservé aux thermoplastiques. L’élévation locale de la température est effectuée par résistance chauffante, jet d’air chaud, friction, vibrations ultrasoniques, etc.
• Collage.
Se pratique aisément sur la plupart des plastiques, soit avec colle, soit simplement avec un solvant approprié dans quelques cas.
• Usinage.
Les matières plastiques se prêtent à de nombreuses techniques d’usinage : sciage, tournage, taraudage, découpage, fraisage, perçage, rabotage, etc., permettant la fabrication des pièces les plus diverses.
Il existe beaucoup d’autres usages des matières plastiques entraînant des mises en œuvre différentes et spécifi ques. Citons pour exemples :
— le noyautage en fonderie ;
— les caractères plastiques en imprimerie ;
— les traitements antifroisse des tissus, etc.
5. – NETTOYAGE DES MACHINES DE TRANSFORMATION.
Le nettoyage ou purge des machines de transformation, notamment de leur ensemble vis fourreau, peut être réalisé par :
— passage de polymères dits de nettoyage ;
— passage de poudre de polyméthacrylate de méthyle ;
— action de solvants (ceux de la matière plastique mise en œuvre), et dans des cas exceptionnels (blocage de la machine notamment) ;
— fusion en étuve ou à la fl amme ;
— pyrolyse ;
— action de bains de sels oxydants.
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V. – RISQUES ET MESURES GÉNÉRALES
DE PRÉVENTION
1. – RÉSINES ET MÉLANGES PRÊTS À L’EMPLOI.
Il est courant d’affi rmer que les polymères synthétiques sont inertes et non toxiques. Ceci est vrai pour certains polymères mais trois restrictions au moins sont à apporter :
— le danger dû aux poussières même inertes lorsque les résines sont manipulées à l’état pulvérulent ;
— le danger dû à l’éventuelle présence de monomères, oligomères ou produits de départ ;
— le danger dû à une élévation de la température qui libère et décompose les polymères et leurs constituants.
En effet, les matières plastiques industrielles thermoplastiques et thermorigides contiennent :
a) Des composés macromoléculaires, à grande longueur de chaîne, stables à l’intérieur d’un domaine de température et de conditions chimiques.
b) Des adjuvants ou des composants auxiliaires. Certains, en particulier les stabilisants, les plastifi ants, les lubrifi ants, conservent une activité, plus ou moins masquée, à la surface de la matière plastique. D’autres, comme les solvants, exercent une action directe lors de la manipulation de colles ou de peintures. La nocivité de tous ces composés a été étudiée au chapitre III.
c) Des oligomères ou polymères à chaîne courte possédant des fonctions chimiques libres et des monomères ou produits de départ.
Dans les thermoplastiques correctement fabriqués et transformés, les oligomères et monomères (chlorure de vinyle, acrylonitrile…) se trouvent en très faible quantité, quelques p.p.m. (parties par million) ou même absents.
Mais ils peuvent être présents en quantité plus ou moins importantes, si un produit est mal polymérisé, si le mélange initial est mal dosé ou si l’excès, souvent nécessaire, du monomère reste inclus dans le polymère.
Par contre, les résines thermodurcissables, avant transformation sous l’action de la chaleur, contiennent pratiquement toujours des molécules actives d’oligomères ou de produits de départ (formol, phénol, isocyanates et prépolymères, dérivés époxydiques légers…).
C’est aussi le cas de certaines colles, laques ou peintures qui sont à base de résines à faible poids moléculaire.
Le présence de monomères ou oligomères confère à tous ces produits des propriétés parfois toxiques, souvent irritantes ou sensibilisantes pour la peau et les voies respiratoires (qui seront développées dans chaque monographie). Il faut en éviter le contact cutané et l’inhalation, manipuler sous hottes d’aspiration et avec le matériel de protection individuelle approprié.
2. – RISQUES AU COURS DE LA MISE EN ŒUVRE.
Nous passerons volontairement sous silence les dangers mécaniques ou physiques propres aux machines ou au matériel de transformation et d’usinage (se reporter à ce sujet aux ouvrages cités en référence 62 et
157), pour n’évoquer que les dangers provoqués par les poussières et le
dégagement de produits volatils toxiques.
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a) Poussières.
Dangers des poussières par inhalation et contact cutané.
Le mélangeage et le broyage des résines avec leurs adjuvants ainsi que de nombreuses opérations d’usinage libèrent des quantités plus ou moins importantes de poussières. Celles-ci peuvent être toxiques, irritantes ou sensibilisantes*. Même si ce sont des poussières inertes, c’est-à dire-sans toxicité spécifi que, elles sont dangereuses car elles contiennent des particules extrêmement fi nes (de 1 à 10 microns), qui agissent sur l’appareil pulmonaire par effet de surcharge. Ces fi nes particules se répandent dans l’atmosphère, pénètrent les vêtements et les voies respiratoires. Il est extrêmement diffi cile d’en éviter le contact même avec les vêtements de protection les mieux conçus. Le moyen de prévention le plus effi cace est le captage des poussières à leur source d’émission.
Explosivité des poussières.
D’autre part, les poussières de matières plastiques, toutes plus ou moins combustibles, forment en mélange avec l’air des aérosols explosifs ou défl agrants. Le danger dû à ces mélanges explosifs est plus élevés dans les appareils fermés que dans l’atmosphère d’un atelier de transformation.
Les moyens de prévenir ce risque consistent à :
— aspirer les poussières notamment au-dessus des mélangeurs, broyeurs et malaxeurs et à toutes sources d’émission ;
— éviter l’accumulation de dépôts de poussières par des nettoyages fréquents ;
— supprimer les sources d’infl ammation possible (éviter notamment la formation d’étincelles d’origine mécanique ou électrique) ;
— écouler les charges d’électricité statique (l’interconnexion des éléments métalliques au conducteur, bien que nécessaire n’est pas toujours suffi sante) ;
— travailler sous atmosphère inerte, azote par exemple, dans des appareils clos ;
— installer dans les enceintes fermées des dispositifs de suppression des explosions par extincteurs déclenchés [165].
On se reportera utilement à ce sujet à la brochure citée en référence 63.
La danger d’explosion dû aux poussières de polymères ne sera pas repris, sauf cas particuliers, dans le paragraphe « Risques » de chaque monographie car il existe à un degré plus ou moins fort pour toutes les matières plastiques.
[64].
Électricité statique.
Toute matière plastique étant isolante (conductibilité électrique très faible) peut se charger d’électricité statique par frottement, malaxage, séparation Les quantités accumulées peuvent être importantes lorsqu’un
* Se reporter au chapitre des généralités relatif à la toxicité des composants auxiliaires des résines.
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condensateur est constitué (deux éléments conducteurs, généralement métalliques, séparés par un diélectrique air ou isolant).
Lorsque le potentiel disruptif est atteint, des effl uves ou des étincelles se produisent et déchargent les surfaces chargées. Le danger est grand si l’étincelle est d’énergie élevée et si l’atmosphère contient des vapeurs de solvants ou même des poussières.
L’électricité statique se manifeste aussi par effet de répulsion entre les particules chargées de même signe (stabilité des aérosols de poussières), ou effet d’attraction entre surfaces chargées de signe contraire (adhérence de feuilles entre elles ou de poussières à la surface de la matière).
Pour y remédier, il existe plusieurs moyens de protection, dont aucun n’est réellement satisfaisant :
— incorporation aux résines d’agents antistatiques (qui augmentent la conductibilité des matières plastiques, au moins à leur surface) ;
— utilisation, soit d’éliminateurs préionisants (en employant un générateur haute tension ou des éléments radio-actifs), soit d’éliminateurs fonctionnant par infl uence (éliminateurs à pointe) ;
— humidifi cation de l’air ambiant (des essais précis et chiffrés ainsi qu’un contrôle de l’atmosphère peuvent être nécessaires).
Pour plus de détails, on peut se reporter à la brochure citée en référence 65.
b) Produits dégagés sous l’action de la chaleur [5], [6], [7], [66].
Aux températures de mise en œuvre, qui vont de 100 °C à 400 °C environ, on peut observer plusieurs phénomènes :
— libération de monomères ou produits de base résiduels (formol, phénol, isocyanates…) lors de la mise en œuvre de certaines résines thermodurcissables (formo-phénoliques, prépolymères polyuréthanne notamment) et parfois aussi certains thermoplastiques ;
— libération de certains adjuvants volatils (phénols, amines…) et des solvants lorsqu’ils sont présents lors de la transformation ;
— début de décomposition : fréquents au cours de la mise en œuvre. La dégradation dépend à la fois de la température de transformation et du temps passé par la matière en fusion dans l’appareil en chauffe. Elle entraîne le dégagement de quantités, qui peuvent être très faibles ou importantes, de produits volatils, principalement des hydrocarbures aliphatiques et benzéniques légers, des composés oxygénés : alcools, cétones, aldéhydes, acides carboxyliques et parfois des composés particuliers comme l’acide chlorhydrique pour le polychlorure de vinyle ou des carbures fl uorés pour les polyfl uoréthènes ;
— débuts de dépolymérisation : ils peuvent se produire avec certains polymères : polyméthacrylate de méthyle, polystyrène…
Les composés gazeux qui se dégagent son souvent toxiques, irritants ou infl ammables.
Il est nécessaire d’empêcher le plus possible les débuts de décomposition lors de la mise en œuvre en évitant les surchauffes et les stagnations de matière fondue à l’intérieur des machines [119]. Mais la dégradation restant toujours possible, il convient de prévoir des installations d’aspiration et d’évacuation des vapeurs au-dessus des machines. Suivant la technique de
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mise en œuvre employée et les produits dégagés, il faut défi nir avec soin les points d’aspiration.
Pour chaque famille de polymères, des précisions sont apportées dans les monographies (2 e partie de cet ouvrage) sur la nature des produits dégagés sous l’action de la chaleur au cours de la mise en œuvre. Mais aucune indication de pourcentage ne peut être donnée : en effet certains produits se dégagent en quantité importante, d’autres en quantité minime suivant les condition réelles de transformation. Indépendamment des proportions de chaque constituant, les quantités totales des mélanges gazeux formés lors de la transformation augmentent généralement avec la température (qui varie selon le polymère et la technique envisagée). Ces quantités peuvent être inexistantes ou minimes aux températures les plus basses de transformation et devenir notables ou même importantes aux températures les plus élevées.
Dans les monographies et le tableau en fi n de volume, les effets nocifs des produits de volatisation ou de décompositions sont donnés pour chaque constituant volatil pur, sans tenir compte de sa proportion dans le mélange gazeux qui se dégage lors de la mise en œuvre. Par exemple les vapeurs d’acide chlorhydrique sont le plus souvent indiquées « corrosives » ; elles peuvent toutefois n’entraîner que des effets irritants si elles se trouvent mélangées en faible pourcentage avec des gaz non dangereux.
3. – LES MATIÈRES PLASTIQUES ET L’INCENDIE.
a) Combustibilité de matières plastiques [8], [18], [24], [33], [43].
Au même titre que toutes les matières organiques, naturelles ou synthétiques, les matières plastiques sont plus ou moins combustibles mais
à des degrés divers. Leur pouvoir calorifi que est parfois très élevé, celui du polyéthylène notamment. Leur comportement au feu dépend de plusieurs facteurs, parmi lesquels :
— la nature de la résine et celle des adjuvants ;
— la structure : un matériau dense et compact brûle plus diffi cilement que la même matière à l’état divisé ou sous forme de mousse ou d’allégé ;
— les conditions de combustion : atmosphère ouverte ou fermée, riche en oxygène ou non.
La phase de combustion proprement dite des matières plastiques est caractérisée par divers phénomènes d’importance variable [67] :
— diminution rapide des propriétés mécaniques ;
— dégagement de fumées et de suies ;
— dégagement de gaz toxiques et parfois corrosifs ;
— diminution de la concentration en oxygène de l’air des locaux ;
— montée très rapide de la température ambiante ;
— vitesse de la propagation et hauteur des fl ammes ;
— formation de gouttes ou même de ruissellements brûlants ou enfl ammés.
Les manifestations sont mois nettes mais dangereuses également dans la phase préliminaire à l’incendie où le matériau s’échauffe progressivement
(combustion sans fl amme) et perd une partie de ses caractéristiques mécaniques. Cette phase peut entraîner la formation de fumées et de gaz extrêmement toxiques qui alimentent l’incendie lorsqu’il est vraiment déclaré
[66].
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Les principaux gaz formés lors de la combustion ou de la pyrolyse qui la précède et l’accompagne, sont :
— l’oxyde de carbone, l’anhydride carbonique, la vapeur d’eau ;
— le méthane et les hydrocarbures aliphatiques et benzéniques.
Pour les matières plastiques contenant des atomes de chlore, fl uor, azote, soufre, etc., il y a également formation :
— d’acide chlorhydrique et d’hydrocarbures chlorés dans les cas de polymères chlorés ;
— de composés fl uorés et d’acide fl uorhydrique pour les polyfl uoréthènes ;
— d’ammoniac, de nitriles, de cyanogène, d’acide cyanhydrique et plus rarement d’oxydes d’azote pour les polymères azotés (polyamides, polyuréthannes, polyacrylonitrile, aminoplastes…) ;
— d’anhydride sulfureux, d’hydrogène sulfuré pour les polysulfones et polysulfure de phénylène.
Souvent des produits issus de dégradation incomplète (oligomères, aldéhydes, acides gras…) ont été décelés dans les fumées.
De nombreux auteurs [16], [22], [24], [26]… citent ces composés et indiquent leurs effets toxiques sur l’homme [33].
La présence d’ignifugeants retarde l’infl ammation et peut dans certains cas provoquer l’arrêt de la combustion. Elle ne peut cependant empêcher la dégradation. Au-delà d’un certain stade, les ignifugeants sont inopérants et l’incendie se déclare. Les produits de décomposition (gaz et fumées) de l’ignifugeant s’ajoutent alors aux gaz toxiques dégagés par la résine et ses adjuvants.
Ceci peut se produire même s’il n’y a pas incendie, par exemple lorsque la pyrolyse est suffi samment avancée.
L’oxyde de carbone est souvent le toxique majeur. Mais le danger supplémentaire apporté par les autres gaz de dégradation est loin d’être négligeable* [33] [68].
b) Mesures préventives.
Les risques d’incendie dans les ateliers de transformation de matières plastiques proviennent essentiellement de l’accumulation, au voisinage d’une source de chaleur, de résines stockées, de poussières, d’emballages d’expédition et d’autres produits infl ammables, tels que fl uides sous pression, adjuvants divers, solvants, lubrifi ants…
Dans un atelier, les sources d’ignition sont très nombreuses : moteurs
électriques, moteurs à combustion interne, câblages, chalumeaux, dispositifs de chauffe, fours, étuves, etc., sans oublier les cigarettes.
De plus, les plastiques sont souvent sensibles aux phénomènes d’électricité statique, qui présentent un réel danger. Les fi nes particules et décomposition. Mais aucune indication de quantité ne peut être fournie. Quelques informations sur les effets nocifs de ces produits à l’état pur sont également données dans les monographies et le tableau en fi n de volume.
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poussières de matières plastiques en suspension dans l’atmosphère sont susceptibles de s’enfl ammer spontanément et quelquefois de provoquer une explosion.
L’aspect « lutte contre l’incendie » ne sera pas abordé dans ce chapitre.
Seront simplement citées quelques mesures simples, mais effi caces dans la plupart des cas, pour prévenir un sinistre :
1° Installations suffi samment vastes, aérées, propres, bien tenues et ordonnées. Ateliers construits en matériaux incombustibles – murs coupefeu. Structures porteuses du bâtiment et de la charpente stable au feu ; la stabilité au feu est caractérisée par le temps entraînant la ruine de l’élément soumis à un programme thermique normalisé (arrêté du 5 janvier 1959 du ministère de l’Intérieur).
2° Bonne ventilation des ateliers. Si la ventilation est satisfaisante pour prévenir le risque d’intoxication, elle sera en général suffi sante pour pallier le risque d’incendie. Dans les cas particuliers des locaux de stockage et de ceux qui ne nécessitent pas la présence de personnel, la ventilation devra
être calculée pour que les vapeurs de solvants soient à une concentration au moins inférieure au ¼ de la limite inférieure d’explosivité.
Elle doit se faire de préférence par extraction, l’emplacement des bouches d’extraction devant tenir compte de la densité du mélange air-vapeur
à la température d’émission.
3° Aspiration effi cace des poussières ou particules de matières dans l’atmosphère, notamment près des appareils de broyage et mélangeage ainsi qu’aux postes d’usinage. La concentration en poussières ne devra en aucun cas dépasser la valeur limite permettant l’infl ammation.
4° Limitation de la hauteur de stockage.
— Stockage rationnel et ordonné des produits. Aménagement de cuvettes de rétention lorsque des liquides infl ammables sont utilisés.
Contrôle permanent des stocks de matières, celui des mousses plastiques en particulier.
5° Élimination des déchets des ateliers particulièrement dans le cas de résines polyesters.
6° Installation et équipements électriques bien entretenus et appropriés
à la nature du risque.
Vérifi cation de l’état d’isolement des conducteurs et des appareils
électriques ainsi que l’absence de résistance - de liaison ou de contact - anormalement élevées qui peuvent causer des échauffements dangereux.
7° Réparation des installations et nettoyage immédiat des locaux en cas de fuite d’huile dans les ateliers.
Protection contre les risques de détérioration mécanique des fl exibles de fl uides hydrauliques.
8° Issues de secours dégagées et libres.
9° Extincteurs en état de marche, accessibles sans diffi culté et vérifi és.
10° Personnel entraîné à la lutte contre le feu et informé du danger propre
à chaque produit.
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11° Détection incendie, de préférence détection précoce (détecteurs
à ionisation, dosage de gaz combustibles), plutôt que détection tardive
(élévation de température, détection de fumées).
12° Installation d’extinction automatique généralement souhaitable en particulier lors des stockages à des hauteurs supérieures à 4 mètres.
13° Postes d’incendie comportant des robinets d’incendie armés, accessibles à tout moment et vérifi és.
14° Pour les interventions de réparation sur les silos de stockage en vrac, nécessité d’établir un permis de travail décrivant avec précision les moyens de réparations autorisés et les mesures de sécurité à mettre en œuvre. et 70.
On pourra également se reporter aux brochures citées en référence 44
VI. - ÉLIMINATION DES DÉCHETS
Certains procédés peuvent être dangereux pour l’homme, l’environnement et le matériel. Il est donc recommandé de s’adresser à des sociétés spécialisées et bien équipées pour la destruction des déchets.
La destruction peut être effectuée par :
— combustion pour certaines matières plastiques, polyoléfi nes notamment.
Des précautions sont à prendre en particulier lors de la combustion des polymères chlorés, fl uorés et ceux contenant de l’azote. Des sociétés sont spécialisées dans la combustion des déchets industriels. Il est indispensable que les divers types de matières plastiques ne soient pas mélangés lors du ramassage ;
— procédés chimiques : notamment pour certains monomères ou prépolymères. Pour les isocyanates par exemple une décontamination et une destruction rapide peuvent être nécessaires, en cas de souillures ou de déversement. Celles-ci doivent alors être effectuée sur place. Des précisions sur les procédés sont apportées dans les fi ches toxicologiques correspondant à ces produits [34].
Dans certains cas, on ne peut ou on ne sait pas détruire les déchets de plastiques. Ils sont alors stockés par certains sociétés spécialisées, en un lieu autorisé.
Des informations peuvent être obtenues, auprès des Services des Mines, des préfectures et de l’Agence nationale pour la récupération et l’élimination des déchets au ministère de l’Environnement.
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B.-I. MONOGRAPHIES
DES THERMOPLASTIQUES
POLYOLÉFINES
POLYÉTHYLÈNE Abréviation normalisée : PE
COPOLYMÈRES ÉTHYLÈNE/ACÉTATE DE VINYLE
Abréviation usuelle : EVA
Polyéthylène
AC PE
AETERNALEN PE
ALKATHÈNE
Noms commerciaux
ÉTHYVER
FERTÈNE
HOSTALEN G, LD
PETEN
PÉTILEN
POLYTHÈNE
CARLONA MAERSK ROPOTEN
CESTIDUR MARLEX SCLAIR
COLUMBIAN CARBON NATÈNE STAMYLAN
DEHOPLAST NIPOFLEX STARETEN
ERTALÈNE OFALÈNE UBE
ESCORÈNE PE bd OKITEN VESTOLEN A
ESTYLÈNE PEG YUKALON
Copolymères Éthylène/Acétate de vinyle (EVA)
ALATHON EVA – ELVAX – ESCORÈNE Ultra – ÉVAFLEX – ÉVATANE –
ÉVATATE – LEVAPREN - LUPOLEN V – ULTRATHÈNE.
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polyéthylène est obtenu par polymérisation de l’éthylène.
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Il faut distinguer :
— les polyéthylènes basse densité (PEbd) ou haute pression ou ramifi és
(densité : 0,91 — 0,925) ;
— les polyéthylènes haute densité (PEhd) ou basse pression ou linéaires
(densité : 0,94 — 0,965).
Le polyéthylène a pour formule générale :
C’est un solide incolore, inodore, d’aspect cireux. Il fond vers 120-140 °C.
Il devient cassant vers - 25 °C. Il est insoluble à température ordinaire, mais
à partir de 60-80 °C, il est soluble dans certains solvants organiques, notamment les hydrocarbures benzéniques et chlorés. Il n’est généralement pas plastifi é.
Il est livré sous des formes commerciales diverses : granulés pour extrusion et injection, demi-produits (feuilles, plaques), dispersions aqueuses, mousses.
Les copolymères d’éthylène et d’acétate de vinyle (EVA) sont utilisés purs ou en mélange avec des matières thermoplastiques ou des hydrocarbures paraffi niques. Ils servent notamment à la préparation de colles du type « Hot-Melt ».
Divers adjuvants peuvent être associés au polyéthylène :
1. – Charges.
Le noir de carbone allie à son pouvoir opacifi ant anti-UV, une action renforçante. Il est très utilisé pour les tuyaux et les câbles.
La silice, le silicate de calcium, le carbonate de calcium, des fi bres de verre sont également utilisés.
2. – Colorants et pigments :
— Pigments organiques.
— Pigments minéraux : oxyde de chrome, de fer et de titane, sels de cadmium, de cobalt, de manganèse (moins employés car ils catalysent la dégradation oxydante du polyéthylène).
3. – Adjuvants divers :
— Anti-oxydants : ils sont utilisés en faible quantité pour protéger le polyéthylène de l’oxydation ; ce sont des phénols, des amines ou des thioesters.
— Retardateurs de combustion : essentiellement hydrates d’aluminium, borate de zinc, phosphates, oxyde d’antimoine, paraffi nes chlorées.
— Modifi cateurs de surface : ils atteignent la surface, en diffusant lentement à travers la résine et modifi ent les propriétés optiques (brillant), le glissement et la conductibilité électrique superfi cielle (propriétés antistatiques).
notamment le peroxyde de dicumyle.
— Agents porogènes : ils peuvent être ajoutés au polyéthylène en vue de l’obtention de matériaux alvéolaires [71].
46
II. – MISE EN ŒUVRE
La transformation du polyéthylène ne présente pas de diffi cultés particulières.
1. – Extrusion.
Elle est mise en œuvre surtout avec le polyéthylène basse densité pour obtenir des fi lms utilisés pour l’emballage et dans l’agriculture. Les températures sont de l’ordre de :
— 190-200 °C pour les polyéthylènes basse densité ;
— 160-180 °C pour les polyéthylènes haute densité.
2. – Extrusion-souffl age.
Elle permet l’obtention de corps creux à des températures de l’ordre de
200 °C.
3. – Injection.
Après ébarbage et décarottage, les pièces sont utilisables sans usinage.
Les températures habituellement appliquées sont de l’ordre de :
— 170-230 °C pour les polyéthylènes basse densité ;
— 150-300 °C pour les polyéthylènes haute densité.
4.- Rotomoulage.
Il est réalisé avec du polyéthylène en poudre dans un moule creux qui tourne en tous sens pendant qu’on le chauffe.
5. – Frittage.
Il est utilisé à la température de 250 °C pour revêtir l’intérieur ou l’extérieur de tuyaux.
6. – Enduction.
Cette technique est surtout utilisée avec le polyéthylène basse densité, sur des supports lisses : températures de l’ordre de 280-320 °C.
7. – Revêtements par projection.
Revêtement au chalumeau par introduction de poudre de polyéthylène dans la fl amme et projection sur des objets froids.
Revêtement par fl uidisation dans un nuage de poudre de polyéthylène sous forme de lit fl uidisé.
Revêtement par projection avec un pistolet à charges électrostatiques.
47
8. – Soudage.
Il est effectué au chalumeau à l’aide d’un gaz chaud (air ou azote) pour les pièces de chaudronnerie ou par application d’éléments chauds pour les fi lms. Les ultra-sons sont également utilisés.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Le polyéthylène est généralement infl ammable. La résine ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
En fi n de polymérisation, le polymère est saturé en éthylène. S’il est insuffi samment dégazé, lorsqu’il est stocké, l’éthylène peut se dégager en faible quantité dans les magasins ou silos de stockage en vrac.
Les adjuvants sont ajoutés en faible quantité, ce qui n’exclut pas les risques au moment de leur incorporation ou lors des travaux de fi nition.
— Charges.
La silice sous sa forme cristallisée peut provoquer la silicose. Par contre la forme amorphe qui constitue la majeure partie des silices ultrafi nes ne présente pas les mêmes risques.
Les fi bres de verre sont irritantes pour les voies respiratoires et la peau.
— Anti-oxydants.
Principalement phénols et amines, ces composés sont souvent irritants pour la peau ou sensibilisants.
— Colorants.
L’anhydride chromique peut être à l’origine d’ulcérations de la peau et des muqueuses.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (150° à 300 °C) [53], [56], [75].
La décomposition thermique encore faible vers 200 °C devient sensible vers 240 °C. Ce phénomène est autocatalytique et peut se poursuivre à température ambiante.
Les principaux produits susceptibles de se former lors de cette décomposition sont :
— des hydrocarbures aliphatiques, saturés et insaturés légers, peu nocifs
(méthane, éthylène, butènes…) ;
48
également le tableau en fi n de volume.
— des cétones (acétone, méthyléthylcétone…) et des aldéhydes (formol, acétaldéhyde, acroléine…) irritants pour les muqueuses et les voies respiratoires ;
— des acides gras volatils peu nocifs (odeur de bougie).
Selon certains auteurs, la dégradation du polyéthylène conduirait surtout à la formation d’aldéhydes et celle du polypropylène à la formation de cétones [72].
D’autre part, les antioxydants, aux températures élevées de transformation deviennent volatils. Leur départ facilite l’oxydation de la résine avec cassure de la chaîne et émission des produits de décomposition cités.
Les copolymères éthylène-acétate de vinyle (EVA) commencent à se décomposer vers 200 °C en libérant principalement des vapeurs irritantes d’acide acétique et des aldéhydes. Des acétates et des hydrocarbures légers peuvent se dégager également [56].
b) En cas de pyrolyse ou de combustion [73], [74].
Le polyéthylène est combustible et possède un très fort pouvoir calorifi que (environ 11 000 kcal/kg) [16]. Il brûle assez facilement en dégageant essentiellement de l’anhydride carbonique, de l’oxyde de carbone toxique, des hydrocarbures aliphatiques (méthane et hydrocarbures insaturés légers) et benzéniques et des fumées de noir de carbone. De l’acide acétique s’ajoute à ces composés dans le cas des copolymères EVA.
Quand un feu de polyéthylène couve, il se forme aussi des aldéhydes et des acides gras volatils [156].
Les polyéthylènes expansés sont plus infl ammables en raison de leur mauvaise conductivité thermique qui empêche la diffusion de la chaleur due
à une élévation de la température en un point quelconque de la masse
[43]. Les produits de décomposition de certains ignifugeants (paraffi nes chlorées par exemple) peuvent être dangereux lorsque la combustion se produit malgré leur présence.
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POLYOLÉFINES
POLYPROPYLÈNE Abréviation normalisée : PP
AETERNALEN PP
Noms commerciaux
NAPRYL
Élastomères
CARLONA P PLASKON FR PP DUTRAL TP
CODIX PROPATHÈNE TP
ELTEX P
ERTALÈNE PP
PROPYVER
PRYLÈNE
TELCAR
TPR
EXTRULAM SIRTÈNE VISTAFLEX
HOSTALEN PP STAMYLAN P
LACQTÈNE P STARPYLEN
MARLEX MG 400 TRESPAPHAN
MAURYLÈNE ULSTRON
MÉRAKLON VENTÈNE
MOPLEN WALOTHEN
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polypropylène a pour formule générale :
Il est obtenu par polymérisation du propylène.
C’est un solide qui fond vers 160-170 °C.
Ses propriétés essentielles sont sa bonne résistance à la chaleur et à la plupart des agents chimiques.
Il est totalement insoluble à froid. À 80 °C, il commence à se dissoudre dans les hydrocarbures aromatiques et chlorés.
Le polypropylène est livré sous forme de poudres, granulés, fi bres et semi-produits (blocs, feuilles, profi lés, tubes, plaques, fi lms).
50
Les adjuvants dans la plupart des cas, sont les mêmes que ceux du polyéthylène.
1. – Antioxydants.
Ce sont des phénols utilisés en très petite quantité (en particulier des sulfures de phénol) et du noir de carbone employé comme fi ltre UV.
2. – Pigments.
Peu de colorants solubles mais de nombreux pigments organiques et minéraux.
3. – Charges.
Graphite, silice, silicates, carbonate de calcium, fi bres de verre ou d’amiante, talc et mica.
4. – Retardateurs de combustion.
Trioxyde d’antimoine et paraffi nes chlorées.
Des élastomères thermoplastiques sont obtenus par mélange mécanique et greffage partiel de polypropylène et de caoutchouc EPDM (éthylènepropylène-diène monomère) ou EPM (éthylène-propylène monomère). Ils sont mis en œuvre comme des thermoplastiques. Se reporter au chapitre II des généralités [45], [158].
II. – MISE EN ŒUVRE
Les différentes techniques de transformation du polypropylène sont :
1. – Moulage [12].
— Injection.
Elle est particulièrement aisée à cause de la grande fl uidité du produit à l’état fondu : températures de l’ordre de 200-280 °C.
— Extrusion-souffl age et extrusion : les températures sont de l’ordre de
175-230 °C.
2. – Usinage.
Il ne présente aucune diffi culté particulière.
3. – Soudage.
Il est effectué au chalumeau à l’aide d’air ou d’un gaz inerte chauffé (vers
220° C) et également au moyen de plaques et de miroirs chauffants ; les ultrasons sont également utilisés.
51
4. – Revêtements de surface.
Ils sont réalisés par projection de poudre à l’état fondu à l’aide d’un pistolet chauffant entre 230 et 260 °C.
5. – Filage.
Il permet d’obtenir des monofi laments étirés et des fi bres, sans l’utilisation de solvants.
III. – RISQUES*
Ils sont analogues à ceux qui ont été décrits à propos du polyéthylène.
Ils ne seront pas entièrement retranscrits ici.
1. – Résine et adjuvants.
Le polypropylène est infl ammable.
La résine ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
Les adjuvants, bien qu’ajoutés en faible quantité, présentent des risques quand on les manipule, en particulier dans les ateliers de prétransformation.
— Charges :
Les fi bres de verre sont irritantes pour la peau et les voies respiratoires.
La silice sous sa forme cristallisée peut provoquer la silicose. Par contre, la silice amorphe qui constitue la majeure partie des silices ultrafi nes ne présente pas les mêmes risques.
Les fi bres d’amiante sont responsables, d’une part, de l’asbestose, d’autre part, de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (150 à 300 °C environ) [5]
Le polypropylène commence généralement à se décomposer vers
200-250 °C [8]. Les principaux produits susceptibles de se former lors de cette décomposition sont :
— des hydrocarbures aliphatiques, principalement insaturés (éthylène, butènes…) ;
— des aldéhydes (formol, crotonaldéhyde…) et des cétones (méthylcétones…) irritants de muqueuses oculaires et respiratoires ;
— des acides gras volatils peu nocifs.
52
également le tableau en fi n de volume.
Selon certains auteurs, la dégradation du polypropylène conduirait surtout à la formation de cétones et celle du polyéthylène à la formation d’aldéhydes [72].
b) En cas de pyrolyse ou de combustion [73], [74].
Le polypropylène brûle assez facilement. Sa combustion dégage essentiellement de l’anhydride carbonique, de l’oxyde de carbone, mais
également des hydrocarbures aliphatiques (principalement, méthane et hydrocarbures insaturés légers), des hydrocarbures benzéniques et du noir de carbone.
Un feu qui couve sans éclater peut également entraîner des dégagements gazeux comparables à ceux obtenus aux températures élevées de mise en œuvre.
D’autre part, certains ignifugeants (paraffi nes chlorées) peuvent, lorsque la combustion se produit malgré leur présence, se décomposer en produits dangereux, notamment acide chlorhydrique.
53
POLYVINYLIQUES
POLYCHLORURE DE VINYLE Abréviation normalisée : PVC
COPOLYMÈRE CHLORURE DE VINYLE/ACÉTATE DE VINYLE OU
POLYACÉTOCHLORURE DE VINYLE Abréviation normalisée : VC/VAC
Noms commerciaux des principales résines et compositions vinyliques utilisées en France
ARTÉVYL KRÈNE
BENVIC LACQVYL
TROSIPLAST
ULTRYL
BRÉON LUCOLÈNE VARLAN
CAPRINYL LUCOMIX VESTOLIT
CARINA LUCOREX
CORVIC LUCOVYL
VINATEX
VINNOL
DORLYL QUIRVYL VINOFLEX
DURVINYL RÉSINOPLAST VINYCHLORE
GARBEL SARNYLÈNE VINYLITE
GEDEVYL SICRON VIPLA
GÉON SOLVIC
HOSTALIT STERVYL
VIXIR
HYDEX TÉFANYL
Les composés polyvinyliques étant très nombreux, il est diffi cile de les citer tous. Pour les autres résines, compositions, copolymères et demiproduits, se reporter aux ouvrages cités en référence 12, 14, 16 et 162.
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polychlorure de vinyle a pour formule générale :
Le polymère est une poudre blanche inodore. Sa teneur en chlore est de 56,7 %. Il est obtenu à partir du chlorure de vinyle monomère par polymérisation par dispersion, en masse ou en émulsion.
Des copolymères du chlorure de vinyle avec d’autres monomères sont
également réalisés : le plus courant est le poly (chlorure de vinyle/acétate de vinyle) ou polyacétochlorure de vinyle. Sa formule comporte des groupements du type :
54
En fait, ce copolymère contient de 85 à 97 % de chlorure [19].
Le polychlorure de vinyle est livré sous des formes commerciales très diverses : poudres (polymère ou prémélanges, dry-blend), granulés (mélanges maîtres), pâtes (plastisols), émulsions, dissolutions (organosols), etc.
On le trouve également en demi-produit pour transformation ultérieure : profi lés, tubes, plaques, feuilles, fi lms, etc.
Divers produits sont ajoutés au polychlorure de vinyle, parfois en proportion très importante par rapport au polymère : certains facilitent la mise en œuvre et sont indispensables (stabilisants, lubrifi ants) ; d’autres permettent de faire varier les caractéristiques de la résine dans de larges limites (plastifi ants, charges, pigments…).
La plupart des produits commercialisés contiennent déjà tout ou partie de ces adjuvants, le reste pouvant être ajouté aux divers stades de la transformation.
1. – Stabilisants.
Ce sont des composés que l’on ajoute à la résine plastifi ée ou non, afi n de lui conférer une stabilité accrue vis-à-vis de la chaleur et de la lumière
(rayonnement ultra-violet).
Ils sont employés à raison de quelques % par rapport au poids de la résine.
Ce sont généralement :
— des sels minéraux (carbonates, sulfates, silicates, phosphates) de métaux tels que le plomb ;
— des sels organiques de métaux : stéréate et phtalate de plomb ; stéarate de calcium ; palmitate de zinc ; dilaurates, maléates, mercaptides de dibutyl et dioctyl-étain ; heptanoates, hexoates, ricinoléates de cadmium ou de baryum ;
— des composés organiques : époxydes, phosphites, alphaphénylindole, diphénylthiourée, esters de l’acide amino-crotonique, etc.
2. – Lubrifi ants.
Suivant le but recherché qui est, soit d’éviter l’adhérence de la matière plastique sur les parois métalliques des machines de transformation, soit de modifi er les propriétés rhéologiques des mélanges fondus, on a recours à des lubrifi ants externes ou internes.
Ces lubrifi ants sont par exemple des cires, des acides gras (acide stéarique…), des alcools gras, des stéarates ou laurates de métaux alcalinoterreux.
55
3. – Plastifi ants.
Ces produits qui se présentent la plupart du temps sous forme de liquides plus ou moins fl uides, à température d’ébullition élevée et faible tension de vapeur, sont ajoutés à la résine à doses variables (de quelques % jusqu’à 50 % du mélange) pour conférer une souplesse permanente aux produits fi nis.
Ce sont principalement des :
Adipates Phosphates
}
Benzoates Sébacates
Citrates Époxystéarates
Les paraffi nes chlorées sont utilisées à doses moindres, du fait de leur moins bonne compatibilité avec le PVC.
4.
–
Charges.
Elles se présentent généralement sous la forme de poudres fi nes et sont incorporées aux mélanges pour améliorer certaines propriétés, notamment la résistance électrique, aux chocs ou à la chaleur.
Leur taux d’utilisation est variable (depuis quelques % jusqu’à plus de
100 % du poids de résine) suivant l’application prévue.
Les plus utilisées sont les charges minérales telles que :
— les carbonates de calcium (naturels ou précipités) ;
— les kaolins calcinés ;
— le talc ;
— les dolomies ;
— le sulfate de baryum ;
— les oxydes métalliques ;
— les fi bres d’amiante ;
— la silice.
5. – Pigments et colorants.
Ils sont ajoutés en petites quantités. Ce sont principalement :
— des pigments et colorants organiques (colorants anthraquinoniques, dérivés de la benzidine…) ;
— des pigments minéraux (oxydes de titane, de fer, de chrome, de cadmium, de manganèse, de cobalt…) ;
— des organo-métalliques (phtalocyanine de cuivre…) ;
— des noirs de carbone ;
— des pigments métallisés.
6.
–
Solvants.
Ils sont utilisés seuls ou en mélange pour la préparation de fi bres, de colles et adhésifs, des organosols.
56
Ce sont :
— le tétrahydrofuranne ;
— la diméthylformamide ;
— le dioxanne ;
— les cétones (cyclohexanone, méthyléthylcétone…) ;
— des solvants chlorés (chloroforme, dichlorométhane, 1,2-dichloro-
éthane…).
II. – MISE EN ŒUVRE
Après addition à la résine des différents adjuvants, le mélange est rendu homogène par un traitement thermomécanique approprié à sa nature et aux modes de transformation prévus.
Ceux-ci varient suivant la forme physique du mélange (poudre, granulé, pâte, solution) et sa composition (plastifi é ou non). Ils sont également différents s’il s’agit de demi-produits ou de produits fi nis
*
.
1. – Poudres sèches-granulés.
Ils sont susceptibles d’être transformés par :
— extrusion (tubes, plaques, profi lés…) ;
— extrusion-souffl age (corps creux…) ;
— calandrage (fi lms, revêtements muraux…) ;
— moulage par injection (raccords, pièces industrielles…).
Les températures de moulage sont :
— pour le polychlorure de vinyle rigide : 150-205 °C ;
— pour le polychlorure de vinyle plastifi é : 180-195 °C.
2. – Pâtes.
On distingue, parmi les pâtes, les plastisols, les organosols et les plastigels.
Les pâtes sont susceptibles d’être transformées par :
— enduction (simili-cuirs, nappes, revêtements) ;
— moulage (jouets souples) ;
— trempage (gants, pièces industrielles) ;
— projection au pistolet (revêtements).
3. – Solutions (colles, adhésifs, fi lage de fi bres, revêtements, peintures et vernis…).
utilement aux ouvrages cités notamment en référence 1, 10 et 12.
57
4. – Transformation des produits semi-fi nis ou fi nis.
Ils sont susceptibles d’être transformés par :
— thermoformage ;
— pressage ;
— usinage ;
— sciage ;
— perçage ;
— tournage ;
— étirage ;
200-220 °C) et par rayonnement magnétique à hautes fréquences ou au moyen d’éléments chauds pour les feuilles ;
— collage par dissolution partielle du produit dans un solvant.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants. a) Résine.
Le polychlorure de vinyle n’est pas considéré jusqu’à présent comme dangereux par lui-même à température ambiante. Cependant, une étude fondée sur l’expérimentation animale et une observation sur l’homme
évoquent la possibilité de lésions granulomateuses pulmonaires par inhalation des poussières fi nes de polymère [76], [86].
D’autre part, les résines, homopolymères ou copolymères, peuvent contenir des teneurs variables (de 1 à 100 ppm dans des cas exceptionnels) de monomère résiduel : le chlorure de vinyle. Ces teneurs, qui tendent actuellement à diminuer, dépendent des procédés de fabrication et du traitement fi nal du polymère [79], [80].
Le chlorure de vinyle est un produit gazeux très dangereux en raison notamment de ses propriétés cancérogènes : l’inhalation de vapeurs de chlorure de vinyle est susceptible de provoquer des lésions osseuses et angioneurotiques et d’induire certains cancers (angiosarcomes) notamment du foie [83]. Le chlorure de vinyle est susceptible d’être libéré dans l’atmosphère très faiblement, au cours des traitements, manipulations et stockage à température ambiante et au cours de la première mise en œuvre à chaud.
Pour les mesures de prévention, se reporter notamment au document cité en référence 79.
b) Adjuvants.
D’une manière générale, les adjuvants pulvérulents ou liquides présentent durant les opérations de pesées, transvasements, « mélangeage », des risques par inhalation et par contact.
58
également le tableau en fi n de volume.
Ces mêmes risques se retrouvent durant les opérations de transformation des mélanges et lors des travaux de fi nition [82].
— Plastifi ants.
La plupart des esters de l’acide phosphorique sont des substances nocives et irritantes pour la peau, les yeux et les voies respiratoires.
L’orthotricrésylphosphate est toxique et peut être à l’origine de polynévrites.
Toutefois, il intervient le plus souvent à une concentration inférieure à 1 % dans le phosphate de tricrésyle industriel.
Les phtalates peuvent être légèrement irritants.
Les paraffi nes chlorées ont une très faible nocivité.
— Solvants.
Les solvants chlorés (chloroforme, dichlorométhane) et le dioxanne sont nocifs par inhalation.
Le tétrahydrofuranne est un irritant des muqueuses oculaires et respiratoires ; de plus sous l’action de l’air et de la lumière il s’oxyde en donnant naissance à des peroxydes explosifs.
— Charges.
Elles sont souvent pulvérulentes : même sans toxicité spécifi que, elles peuvent provoquer par inhalation des troubles respiratoires.
l’asbestose, d’autre part, de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
La silice, sous sa forme cristallisée, peut provoquer la silicose. Par contre la silice amorphe qui constitue la majeure partie des silices ultrafi nes ne présente pas les mêmes risques.
De même, le kaolin et le talc contiennent des quantités variables de silice libre cristallisée.
— Stabilisants.
Ils interviennent dans la résine en faible quantité et sont surtout dangereux lors de leur manipulation en vrac.
Les sels de plomb sont fréquemment employés comme stabilisants.
Même à faible dose, ils ont une action sur le système nerveux et peuvent provoquer des troubles digestifs, rénaux et conduire à des altérations hématologiques [77].
Les sels de cadmium, poisons cumulatifs comme ceux du plomb, peuvent provoquer des troubles intestinaux, respiratoires, rénaux et métaboliques.
Les dérivés de dibutyl et de dioctylétain sont respectivement moyennement et peu nocifs ; ils peuvent renfermer comme impuretés des dérivés de tributylétain, toxiques nerveux ou de trioctylétain peu
59
dangereux. Les mercaptides sont plus toxiques que les dérivés dialkylés correspondants [3].
Parmi les stabilisants organiques, l’
α
-phénylindole a été mis en cause dans l’apparition de troubles cutanés et hématologiques [85], [89].
— Pigments.
à sec.
Leur caractère pulvérulent les rend dangereux dans les manipulations
Leur toxicité propre est très variable :
— les pigments minéraux ont en général la même toxicité que le métal qu’ils contiennent ;
— les pigments organiques peu nocifs peuvent contenir comme impuretés des produits toxiques ou cancérogènes (benzidine) servant à leur fabrication.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (80-220 °C), [55], [81], [87].
Dès 175-200 °C, le polychlorure de vinyle commence à se décomposer en libérant principalement des vapeurs d’acide chlorhydrique, très irritantes pour les muqueuses oculaires et respiratoires, en quantités croissantes avec la température (cf. chapitre V-2 des généralités). Des hydrocarbures aliphatiques et benzéniques, notamment le benzène, peuvent également se former en plus faible proportion.
Des traces de chlorure de vinyle peuvent être libérées, comme il a été dit plus haut, si le polymère contient du monomère résiduel [79], [80].
D’autre part, certains adjuvants, en particulier les plastifi ants, peuvent se volatiliser, notamment les phtalates [78], et surtout se décomposer dès 150 °C en libérant des aldéhydes (formol, acroléine : irritants des voies respiratoires) et/ou de l’anhydride phtalique (irritant et allergisant).
Dans le cas des copolymères poly(chlorure de vinyle/acétate de vinyle), on constate, en outre, la présence, dans les vapeurs, d’acide acétique irritant.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion [24], [33], [88].
Les compositions de polychlorure de vinyle non plastifi é sont en général diffi cilement infl ammables. Leur pouvoir calorifi que est de l’ordre de 3 500 à
5 000 kcal/kg.
Les compositions de polychlorure de vinyle plastifi é peuvent être infl ammables ou très infl ammables. Leur pouvoir calorifi que varie de 1 000 à
6 500 kcal/kg [12], [84].
60
Les copolymères à base de polychlorure de vinyle sont généralement infl ammables alors que le PVC pur l’est diffi cilement.
Dans les deux cas se dégage une abondante fumée constituée principalement d’acide chlorhydrique corrosif, d’anhydride carbonique, d’oxyde de carbone toxique et également des produits cités au paragraphe précédent, en proportions variables suivant la température.
Le comportement au feu des produits fi nis à base de polychlorure de vinyle dépend de leur nature (plastifi és ou non) mais également de la forme et des dimensions des objets et de leur mode de pose.
61
POLYVINYLIQUES
POLYALCOOL VINYLIQUE Abréviation normalisée : PVAL
Noms commerciaux
ALCOTEX PÉVALON
ALVYL POLYVIOL
BRAX REVYLOL
CIPOVIOL REYNOLON
ÉLOTEX PAE RHODOVIOL
ELVANOL SOLAPRENE
GELVATOL VINAROL
GOHSENOL VINAVILOL
MOWIOL VINYLON
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polyalcool vinylique également appelé alcool polyvinylique a pour formule générale :
C’est une résine blanche ou légèrement jaunâtre, plus ou moins soluble dans l’eau froide.
Le monomère alcool de vinyle n’existe pas à l’état libre. Le polymère est obtenu par hydrolyse du polyacétate de vinyle. Le produit fi nal peut contenir un nombre variable de groupements « acétyle ».
Le polyalcool de vinyle se présente sous des formes commerciales diverses : poudres, écailles, granulés, solutions.
Différents produits peuvent être ajoutés à la résine pour en modifi er les propriétés.
1. – Plastifi ants.
— Indirects ou hygroscopiques : ce sont essentiellement la glycérine, certains polyalcools (hexanetriol, triméthylolpropane…), l’éthylène-glycol et les produits analogues à haut point d’ébullition, solubles dans l’eau et hygroscopiques.
62
— Directs : acide chlorhydrique ou phosphorique ajouté à la glycérine ou à l’éthylène-glycol.
2. – Solvants.
Le polyalcool de vinyle est caractérisé par sa sensibilité à l’eau et son insolubilité dans presque tous les solvants organiques.
3. – Insolubilisants. l’eau.
Ce sont des produits qui, ajoutés à la résine, diminuent sa sensibilité à
Les composés utilisés sont principalement le borate de sodium, les sels de chrome et de zirconium (à raison de 2 à 10 %), les aldéhydes (formol, furfural) ou leurs dérivés solubles dans l’eau.
4. – Charges.
Talc, stéarate de calcium.
II. – MISE EN ŒUVRE – APPLICATIONS
Elles dépendent à la fois du poids moléculaire de la résine de départ
(polyacétate de vinyle) et de son taux d’hydrolyse, c’est-à-dire du nombre de groupements « acétyle » contenus dans la molécule.
Dans la plupart des cas, le polyalcool de vinyle, employé en solution aqueuse, est utilisé pour son haut pouvoir liant et ses propriétés tensioactives.
Ses principaux emplois sont :
1 – Liant pour bain de couchage papier et carton.
2 – Liant pour bain d’encollage de fi bres textiles.
3 – Apprêt pour tissus.
4 – Liant pour colles industrielles de toutes sortes, y compris les ciments, les colles et les enduits de ragréage.
5 – Colloïde protecteur pour la fabrication d’émulsion et pour les procédés de polymérisation en suspension des monomères, tels que le chlorure de vinyle et l’acétate de vinyle.
6 – Filage : on prépare les fi bres d’alcool polyvinylique à partir d’une solution aqueuse à 40 % d’un polyalcool vinylique presque entièrement hydrolysé que l’on fi le à 100 °C. Après coagulation dans le formol, les fi bres sont séchées.
Toutefois, cette technique ne s’est développée qu’au Japon, mais sur une très grande échelle.
63
7 – On réalise des fi lms par coulée, sur un tapis sans fi n ou sur une roue refroidis, d‘une solution aqueuse chaude de polyalcool vinylique. On sèche à l’air chaud vers 80 °C.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvant.
Le polyalcool vinylique est une résine infl ammable. Du fait de sa grande solubilité dans l’eau, on attribue au polyalcool vinylique une certaine nocivité au niveau respiratoire. Il faut mettre en garde contre l’inhalation de résine à l’état pulvérulent.
Les adjuvants de l’alcool polyvinylique ne présentent pas ou présentent peu de nocivité. Il en est ainsi du solvant (généralement de l’eau) et des plastifi ants (le plus souvent de la glycérine qui ne présente pas de risque).
Par contre, les acides chlorhydrique et phosphorique ajoutés à la glycérine sont des produits corrosifs ; les vapeurs chlorhydriques sont fortement irritantes.
Certains insolubilisants ajoutés à la résine pour diminuer sa sensibilité
à l’eau peuvent s’avérer nocifs en raison de leur proportion dans le mélange,
2 à 10 % et en particulier, au moment de leur incorporation dans la résine.
Il en est ainsi des aldéhydes tels que le furfural, toxique par inhalation, et le formaldéhyde, irritant des muqueuses oculaires et respiratoires, et de certains sels de chrome qui sont notamment irritants et sensibilisants.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (80-180 °C), il n’y a, en général, pas de risque de décomposition du polyalcool vinylique. En effet, jusqu’à 260 °C on constate seulement une modifi cation des propriétés mécaniques par formation d’eau et apparition de doubles liaisons sur la chaîne du polymère
[5]. Toutefois, il est signalé que, lors de travaux utilisant des températures supérieures à 170 °C, il peut y avoir formation de faibles quantités d’éthers, produits à effets narcotiques [3].
b) Aux températures supérieures à 200 °C et en cas de pyrolyse ou de
combustion.
À partir de 260 °C, les produits de décomposition sont principalement des aldéhydes irritants (formol, acétaldéhyde, acroléine…) [5] ; vers 400 °C, des hydrocarbures insaturés ; aux températures plus élevées et, lors de la combustion, de l’anhydride carbonique, de l’oxyde de carbone toxique et des hydrocarbures saturés et insaturés [6].
De l’acide acétique peut également se former avec des polymères contenant des groupements acétyle.
64
également le tableau en fi n de volume.
POLYVINYLIQUES
POLYACÉTATE DE VINYLE Abréviation normalisée : PVAC
Noms commerciaux
EPOK V RHODOPAS VINAMULL
MOWILITH SIRPOL VINAVIL
RESCOVIN TEXICOTE
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polyacétate de vinyle a pour formule générale :
Il est obtenu par polymérisation de l’acétate de vinyle.
C’est une résine transparente, inodore, qui se présente sous des formes commerciales diverses : granulés ou perles, berlingots, demi-produits souples, émulsions aqueuses à 50 %, solutions à 60 % environ…
La résine peut être modifi ée par l’adjonction des produits suivants :
1. – Plastifi ants.
Les plus employés sont les phtalates, les maléates, le monobutyl- benzylamide, la triacétine, les huiles d’anthracène, à raison de 25 % au maximum.
2. – Charges.
Le noir de fumée ne peut être incorporé qu’à raison de 10 % au maximum.
Les autres charges utilisées sont les oxydes de zinc et de titane, la silice, le kaolin, le talc, le carbonate de calcium, le carbonate de magnésium, le
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sulfate de baryum, le lithopone (mélange de sulfate de baryum et de sulfure de zinc)…
3. – Pigments et colorants.
Les colorants organiques, généralement solubles dans l’alcool, conviennent parfaitement, ainsi que les poudres d’aluminium et de bronze.
Leur quantité dans les mélanges est relativement faible. Le jaune de chrome
(chromate de plomb) est souvent utilisé comme pigment.
4. – Solvants.
Les solvants du polyacétate de vinyle sont nombreux. Ce sont les cétones, et en particulier l’acétone, les alcools méthylique et éthylique, l’acide acétique, les acétates de méthyle et d’éthyle, les hydrocarbures benzéniques et en particulier le toluène, les solvants chlorés.
II. – MISE EN ŒUVRE
Les résines de polyacétate de vinyle pures se façonnent très peu et ne s’usinent pas. On les utilise surtout sous forme de copolymère avec le polychlorure de vinyle. Les méthodes et températures de transformation sont alors semblables à celles du polychlorure de vinyle (voir chapitre correspondant).
Les solutions et les émulsions de polyacétate de vinyle sont principalement employées à la fabrication de peintures, vernis, apprêts et colles.
1. – Peintures et vernis.
Ils sont préparés :
— soit à partir de solutions de résine. Le séchage peut s’effectuer au four ou simplement à l’air ;
— soit à partir d’émulsions de résines dans l’eau, dans lesquelles on ajoute charges, plastifi ants et colorants.
Le séchage est effectué pendant 30 à 60 minutes après l’application.
Les vernis et peintures à base de polyacétate de vinyle conviennent pour un grand nombre de supports : bois, tôles, ciments…
2. – Apprêts.
Ils sont très utilisés dans l’industrie textile, pour l’imprégnation des tissus et des fi bres. On opère par trempage dans une solution ou une émulsion de polyacétate de vinyle.
Après essorage, on sèche à température convenable.
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3. – Colles.
Les colles sont particulièrement adaptées au collage des métaux ; leur tenue au froid est améliorée par addition de plastifi ants.
On utilise des solutions ou des émulsions de résine auxquelles on a ajouté des adjuvants nécessaires.
Le durcissement peut s’effectuer à l’air ou au four. Ces colles sont principalement utilisées en ébénisterie et pour les revêtements muraux et de sol.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Le polyacétate de vinyle est infl ammable. Il brûle facilement et fond en continuant de brûler. La résine ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire, à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
Les risques dus aux adjuvants se manifestent essentiellement lors de la préparation des mélanges et dans le cas de solvants lors de la manipulation des vernis, peintures, colles et apprêts à base de ce polymère [3], [25].
Plastifi ants.
Parmi eux, les phtalates peuvent être légèrement irritants pour la peau et les muqueuses et les huiles d’anthracène peuvent contenir des hydrocarbures polycycliques aromatiques cancérogènes.
Solvants.
Ils interviennent dans la préparation des vernis, colles et apprêts. Les solutions sont préparées par dissolution du polymère, sous agitation et chauffage, dans un solvant convenable. La plupart des solvants sont nocifs et volatils.
Charges.
Elles peuvent atteindre 150 % de la résine pure. Parmi elles, la silice, le kaolin et le talc peuvent contenir des quantités variables de silice libre cristallisée qui est susceptible de provoquer la silicose contrairement à la forme amorphe qui ne présente pas les mêmes risques.
Pigments.
Parmi eux, le chromate de plomb (jaune de chrome) présente, au moment de son incorporation dans les mélanges, les risques des composés du plomb et du chrome hexavalent.
également le tableau en fi n de volume.
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2. – Dégradation thermique. a) À partir d’environ 200 °C [56], le polyacétate de vinyle commence
à se décomposer en libérant essentiellement des vapeurs d’acide acétique qui sont irritantes pour les voies respiratoires, les muqueuses et les yeux.
Des dégagements d’aldéhydes (acétaldéhyde, crotonaldéhyde), de cétones
(méthyléthylcétone) et d’acétates, notamment de vinyle et d’éthyle, peuvent aussi être observés.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion, les produits de décomposition sont l’acide acétique, l’anhydride carbonique, l’oxyde de carbone et des hydrocarbures saturés et insaturés [6].
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POLYVINYLIQUES
POLYCHLORURE DE VINYLIDÈNE
Abréviation normalisée : PVDC
Noms commerciaux
Poudres (solubles ou à mouler)
AFCOLAC C
Dispersions aqueuses
DIOFAN
BRÉON CS GÉON 200
IXAN IXAN
SARAN POLIDÈNE
VICLAN
I. – CARACTÉRISTIQUES
La dénomination « polychlorure de vinylidène » désigne différents copolymères à base de chlorure de vinylidène associé au chlorure de vinyle ou à l’acrylonitrile sous forme de poudres, à l’acrylate de méthyle ou à d’autres monomères sous forme de latex.
La formule du monomère chlorure de vinylidène est CH
2
= CCI
2
.
Les copolymères comportent le groupement :
Les copolymères de polychlorure de vinylidène se caractérisent par une bonne résistance chimique et une haute imperméabilité à la vapeur d’eau, aux gaz, aux huiles et aux graisses.
Ils se présentent sous forme de poudres et de dispersions aqueuses.
Les dispersions aqueuses de PVDC sont généralement mises en œuvre sans adjuvants. Par contre, différents produits peuvent être ajoutés aux poudres de PVDC avant transformation.
1. – Catalyseurs.
Le plus utilisé pour la polymérisation est l’azo-bis butyronitrile (AIBN).
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2. – Stabilisants.
Les résines de PVDC ont une mauvaise résistance thermique aux températures de moulage et sont très sensibles à l’action de la lumière.
C’est pourquoi il est souvent nécessaire de les stabiliser à l’aide de différents produits : sels de plomb, benzotriazoles substitués…
3. – Cires anticollantes.
Ce sont généralement des cires naturelles ou synthétiques (par exemple : cire de Candellila, de Carnauba, de paraffi ne).
4. – Plastifi ants, charges et colorants.
Les résines destinées à l’enduction de supports n’en contiennent pas.
Pour la fabrication des fi lms, certains plastifi ants (adipates, sébaçates…) peuvent être ajoutés. Les poudres à mouler peuvent contenir également différents plastifi ants, des charges (silice, talc, bentonite…) et des colorants.
5. – Solvants.
Le PVDC pur est insoluble à froid, mais les copolymères sont solubles à chaud dans divers solvants : tétrahydrofuranne, méthyléthycétone, dioxanne, toluène…
II. – MISE EN ŒUVRE
Suivant la nature, la forme du produit de départ et l’application envisagée, les méthodes de transformation sont très différentes.
1. – Dispersions aqueuses.
Les latex du copolymère chlorure de vinylidène/acrylate de méthyle sont utilisés pour l’enduction du papier et des complexes à base de papier
(papier-aluminium, papier-polyéthylène) ainsi que de divers fi lms plastiques
(polyesters, polypropylène, polyamides).
L’application se fait sur machine d’enduction à lame d’air, à râcles rotatives (Mayer bars) ou à rouleaux. La formation de l’enduit s’opère par coalescence lors de l’évaporation de l’eau de la dispersion dans un tunnel à air chaud.
2. – Solutions organiques.
La plupart des copolymères solubles de chlorure de vinylidène/ chlorure de vinyle et de chlorure de vinylidène/acrylonitrile sont utilisés pour l’enduction de pellicules en cellulose régénérée. Le copolymère est dissous, soit à la température ambiante dans un mélange tétrahydrofuranne-toluène, soit à chaud dans un mélange méthyléthylcétone-toluène.
70
L’enduction est réalisée au trempé sur les deux faces de la pellicule. Le solvant est évaporé dans un four vertical à air chaud humide ou par projection de vapeur d’eau.
Quelques types de copolymères plus solubles sont utilisés dans la fabrication de laques pour matériaux d’emballage.
3. – Poudres et granulés pour moulage.
Avant la mise en œuvre, il est recommandé de procéder au préchauffage et au séchage des poudres et granulés de PVDC dans des fours à circulation d’air à 105 °C pendant une heure ou deux.
La transformation des poudres ou granulés de PVDC additionnés des plastifi ants, des stabilisants – chaleur et des autres adjuvants, est réalisée avec l’appareillage classique par :
— moulage par injection : la température est de l’ordre de 170-180 °C. Le
PVDC présente l’avantage d’un écoulement aisé et d’une solidifi cation rapide : le démoulage peut être effectué dès la température de 100 °C ;
— moulage par extrusion : température de l’ordre de 185 °C ;
— moulage/transfert : il est réalisé dans le matériel traditionnel des résines formophénoliques. La température du moule est d’environ 65-95 °C ;
— moulage par compression. Il s’effectue à partir de granulés ou de poudres de PVDC ou bien à partir de préformes obtenues par chauffage diélectrique.
Un refroidissement rapide à l’eau froide est nécessaire.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants. a) Résine.
Le polychlorure de vinylidène est généralement considéré comme non ou diffi cilement infl ammable. La résine ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
Toutefois, les polymères et copolymères peuvent contenir de faibles quantités (de l’ordre de 10 ppm) de monomère résiduel : le chlorure de vinylidène [90]. Ce composé, dépresseur du système nerveux central, irritant de la peau et des yeux, peut également altérer les fonctions du foie.
également le tableau en fi n de volume.
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b) Adjuvants.
Les risques dus aux adjuvants se manifestent surtout au moment de leur incorporation ; ils peuvent aussi intervenir au cours de la transformation.
— Solvants.
Ils constituent le risque essentiel des opérations d’enduction d’autant plus qu’ils sont utilisés à chaud.
Le tétrahydrofuranne est un irritant des muqueuses et des voies respiratoires ; sous l’action de l’air et de la lumière, il s’oxyde en donnant naissance à des peroxydes organiques.
Le toluène est nocif par inhalation (action ébrio-narcotique), il est irritant pour la peau et les muqueuses.
Le dioxanne est nocif par inhalation.
En outre, ces solvants sont infl ammables et peuvent former dans l’air des mélanges explosifs.
— Stabilisants.
Les sels de plomb sont nocifs. Ils exercent, même à faible dose, une action sur le système nerveux et peuvent provoquer des troubles digestifs, rénaux et des altérations de la formule sanguine.
— Charges.
Pour la silice et le talc, se reporter au tableau en fi n de volume.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de transformation (60-190 °C) [5], [7].
Le polychlorure de vinylidène commence généralement à se décomposer vers 210 °C en libérant principalement des vapeurs d’acide chlorhydrique très irritantes pour les muqueuses oculaires et respiratoires.
Toutefois, au cours du moulage, dès 185 °C, un début de décomposition peut se produire en cas de surchauffe ou de stagnation de la matière fondue à chaud. De plus, certains métaux et leurs chlorures catalysent cette décomposition ; c’est pourquoi l’appareillage d’injection doit être prévu dans un matériau non catalytique (alliage de nickel par exemple) et résistant aux vapeurs corrosives d’acide chlorhydrique.
Dans le cas des copolymères à base d’acrylonitrile, le monomère acrylonitrile, toxique et cancérogène suspecté, peut également être libéré.
Si le polymère contient des plastifi ants, leur dégradation spécifi que peut donner lieu à la formation d’aldéhydes.
Au cours des opérations d’enduction, il ne se produit pas de décomposition du polymère dans les conditions normales de séchage des dispersions et des solutions.
72
b) En cas de pyrolyse ou de combustion , de l’acide chlorhydrique, de l’oxyde de carbone toxique et de l’anhydride carbonique se forment principalement [33].
Dans le cas de copolymères avec l’acrylonitrile, des composés azotés toxiques peuvent aussi se dégager : ammoniac, nitriles, acide cyanhydrique.
Les polymères de polychlorure de vinylidène sont considérés comme d’adjuvants, notamment de plastifi ants, peut augmenter leur infl ammabilité.
73
POLYVINYLIQUES
POLYBUTYRAL ET POLYFORMAL VINYLIQUES
POLYBUTYRAL VINYLIQUE Abréviation normalisée : PVB
MOWITAL B
POLYFORMAL VINYLIQUE
PIOLOFORM F
Noms commerciaux
RHOVINAL B
Abréviation normalisée : PVFM
REVYL F
I. – CARACTÉRISTIQUES
La formule générale approximative du polyformal et du polybutyral vinyliques peut être à titre d’exemple :
Le radical R est H dans le cas du polyformal vinylique et C
3
H
7
dans le cas du polybutyral vinylique. Les groupements « hydroxyle » OH et « acétyle »
OCOCH
3
proviennent du polyalcool et/ou du polyacétate vinylique servant à la préparation du polyformal et du polybutyral. Le nombre de ces groupements dépend du degré de polymérisation des produits de départ et des conditions de leur réaction avec les aldéhydes formique et butyrique.
Le polybutyral vinylique, poudre jaune crème, inodore ou à très faible odeur butyrique est livré sous forme de poudres, d’émulsions ou de feuilles.
Différents adjuvants peuvent être ajoutés à la résine pure :
74
1. – Plastifi ants.
Phtalates, phosphates, huile de ricin.
2. – Solvants.
Hydrocarbure chlorés, méthyléthylcétone, méthylcyclohexanone, dioxanne, alcool méthylique.
Le polyformal vinylique, poudre incolore ou jaunâtre et inodore, est livré sous forme de poudres ou d’émulsions.
La résine peut être modifi ée par l’adjonction des produits suivants :
1. – Plastifi ants.
Phtalate de méthyle, tartrate de butyle, salicylates, triacétine.
2. – Solvants.
Alcool méthylique, chlorure de méthylène, chlorure d’éthylène, dioxanne, phénol et crésols.
3. – Charges.
Farine de bois, stéarate de calcium.
II. – MISE EN ŒUVRE
La transformation du polybutyral vinylique s’effectue le plus souvent à partir de solutions ou d’émulsions [11].
1. – Enduction-vernis.
En raison de la bonne adhérence de cette résine en solution sur l’acier et l’aluminium, on l’utilise pour les couches de fond sur métaux, dans les peintures marines et industrielles anticorrosion (Wash Primer, Shop Primer) et pour vernir l’intérieur des boîtes de conserves.
2. – Imprégnation.
— soit à partir de solutions de résines à 50 % dans le méthanol ;
— soit à partir d’émulsions aqueuses de résines.
3. – Extrusion-calandrage.
À partir d’un polybutyral vinylique spécial, correctement plastifi é, on réalise des feuilles qui servent d’armatures d’assemblage de deux plaques de verre pour la confection de verre feuilleté pour pare-brise automobile de sécurité.
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Le polyformal vinylique est principalement utilisé dans la fabrication de vernis, pour l’émaillage de fi ls électriques ainsi que dans la préparation de colles pour métaux.
1. – Vernis.
En association avec le phénol ou les crésols, le polyformal vinylique permet de fabriquer des vernis d’émaillage pour fi ls électriques en cuivre ou en aluminium. Après cuisson, l’émail au formal présente une adhérence excellente au métal, une grande souplesse, une résistance à l’abrasion et des propriétés diélectriques remarquables, mais la tenue thermique d’un tel émail reste limitée.
2. – Colles.
L’utilisation de colles pour métaux à base de polyformal vinylique et de phénoplaste prend actuellement de l’importance.
On enduit la surface à coller avec la solution phénolique. Après un séchage partiel, on projette la poudre de polyformal. Le séchage s’effectue sous pression vers 150 °C.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Le polyformal et le polybutyral vinyliques sont des résines moyennement infl ammables [12], [16]. Ils ne présentent pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsque la résine est manipulée sous forme pulvérulente.
Les risques dus aux adjuvants se manifestent surtout au moment de la préparation des mélanges et de la mise en solution des poudres.
— Plastifi ants.
Pour les risques dus aux phosphates, aux phtalates, se reporter au tableau en fi n de volume.
— Solvants.
L’alcool méthylique est toxique en particulier par inhalation. Les hydrocarbures chlorés et le dioxanne sont nocifs également par inhalation.
Le phénol et les crésols utilisés pour les vernis de polyformal vinylique sont généralement caustiques et toxiques par contact cutané.
76
également le tableau en fi n de volume.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre.
Dès 150 °C, il peut y avoir un début de décomposition des résines avec dégagement d’aldéhydes formique et butyrique irritants pour les muqueuses oculaires et respiratoires.
Ce début de décomposition a lieu surtout en cas de surchauffe accidentelle ou non de la matière (défaut de régulation, durée prolongée de chauffe…).
De l’anhydride phtalique, irritant des muqueuses et voies respiratoires et allergène, peut se former si les phtalates fi gurent parmi les plastifi ants.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion.
Les produits de décomposition sont toujours les aldéhydes formique et butyrique en quantité plus importante que précédemment.
Il se forme également de l’aldéhyde acétique, irritant puissant des voies respiratoires, des hydrocarbures aliphatiques (méthane et hydrocarbures insaturés légers), de l’anhydride carbonique et de l’oxyde de carbone, toxique.
77
POLYSTYRÉNIQUES
POLYSTYRÈNE Abréviation normalisée : PS
Polystyrène standard et polystyrène choc
Noms commerciaux
Polystyrène expansé
BUTOFAN ROBEX BALIPOR
DISTRÈNE STERNITE HOSTAPOR
ESTYPRÈNE STYRAFIL POLISOL
HOSTYREN STYRANIL ROOFMATE
LACQRENE STYRAVER STYROCELL
LORKALÈNE STYRON STYROMAT
PLASTRYL TROLITUL VESTYPOR
POLYFLEX VESTYRON
I. – CARACTÉRISTIQUES
La formule générale du polystyrène peut s’écrire :
Il faut distinguer :
— le polystyrène standard communément appelé polystyrène cristal à cause de sa transparence qui résulte de la polymérisation du styrène sous l’action de catalyseurs. Il est caractérisé par sa rigidité et sa fragilité ;
78
— le polystyrène choc, produit translucide ou opaque résultant d’une copolymérisation par greffage avec un élastomère ; polybutadiène ou poly(butadiène/styrène) qui lui confère une rigidité atténuée et une bonne tenue aux chocs (3 à 10 % de butadiène) ;
— le polystyrène chaleur résultant d’une copolymérisation avec de l’
α− méthylstyrène qui lui confère une meilleure résistance à la chaleur.
Les polystyrènes sont des résines de faible densité ayant une bonne résistance aux acides faibles, aux bases et aux huiles. Ils sont solubles dans la plupart des solvants organiques.
Le polystyrène commence à se déformer sous l’effet de la chaleur entre 70 et 90 °C. Il se présente sous la forme d’un fl uide visqueux vers 140-
180 °C.
Il est livré sous des formes commerciales diverses : poudres, granulés, billes, pâtes, solutions et émulsions, demi-produits (feuilles, plaques, tubes, profi lés…).
Divers adjuvants peuvent lui être ajoutés :
1. – Plastifi ants.
Ce sont généralement des huiles de paraffi ne, certains esters d’acides gras ou des phtalates, notamment le phtalate de dibutyle. Ils sont employés en faible quantité.
2.
–
Solvants.
— le monomère styrène ;
— les hydrocarbures tels que toluène, xylènes, cyclohexane, méthylcyclohexane, solvant naphta ;
— les hydrocarbures chlorés : 1,1,1-trichloréthane ; cyclohexanone ;
— les acétates de méthyle, d’éthyle, de butyle ;
— le tétrahydrofuranne.
3.
–
Charges.
Le polystyrène est le plus souvent sans charge pour respecter sa transparence naturelle.
On peut néanmoins le renforcer avec des fi bres de verre ou lui ajouter des charges telles que carbonate de calcium, noir de carbone, mica.
4.
–
Colorants et pigments.
Toute la gamme des pigments et colorants habituels est utilisable pourvu qu’ils soient solides aux températures de mise en œuvre
(160-250 °C).
79
On utilise aussi l’oxyde de titane comme opacifi ant et, pour des effets décoratifs spéciaux, de la poudre d’aluminium et de bronze.
5. – Stabilisants et anti-oxydants.
En ce qui concerne le polystyrène standard, les stabilisants sont très peu utilisés, si ce n’est pour améliorer la résistance à la lumière. Dans ce but, on lui ajoute des absorbeurs UV, tels que benzophénones et benzotriazoles,
à raison de 0,1 à 0,2 %.
Dans le polystyrène-choc, la protection contre la dégradation thermique est réalisée par adjonction d’anti-oxydants phénoliques seuls ou mélangés à des phosphites à raison de 0,1 à 0,2 % environ.
6. – Antistatiques.
Pour faciliter l’écoulement des charges électrostatiques, on peut ajouter
à la résine de base 1 à 2 % d’amines ou d’alcools et des sels d’ammonium quaternaire.
7. – Lubrifi ants.
Ils sont ajoutés en très faible quantité (inférieurs à 1 %) pour faciliter la mise en œuvre et améliorer la résistance à l’abrasion. Ce sont généralement des stéarates de zinc ou de magnésium, des stéaramides, des cires naturelles ou synthétiques.
II. – MISE EN ŒUVRE
1. – Moulage.
On opère généralement un préchauffage des granulés dans une étuve à
70-80 °C pendant quelques heures pour en éliminer l’humidité.
— Injection : les températures sont de l’ordre de 160-320 °C.
— Extrusion : les températures sont de l’ordre de 180-300 °C.
Thermoformage.
Les feuilles extrudées de polystyrène choc sont formées sous vide à partir de rouleaux de feuilles ou directement à la sortie de l’extrudeuse.
Les feuilles biorientées de polystyrène standard sont formées sous pression.
Extrusion-souffl age.
Cette technique est très peu utilisée. Elle permet néanmoins de fabriquer des fl acons à usage alimentaire et pour la parfumerie.
80
2. – Revêtements et enduction.
On part de résines en solution dans le monomère ou dans un mélange de solvants. On peut également utiliser le polymère en émulsion aqueuse.
Solutions.
Les solvants utilisés dans les peintures et vernis pour imperméabilisation des matériaux de construction sont des hydrocarbures benzéniques, des esters, des cétones ou leurs mélanges.
Émulsions.
Ce sont des suspensions aqueuses de fi nes particules de polystyrène plastifi é ou non, en milieu neutre ou peu alcalin. Elles sont utilisées dans l’industrie du papier et pour l’apprêtage du tissu.
3. – Usinage et fi nition.
Le polystyrène standard, cassant et rigide, s’usine mal. Par contre, l’usinage du polystyrène choc ne pose pas de problème particulier, si ce n’est d’éviter les surchauffes locales de la matière par un refroidissement approprié.
4. – Collage.
Le polystyrène est collé à lui-même par dissolution dans un solvant ou un mélange de solvants. Les solvants les plus employés sont le toluène, la méthyléthylcétone, l’acétate de butyle et le tétrahydrofuranne. Le collage peut s’effectuer à froid ou à chaud (environ 60 °C).
Une autre technique de plus en plus utilisée est le soudage par ultrasons.
5. – Produits allégés et expansés.
On distingue généralement :
— les polystyrènes allégés [71], de densité comprise entre 0,7 et 1, obtenus :
• soit par procédé chimique : un agent porogène (azodicarbonamide, bicarbonate de sodium…) libère par action de la chaleur un gaz inerte
(anhydride carbonique, azote…) dans la matière fondue ;
• soit par procédé physique : de l’azote est envoyé sous pression dans le polystyrène fondu ;
— les polystyrènes expansés de très faible densité : la polymérisation est effectuée avec incorporation de n-pentane à raison d’environ 6 % dans le mélange. Les perles obtenues subissent une expansion en deux
étapes : préexpansion des perles de polystyrène à la vapeur d’eau et expansion à plus haute température [91], [94].
6. – Découpe de blocs de P.S. expansé au fi l chaud.
Température : environ 400 °C.
81
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Le polystyrène est infl ammable.
La résine ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
Les adjuvants sont ajoutés en faible quantité ce qui n’exclut pas les risques au moment de leur incorporation [25].
— Plastifi ants.
Parmi les plastifi ants, les phtalates sont légèrement irritants pour la peau et les muqueuses.
— Solvants.
À côté des solvants tels que cétones et esters, les opérations de collage et d’imprégnation utilisent les monomères et les hydrocarbures benzéniques beaucoup plus dangereux :
•
Le styrène a d’abord une action irritante sur les yeux et les voies respiratoires. À plus forte concentration, il peut exercer une action dépressive sur le système nerveux central.
•
Les hydrocarbures benzéniques : toluène et xylènes sont nocifs par inhalation (action ébrio-narcotique) et irritants pour la peau et les muqueuses.
•
Les hydrocarbures chlorés sont nocifs par contact cutané et par inhalation.
— Stabilisants.
La benzophénone est légèrement irritante [95].
— Charges.
Les fi bres de verre sont irritantes pour les voies respiratoires et la peau.
— Antistatiques.
Les amines et sels d’ammonium quaternaires sont irritants pour la peau et certains sont allergisants.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (160-320 °C) [5], [6], [7], [54].
82
également le tableau en fi n de volume.
La décomposition thermique du polystyrène commence généralement vers 250 °C en présence d’air avec dégagement de différents produits gazeux :
— Styrène : le pourcentage de monomère dans les produits de dégradation augmente en fonction de la température. Il y a également formation d’oligomères (dimère, trimère…).
— Hydrocarbures benzéniques notamment le benzène, l’éthylbenzène et le cumène.
— Aldéhydes, notamment le benzaldéhyde.
deux facteurs, température et temps de chauffe, interviennent sur la décomposition : ainsi dès 230 °C, un séjour de plusieurs heures dans une machine en chauffe peut provoquer un début de décomposition.
Parmi les adjuvants, les antioxydants phénoliques notamment se libèrent au cours de la dégradation.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion [33], [92].
Les gaz formés sont essentiellement l’anhydride carbonique, l’oxyde de carbone, le styrène, l’éthylbenzène, le benzène, le toluène et des hydrocarbures lourds.
Le polystyrène brûle facilement. Son pouvoir calorifi que est d’environ
9 500 kcal/kg [16] ; l’incendie se propage rapidement à cause des gaz formés dont certains sont eux-mêmes combustibles.
Il existe cependant des qualités de polystyrène comportant des retardateurs de combustion en particulier pour les produits allégés et expansés particulièrement infl ammables [18], [43], [93]. Lors de la fabrication et du stockage du polystyrène expansé, il faut attirer l’attention sur les risques présentés par la présence de pentane utilisé comme agent d’expansion.
83
POLYSTYRÉNIQUES
COPOLYMÈRES STYRÉNIQUES SAN - ABS - MBS - SBS - SIS
Noms commerciaux
ABSACON TERLURAN
ABSON TRONAL
AÉTERNACRYL UGIKRAL
AFCORYL URTAL
ALTUCHOC
AMPAGLAS
SAN
BLENDEX DIKARYL
BUTAVER ESTYSAN
CYCOLAC KOSTIL
CYCOLON LASTIL
DOW ABS LURAN
KAPRONET (matière de purge) RESTIL
KLÉGISAB STARASAN
KRALASTIC STYRABIL
LASTILAC STYVACRYL
LORKARIL TYRIL
LUSTRAN I VERSAN
NABUTÈNE VESTORAN
NÉOKARIL
NORSORAU
MBS
RONFALIN
ROYALEX
SABEX
SICOFLEX ABS
Élastomères thermoplastiques SIS et SBS
CARIFLEX TR
STARABS KRATON
STRATO SOLPRÈNE
STYLAC
I. – CARACTÉRISTIQUES
Pour améliorer les propriétés chimiques et physiques du polystyrène, des copolymères ont été réalisés en associant le styrène de formule
84
à d’autres monomères :
— l’acrylonitrile : formule du monomère CH
2
= CH – CN ;
— le butadiène : formule du monomère CH
2
= CH – CH = CH
2
;
— le méthacrylate de méthyle formule du monomère
CH
2
= CH – COOCH
|
CH
3
3
— l’isoprène : formule du monomère
CH
2
= CH – C = CH
|
CH
3
2
Les copolymères ainsi obtenus sont les suivants :
— SAN poly(styrène/acrylonitrile) :
— ABS poly(styrène/acrylonitrile/butadiène) ;
— MBS poly(styrène/méthacrylate de méthyle/butadiène) ;
— SIS poly(styrène/isoprène/styrène) ;
— SBS poly(styrène/butadiène/styrène).
Les deux derniers sont des copolymères triséquencés qui ont des propriétés d’élastomères thermoplastiques. Se reporter, à ce sujet, au chapitre II des généralités, [11], [45], [158].
Les SAN sont des copolymères statistiques simples, obtenus par copolymérisation en émulsion.
Les MBS sont obtenus par greffage en masse d’un mélange de méthacrylate de méthyle et de styrène sur un élastomère styrène/butadiène.
Le produit fi ni est une dispersion transparente de MBS dans une matrice méthacrylate de méthyle-styrène.
Les ABS sont obtenus :
— soit par greffage en émulsion d’acrylonitrile et de styrène sur polybutadiène (on obtient une dispersion d’élastomère ABS dans une matrice nitrile-styrène) ;
— soit par des dispersions d’un élastomère nitrile-butadiène dans une matrice nitrile-styrène (obtenus tous les deux en émulsion).
Suivant les proportions des monomères de départ, on obtient toute une gamme de produits aux propriétés modulées.
Les copolymères styréniques sont des résines incolores, inodores.
Les MBS et SAN sont transparents, tandis que les ABS, les SBS et les
SIS sont opaques. Leurs températures de ramollissement sont de l’ordre de
90-100 °C et ils deviennent fl uides et visqueux entre 180 °C et 200 °C.
Divers produits peuvent leur être adjoints.
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1. – Stabilisants, lubrifi ants.
— les SAN peuvent contenir :
• des lubrifi ants : stéarate de butyle, stéarates métalliques, stéaramides ;
• des absorbeurs de rayons ultra-violet : benzophénone et benzotriazoles
(0,1 à 0,2 %) ;
• des anti-oxydants thermiques organiques, thioesters notamment le thiopropionate de lauryle ;
— les ABS peuvent contenir :
• des lubrifi ants : huile de paraffi ne, phtalates, stéaramides ;
• des agents antistatiques : amines et alcools ;
• des stabilisants ;
— les MBS contiennent très peu d’additifs :
• lubrifi ants : stéarates métalliques, stéaramides (0,1 %) ;
— les adjuvants des SBS et des SIS sont identiques à ceux des ABS, mais ces copolymères en contiennent généralement très peu.
2. – Charges.
Les copolymères styréniques sont habituellement peu chargés. Certaines qualités spéciales sont renforcées aux fi bres de verre.
3. – Colorants et pigments.
Pratiquement tous les ABS sont colorés (utilisation esthétique, mobilier, etc.).
Les MBS sont utilisés le plus souvent sans colorant pour préserver leurs bonnes propriétés optiques.
4. – Solvants.
Les principaux solvants des copolymères styréniques sont le styrène, la méthyléthylcétone, la méthylisobutylcétone. Ils sont utilisés en particulier dans les opérations de fi nition et de collage.
II. – MISE EN ŒUVRE
La transformation des copolymères styréniques ne présente pas de diffi culté particulière. Toutefois, il est souvent nécessaire de sécher au préalable les granulés, dans une étuve à circulation d’air, pendant plusieurs heures à 80 °C, [2], [11].
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1. – Injection.
C’est la technique la plus utilisée pour les SAN. Les températures sont de l’ordre de 170 à 260 °C.
Les conditions d’injection sont pratiquement les mêmes pour les
ABS et les MBS. Les températures sont alors de 190-250 °C.
2. – Extrusion.
Cette technique, très utilisée pour les ABS, permet de réaliser des plaques et des feuilles. Par contre, les SAN sont peu souvent extrudés, sinon pour la fabrication de mono-fi laments.
Les températures sont de l’ordre de 170-240 °C.
Il est également possible d’obtenir des feuilles d’épaisseurs allant de quelques dizaines de microns à plusieurs millimètres.
3. – Extrusion-souffl age.
Elle permet de fabriquer des corps creux en ABS, SAN et MBS à des températures de 190-240 °C.
4. – Fabrication d’allégés.
Le transformateur ajoute habituellement un porophore en mélange à sec avec les poudres et granulés de SAN et ABS. Ce porophore, sous l’action de la chaleur, dégage un gaz qui expanse la matière au cours du moulage et conduit à une structure macromoléculaire moins dense.
5. – Thermoformage.
Les feuilles extrudées d’ABS et de MBS peuvent être thermoformées, à partir de rouleaux de feuilles, ou directement à la sortie de l’extrudeuse
à des températures de 140-180 °C.
Les feuilles bi-orientées de SAN sont formées sous pression.
6. – Usinage et fi nition.
L’usinage des ABS est très facile, tandis que celui des MBS et des SAN présente quelques diffi cultés en raison de leur rigidité et leur fragilité.
L’assemblage des pièces peut s’effectuer :
— par soudage au chalumeau à air chaud ;
— par soudage aux ultrasons ;
— par collage : dissolution superfi cielle dans la méthyléthylcétone ou de préférence dans une solution d’ABS ou de SAN (à 10-20 %) dans ce solvant.
87
7. – Galvanoplastie.
Le chromage et le nickelage peuvent être effectués sur l’ABS, la fi xation étant réalisée par les sels de Palladium, après une dissolution sélective superfi cielle pour permettre l’accrochage et une métallisation chimique pour rendre la surface conductrice.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Les copolymères styréniques sont généralement infl ammables.
Les résines ne présentent pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire sauf si elles renferment des monomères résiduels
(acrylonitrile, styrène…) [52] :
— l’acrylonitrile est toxique par inhalation et contact cutané. C’est un poison du système nerveux et il est suspecté d’être cancérogène [40] ;
— le styrène et le méthacrylate de méthyle sont irritants pour les yeux et les voies respiratoires.
Les adjuvants sont ajoutés en quantité assez faible ce qui n’exclut pas les risques au moment de leur incorporation ou lors de l’usinage.
— Lubrifi ants et agents antistatiques.
Les phtalates peuvent être légèrement irritants.
Les amines exercent une action irritante ou même corrosive sur la peau.
Certaines sont sensibilisantes.
— Charges.
Les fi bres de verre présentent un danger d’irritation de la peau et des voies respiratoires notamment au moment de leur incorporation dans les résines.
— Solvants.
La méthyléthylcétone est irritante pour les muqueuses oculaires et respiratoires.
Le styrène a également une action irritante sur les yeux et les voies respiratoires. À plus forte concentration, il peut exercer une action dépressive sur le système nerveux central.
— Stabilisants.
La benzophénone est légèrement irritante [95].
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (170-260 °C) [51], [52].
Les copolymères styréniques commencent généralement à se décomposer avant 260 °C (l’ABS notamment commence vers 200 °C mais sa
88
également le tableau en fi n de volume.
décomposition n’est pas encore très marquée à 250 °C). Au cours de cette décomposition, il y a dégagement des produits de départ : les monomères en particulier, le styrène, l’acrylonitrile, le méthacrylate de méthyle.
Ces dégagements peuvent découler de la présence de monomères résiduels mais proviennent surtout d’un début de dépolymérisation. Ils sont favorisés par le temps passé par la matière dans la machine en chauffe. Les monomères sont dangereux et infl ammables (voir paragraphe précédent).
Il y a également formation d’hydrocarbures benzéniques, de nitriles et d’aldéhydes, notamment l’acroléine.
D’autre part, les anti-oxydants phénoliques présents parfois dans les
SAN se dégagent facilement.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion.
Outre les monomères cités ci-dessus, il se forme également de l’oxyde de carbone, de l’anhydride carbonique, des hydrocarbures aliphatiques.
Des nitriles, de l’ammoniac, de l’acide cyanhydrique, toxique par inhalation, peuvent se former dans le cas de l’ABS et du SAN.
Se reporter également aux différents chapitres correspondant à chacun des produits de base des copolymères.
Les copolymères styréniques brûlent facilement [21], [24]. Pour certaines applications, ils peuvent être ignifugés au moyen d’adjuvants spéciaux ou bien de petites quantités de PVC leur sont ajoutées pour améliorer leur réaction au feu. Dans ce cas, un dégagement d’acide chlorhydrique est à prévoir en cas de combustion.
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POLYACRYLIQUES ET POLYMÉTHACRYLIQUES
POLYMÉTHACRYLATE DE MÉTHYLE
Abréviation normalisée : PMMA
Noms commerciaux de résines polyacryliques et polyméthacryliques
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polyméthacrylate de méthyle a pour formule générale :
Il est obtenu par polymérisation du méthacrylate de méthyle :
— en masse (plaques coulées et poudres à mouler) ou en sirop (colles polymérisables à froid) ;
— en suspension (poudres à mouler et poudres pour peintures et vernis) ;
— en émulsion (peintures, vernis et revêtements).
Le PMMA est caractérisé par sa transparence, ses facilités de mise en
œuvre, ses propriétés diélectriques et sa résistance au vieillissement.
Il est livré sous différentes formes : plaques coulées, joncs, disques, bâtons, poudres à mouler par injection et extrusion, poudres pour peintures et vernis, granulés, émulsions, sirops, demi-produits extrudés.
90
Certains adjuvants peuvent être ajoutés à la résine :
1. – Catalyseurs de polymérisation.
Ce sont des peroxydes organiques ajoutés en très faible quantité.
2. – Colorants et pigments.
Ce sont en général des complexes minéraux, que l’on incorpore dans la masse du sirop avant polymérisation dans le cas des plaques coulées ou bien que l’on mélange intimement à la poudre de PMMA avant sa mise en
œuvre.
3. – Plastifi ants.
Le polyméthacrylate n’en contient qu’exceptionnellement, pour des applications bien spécifi ques. On utilise alors des phtalates.
Habituellement, la plastifi cation du PMMA est obtenue par copolymérisation avec l’acrylate d’éthyle ou de méthyle, par exemple.
4. – Charges.
Le polyméthacrylate de méthyle n’en contient généralement pas.
Seules certaines résines de coulée peuvent être chargées de silice ou d’autres produits, pour des applications routières particulières.
5. – Solvants.
Le monomère méthacrylate de méthyle, qui se présente sous forme d’un liquide visqueux, d’odeur piquante, est le solvant employé généralement dans les colles polymérisables ainsi que dans les mélanges polymèremonomère utilisés en dentisterie.
Les autres solvants les plus actifs sont : des hydrocarbures chlorés
(chlorure de méthylène, monochlorhydrine de glycol, trichloréthylène, chloroforme, etc.), des cétones, des hydrocarbures benzéniques.
Ces solvants sont utilisés dans les opérations d’assemblage des plaques coulées et dans la préparation de peintures, vernis, adhésifs et revêtements.
II. – MISE EN ŒUVRE
Le polyméthacrylate de méthyle se prête à la plupart des méthodes habituelles de mise en œuvre des résines. Suivant la nature et la forme du produit de départ, les techniques sont différentes.
91
1. – Plaques coulées.
Dans cette méthode, le polyméthacrylate de méthyle est une résine de haut poids moléculaire, obtenue par polymérisation lente en masse sous forme de plaques, blocs, feuilles, joncs ou bâtons. Il possède alors une bonne mémoire élastique dans une large zone de température, ce qui rend possible certaines techniques de transformation :
— Thermoformage sous pression d’air.
Le chauffage à 130-160 °C s’effectue dans des étuves à air chaud ou à rayonnement infrarouge.
— Plage à froid avec chauffage local le long de la génératrice de pliage à l’aide d’une résistance chauffante à des températures de l’ordre de
130-160 °C.
— Usinage (sciage, découpage, perçage, tournage, fraisage, polissage…).
Il est particulièrement aisé, puisque les machines habituelles de mécanique et de travail du bois sont utilisables.
Il convient d’éviter un échauffement de la matière en cours d’usinage par une lubrifi cation et un refroidissement localisé à l’aide d’eau pure.
— Assemblage.
Le collage du polyméthacrylate de méthyle sur lui-même peut s’effectuer :
— par dissolution (ramollissement) des surfaces de contact au moyen d’un solvant (acétone, hydrocarbures chlorés) ;
— ou bien à l’aide de colles-solvant qui sont des dissolutions dans un solvant, de faibles quantités de polyméthacrylate de bas poids moléculaire ;
— ou bien à l’aide de colles polymérisables à base de PMMA à bas poids moléculaire en solution dans le monomère. L’addition au moment de l’emploi du catalyseur de polymérisation permet d’obtenir un joint de PMMA.
2. – Plaques extrudées.
Il s’agit de polyméthacrylate transformé par extrusion, à partir de poudres à mouler de bas poids moléculaire.
Ces plaques ont une excellente transparence. On ne retrouve la mémoire
élastique que dans une très faible partie de la plage de transformation précédente.
— Thermoformage sous vide.
Les températures sont de l’ordre de 130-160 °C.
— Pliage à froid.
— Usinage.
— Assemblage.
92
Ces trois opérations présentent les mêmes caractéristiques que dans le cas des plaques coulées.
3. – Poudres à mouler.
Ce sont des poudres de polyméthacrylate de méthyle de bas poids moléculaire, obtenues par polymérisation lente en suspension dans l’eau puis séchage.
La poudre, après adjonction des adjuvants, est dans la plupart des cas, transformée en granulés ou en lentilles pour la mise en œuvre par :
— Injection.
C’est le procédé le plus employé, mais il demande quelques précautions particulières : une bonne régulation thermique des zones de chauffage, des précautions pour éviter les phénomènes d’électricité statique, une grande propreté des locaux et de l’appareillage et une matière à mouler parfaitement sèche. Les températures sont de :
•
170-240 °C pour les résines dures ;
•
180 °C pour les résines molles.
— Extrusion : températures de l’ordre de 160-220 °C.
Une très bonne régulation des températures, pression et vitesse est nécessaire.
Le refroidissement de l’objet extrudé en PMMA est assuré par de l’air froid et non pas de l’eau, pour éviter tout choc thermique à la matière.
— Dissolution pour fabrication des peintures, vernis et encres d’imprimerie.
— Moulage utilisé en dentisterie du mélange polymère-monomère en présence d’adjuvants [30].
4. – Émulsions.
Elles sont obtenues par polymérisation dans l’eau avec des agents
émulsifi ants.
méthacrylate d’éthyle ou de n-butyle notamment.
Les applications sont les vernis, peintures, revêtements, apprêts pour tissus et papiers, protections murales.
5. – Sirops.
Ce sont des résines de coulée pouvant être polymérisées par addition de catalyseurs, agissant soit à froid, soit à chaud, soit sous rayonnement
UV,
β
ou
γ
. Leurs applications sont les colles polymérisables, permettant de souder deux pièces de PMMA.
93
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Le polyméthacrylate de méthyle est une résine infl ammable.
À l’état polymérisé, elle ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire.
Toutefois, sous forme pulvérulente, au cours de la préparation de mélanges, solutions ou émulsions et lors de l’usinage, la résine peut entraîner des irritations de la peau et du système respiratoire pouvant être dues à la présence de monomère résiduel [30].
Les risques dus aux adjuvants se manifestent au cours de leur incorporation et lors de la transformation notamment lors des travaux d’assemblage et de collage pour les solvants [98].
— Solvants.
Le méthacrylate de méthyle monomère est un composé infl ammable qui peut former des mélanges explosifs avec l’air.
Ses vapeurs, irritantes pour les yeux et les voies respiratoires peuvent avoir un effet narcotique à forte concentration. Le liquide est irritant pour la peau et peut être sensibilisant lors de son utilisation dans les pâtes et colles autopolymérisantes notamment [96], [97].
Parmi les autres solvants, les hydrocarbures chlorés et aromatiques sont nocifs en particulier par inhalation.
— Catalyseurs.
Les peroxydes, instables, peuvent donner lieu à des décompositions explosives. D’autre part, ils sont irritants et particulièrement dangereux pour les yeux. Se reporter au chapitre III.5 des généralités.
— Plastifi ants.
Les phtalates peuvent être légèrement irritants pour la peau.
Les acrylates de méthyle ou d’éthyle, habituellement employés en copolymérisation pour plastifi er le polyméthacrylate de méthyle, sont nocifs par inhalation et ingestion et irritants pour la peau, les yeux et les voies respiratoires.
Les résines plastifi ées avec les acrylates peuvent entraîner des réactions d’irritation et de sensibilisation lors de leur utilisation.
— Charges.
Silice : se reporter au tableau en fi n de volume.
94
également le tableau en fi n de volume.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (100-24 °C) [48].
Dès 180 °C, le polyméthacrylate de méthyle commence généralement
à se décomposer en libérant le monomère d’abord en faible quantité puis en quantité plus importante quand la température s’élève.
Ces dégagements peuvent avoir lieu lors du moulage, lors de l’usinage si le refroidissement des pièces usinées n’est pas suffi sant et chaque fois qu’une surchauffe se produit.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion.
Le polyméthacrylate de méthyle est généralement infl ammable. Il brûle facilement. Son pouvoir calorifi que est d’environ 6 000 kcal/kg, [16]. La matière une fois enfl ammée, la combustion continue d’elle-même en dégageant principalement des vapeurs de méthacrylate de méthyle monomère, de l’anhydride carbonique et de l’oxyde de carbone, toxique, et en quantité moins importante, des hydrocarbures aliphatiques et des aldéhydes [33].
Il existe certaines variétés de polyméthacrylate coulé, classées diffi cilement infl ammables [21] qui brûlent lorsqu’elles sont placées dans une fl amme mais s’éloignent d’elles-mêmes lorsque le foyer est éloigné.
95
POLYACRYLIQUES ET POLYMÉTHACRYLIQUES
POLYACRYLONITRILE ET COPOLYMÈRES
Abréviation normalisée : PAN
Noms commerciaux
COURTELLE LOPAC ZÉFRAN
CRESLAN NOMELLE
I. – CARACTÉRISTIQUES
La formule générale du polyacrylonitrile peut s’écrire :
1. – Fibres synthétiques.
Sous forme d’homopolymère ou copolymérisé avec de faibles proportions d’autres polymères vinyliques (au moins 85 % d’acrylonitrile), le polyacrylonitrile est utilisé comme fi bre synthétique dans l’industrie textile : les fi bres « acryliques ». La résine ne peut fondre sans se décomposer mais sa solubilité dans quelques solvants permet le fi lage [3].
Copolymérisé avec des monomères chlorés (chlorure de vinyle ou de vinylidène), l’acrylonitrile donne des fi bres appelées « modacryliques » si elles contiennent une proportion suffi sante d’acrylonitrile (de 35 % à 85 %).
Peu d’adjuvants sont ajoutés en général au polyacrylonitrile :
— catalyseurs de polymérisation : peroxydes organiques ;
— solvants : diméthylformamide, diméthylsulfoxyde, diméthylacétamide.
96
2. –
Résines thermoplastiques.
a) En copolymérisation par greffage avec les acrylates, les méthacrylates, le butadiène ou le styrène, l’acrylonitrile, à des teneurs supérieures à 60 %, conduit à un groupe de résines thermoplastiques, servant essentiellement à la fabrication de corps creux [11], [99]. Ce copolymère rigide transparent est pratiquement imperméable aux gaz et imprimable.
Solvants : diméthylformamide, acétonitrile.
b) En copolymérisation avec le styrène et le butadiène, l’acrylonitrile copolymère styrène/acrylonitrile (SAN). Pour ces polymères, se reporter au chapitre « Polystyréniques ».
3.
–
Caoutchoucs « nitriles ».
Copolymérisé avec du butadiène, l’acrylonitrile conduit à des caoutchoucs « nitriles » qui ne sont pas traités dans le cadre de cette brochure.
II. – MISE EN ŒUVRE
1. – Fibres.
Le polymère est dissout à chaud dans un solvant approprié. Les fi bres sont obtenues à partir de cette solution de viscosité défi nie et constante par extrusion et coagulation ultérieure.
2. – Résines.
Les copolymères polyacrylonitrile à haute teneur en acrylonitrile sont surtout moulés par souffl age pour obtenir des bouteilles et des fl acons. Les températures sont de l’ordre de 200-215 °C.
Le calandrage et le formage sous vide sont aussi applicables [11].
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Les résines polyacrylonitrile et les copolymères ne présentent pas de risque particulier à température ordinaire. Toutefois, l’éventuelle présence dans ces résines d’acrylonitrile monomère, toxique et cancérogène suspecté
[40], a conduit aux États-Unis à l’interdiction des résines à base d’acrylonitrile pour la fabrication des bouteilles à usage alimentaire.
également le tableau en fi n de volume.
97
Les risques dus aux adjuvants proviennent essentiellement des
solvants :
— le diméthylformamide est nocif par inhalation et irritant pour la peau et les muqueuses ;
— le diméthylsulfoxyde, peu toxique, traverse rapidement le peau et peut favoriser la pénétration d’autres substances. Il peut être irritant ;
— le diméthylacétamide est moyennement nocif par inhalation et contact cutané.
Les peroxydes instables peuvent donner lieu à des décompositions explosives. D’autre part, ils sont irritants et particulièrement dangereux pour les yeux (se reporter au chapitre III.5 des généralités).
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (jusqu’à environ 250 °C) [6], [51],
[52].
Les copolymères polyacrylonitrile commencent généralement à se décomposer vers 200 °C, avant de fondre en libérant :
— des aldéhydes (notamment l’acroléine) irritant pour les voies respiratoires ;
— de l’acrylonitrile, et d’autres nitriles.
On note aussi la présence d’hydrocarbures aliphatiques et d’acrylates.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion [3], [7], [33],
les principaux gaz de décomposition sont :
— l’oxyde de carbone, toxique et l’anhydride carbonique ;
— l’acrylonitrile toxique par inhalation et voie cutanée, cancérogène suspecté
[40] ;
— l’ammoniac, gaz toxique et très irritant pour les muqueuses oculaires et respiratoires ;
— l’acide cyanhydrique, gaz très toxique qui est libéré en quantités croissantes en fonction de la température.
Les fi bres de polyacrylonitrile sont infl ammables [26]. L’introduction dans un tissu acrylique de fi bres « modacryliques » diminue son infl ammabilité
[7], [21].
98
POLYAMIDES
Abréviation normalisée : PA
Noms commerciaux
AETERNAMID
AKULON (PA 6 – PA 6-6)
CAPRAN (PA 6)
CAPROLAN (PA 6)
PERLON N (PA 6-10)
POLYANYL
PRODILAN
RÉNYL (PA 6)
CELON (PA 6)
CIPONYL
RHODIALON (PA 6)
RILFORM (PA ou complexe)
DURÉTHAN B, A, C (PA 6 – PA 6-6 – RILSAN A (PA 12)
PA 12) RILSAN B (PA 11)
ENKALON (PA 6)
ERTALON (PA 6)
FABELNYL (PA 6 - PA 6-6)
SNIAMID (PA 6 – PA 6-6)
SNIAVITRID (PA 6 – PA 6-6)
STARAMIDE (PA 6 – PA 6-6, 11, 12
GRILAMID (PA 12)
GRILON (PA 6)
LATAMID
LURON
TECHNYL (PA 6, 6-6, 6-10)
ULTRAMID A (PA 6-6)
ALTRAMID B (PA 6)
ULTRAMID S (PA 6-10)
MARANYL VÉRAMIDE
MINLON (PA 6-6) VERSAMID
MONOCAST
NYLATRON (PA 6 – PA 6-6)
VESTAMID (PA 6-12 – PA 12)
WALOMID (fi lm)
NYLFRANCE (PA 6-6)
NYLON (PA 6)
NYLSÈNE (PA 6 – PA 6-6)
NYLTEST (PA 6-6)
OBTEL (PA 6-6)
ORGAMIDE R (PA 6)
ORGASSAN (PA 11)
PERLON L (PA 6)
ZYTEL (PA 6-6)
NOMEX (polym, phénylène, isophtalamide)
TROGAMID T (à partir d’acide téréphtalique et d’isomères 2,2,4 et 4,4,2triméthylhexaméthylène diamine)
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les polyamides sont caractérisés du point de vue chimique par le groupement amide : qui se répète à intervalles réguliers dans la molécule.
99
Les polyamides peuvent être obtenus selon les procédés classiques suivants :
— polycondensation d’un diacide avec une diamine, exemples :
PA 6-6 : polyhexaméthylène adipamide :
PA 6-10 : polyhexaméthylène sébacamide : qui mettent en réaction pour : le PA 6-6 : l’hexaméthylènediamine et l’acier adipique, le PA 6-10 : l’hexaméthylènediamine et l’acide sébacique ;
— polycondensation d’un amino-acide sur lui-même, exemple : PA 11 : polyundécanamide : qui met en réaction l’acide amino-undécanoïque ;
— polymérisation d’un lactame, exemple : PA 6 : polycaprolactame
PA 12 : polyaurolactame : qui mettent en réaction pour :
PA 6 : le caprolactame,
PA 12 : le dodécalactame ;
— polycondensation ne faisant pas intervenir la fusion des monomères. Dans ce cas, les techniques de polycondensation mettent en cause des solutions de monomère ; il existe des procédés qui utilisent des monomères plus réactifs, comme des chlorures d’acides.
D’une manière générale, ces polyamides spéciaux à zone de fusion
élevée, sont préparés selon une technologie particulière adaptée aux fi bres.
Par convention, les polyamides obtenus à partir d’aminoacides ou de lactames sont désignés par un seul chiffre indiquant le nombre de carbones des monomères (PA 6, PA 11, PA 12, etc.). Pour les polyamides désignés par deux chiffres : le 1 er chiffre désigne le nombre de carbones de la diamine et
100
le second celui du diacide (PA 6-6, PA 6-10). Dans certains cas de copolyamides, la désignation peut être PA 6/PA 6-6/PA 6-10.
Les polyamides sont livrés sous forme de poudres, granulés, solutions, demi-produits, fi bres. Par élévation de température, ils ne se ramollissent pas progressivement comme la plupart des autres thermoplastiques, mais passent brusquement de l’état solide à l’état liquide (fusion entre 150 et
270 °C suivant le type de polyamides).
Ce sont des polymères fi lables. Une grande partie de la production mondiale est transformée en fi bres textiles.
Ils sont aussi utilisés comme plastiques techniques qui sont transformés comme les autres polymères.
Les caractéristiques des polyamides peuvent être modifi ées par l’adjonction de différents produits :
1. – Plastifi ants. phtalates, les benzoates ou encore les dérivés des acides benzènesulfonique, permettent d’obtenir des polyamides souples.
2. – Solvants.
Les solvants les plus employés sont des mélanges d’alcools
(méthylique, éthylique, isopropylique), de chloroforme et de trichloréthylène ou des mélanges d’alcools et d’eau.
Des acides forts comme l’acide formique, des phénols comme le métacrésol et des solvants chlorés sont également utilisés pour certains polyamides.
3. – Charges.
Les polyamides « renforcés » nécessaires pour des applications dont le coeffi cient de frottement entre deux pièces doit être le plus bas possible peuvent contenir de 15 à 40 % de charges.
Ces charges qui servent aussi à augmenter la résistance mécanique sont généralement des fi bres de verre, des billes de verre, certains graphites, du bisulfure de molybdène, des silicates et parfois du polytétrafl uoroéthylène en poudre.
4. – Colorants et pigments.
Il existe une grande variété de colorants et de pigments ; ils peuvent
être organiques ou minéraux. Leur teneur dans les polyamides est faible en général (5 à 10 ‰) ; mais dans certains cas (polyamides utilisés en câblerie) les charges de pigments peuvent atteindre 15 %. D’une manière générale, le choix de ces colorants et pigments est tel qu’ils doivent résister aux températures élevées de mise en œuvre.
5. – Stabilisants.
Les sels métalliques (halogénures de cuivre) et les polyphénols
(hydroquinone et pyrocatéchine) sont utilisés dans les applications particulières pour éviter la dégradation thermique ou solaire.
101
6. – Retardateurs de combustion.
Bien que brûlant mal, certains polyamides coulent à la fusion et s’ils sont enfl ammés, peuvent propager la fl amme. Pour remédier à ce risque, on incorpore aux polyamides des additifs spéciaux ; ils sont généralement à base d’halogènes, de phosphore, de bore, de bismuth, d’aluminium…
7. – Lubrifi ants.
Ce sont des charges spéciales qui permettent d’étendre le domaine d’application de certains polyamides : stéarates de calcium et de zinc à faible concentration.
II. – MISE EN ŒUVRE
À la livraison, les polyamides en poudres à mouler ou en granulés sont généralement prêts à l’emploi, avec une teneur en humidité maximale de
0,2 %.
Si ce n’est pas le cas, il est indispensable de prévoir un séchage préalable pour prévenir tout risque de dégradation lors de la transformation.
1. – Moulage.
Moulage par injection.
Températures de l’ordre de : 270-290 °C pour le PA 6-6,
230-260 °C pour le PA 6,
220-260 °C pour le PA 11.
Moulage par coulée.
Il est utilisé pour fabriquer des pièces massives, avec des résines polyamides polymérisées en masse, dans le moule, notamment directement
à partir du monomère caprolactame pour le PA 6.
2. – Extrusion.
Cette technique est applicable aux polyamides dont les zones de fusion ne sont pas très élevées et qui possèdent une bonne plage thermoplastique.
L’extrusion du polyamide 6-6 est diffi cile car la latitude de mise en œuvre d’un tel polymère est restreinte, beaucoup plus que celle des PA 6 et PA 11, par exemple.
Températures de l’ordre de : 255-265 °C pour le PA 6-6,
220-260 °C pour le PA 6,
205-260 °C pour le PA 11.
102
L’extrusion est toujours réalisée en vue de l’usinage ultérieur des pièces.
3. – Frittage.
Compression de poudres très fi nes en présence d’un pourcentage important de charges métalliques.
4. – Revêtement couramment appelé « rilsanisation ».
Au préalable, les surfaces métalliques à revêtir doivent subir une préparation pour enlever les graisses, la rouille, les écailles de laminage, etc.
On procède :
— par décapage par projection de sable, de corindon ou de grenaille d’acier ;
— par traitement chimique, à l’aide de différents produits, tels que : trichloréthylène, acide sulfurique à 10 %, etc. ;
— parfois, les surfaces métalliques à recouvrir sont revêtues d’une souscouche avant le trempage ; celle-ci peut contenir des solvants aromatiques ou chlorés.
Le revêtement des pièces métalliques peut être obtenu par différents procédés, à des températures pouvant atteindre 380-400 °C :
— le trempage qui consiste à plonger les pièces préalablement chauffées dans une cuve qui contient la poudre en suspension dans l’air ou dans un gaz inerte ;
— la projection au pistolet-chalumeau de la poudre de polyamide à travers une fl amme sur la surface métallique préchauffée ;
— la projection au pistolet électrostatique.
5. – Enduction.
Elle s’effectue au moyen de polyamides dits « solubles », soit dans des solvants aqueux (alcools + eau), soit dans des mélanges de solvants anhydres
(alcools + chloroforme + trichloréthylène).
Les concentrations en résine sont relativement faibles.
On peut utiliser jusqu’à 50 % de plastifi ants ; on peut également ajouter des charges, des colorants, des diluants, etc.
6. – Usinage : fraisage, perçage, taraudage, tournage.
Il ne présente pas de diffi culté particulière.
7. – Assemblage.
Collage.
On a recours à des produits spécifi ques dont les principaux sont : phénol, m-crésol, alcools lourds, acide formique, solvants chlorés.
Certaines colles sont à base de résine phénol-formol, de résorcineformol, précondensées et polymérisées à chaud ; il existe également des colles époxydiques et des colles de polyuréthanne.
103
Soudage.
Possible par friction, par vibrations, par impulsions thermiques et à haute fréquence plus rarement ou par ultrasons.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Les polyamides, une fois polymérisés, ne présentent pas de risque particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsque les résines sont manipulées à l’état pulvérulent
(au cours de la « rilsanisation » notamment).
Il n’en est pas de même au cours de la polycondensation qui peut intervenir en même temps que la mise en œuvre dans certains cas comme le moulage de pièces massives.
a) Certains monomères sont dangereux.
D’une manière générale, les diamines aliphatiques ou aromatiques sont des produits toxiques.
L’hexaméthylène diamine, en particulier, est un produit corrosif, irritant pour la peau, les yeux et le système respiratoire. On a également noté des anémies du type hémolytique et des dermites eczématiformes.
Le
ε
-caprolactame, qui intervient directement lorsqu’il est polymérisé en masse dans le moule, peut entraîner, à des concentrations assez importantes, des signes nerveux (irritabilité, nervosité…). Ses vapeurs sont irritantes pour les muqueuses oculaires et respiratoires [103]. L’expérimentation animale a permis d’observer des troubles sanguins et hépato-rénaux [25].
Des chlorures d’acide sont parfois employés comme monomères à la place des acides correspondants. Ce sont en général des produits plus nocifs et corrosifs que les acides.
b) Les risques dus aux adjuvants se manifestent au cours de leur incorporation mais aussi lors de la transformation ou des travaux de fi nition :
— l’acide formique fortement corrosif et le crésol toxique et corrosif peuvent provoquer des brûlures ;
— les phosphates organiques sont nocifs et irritants pour la peau et les muqueuses ;
— les hydrocarbures chlorés nocifs par inhalation et contact cutané exercent une action narcotique ;
— les fi bres de verre sont irritantes pour la peau et les voies respiratoires.
également le tableau en fi n de volume.
104
Pour les autres adjuvants dangereux cités, se reporter au tableau en fi n de volume.
c) Certains risques sont particulièrement dus aux méthodes de mise en
œuvre :
— au cours de l’injection et de l’extrusion, il existe des risques importants de brûlures par suite de projections dues à des décompositions accidentelles, brûlures particulièrement graves car le polyamide chaud adhère à la peau. L’appareillage doit comporter une régulation parfaitement contrôlée pour éviter des décompositions qui comportent, en plus des risques de brûlures, des dangers d’intoxication par les produits de dégradation (voir plus loin dans le chapitre « Dégradation thermique ») ; exposent à l’inhalation des produits de décomposition du polyamide vers 400 °C (voir chapitre « Dégradation »). Elles comportent également des risques dus aux poussières (inhalation et explosion) ; de plus la préparation des surfaces fait intervenir des produits irritants), l’acide sulfurique (liquide corrosif pour la peau et les yeux, aux vapeurs irritantes pour les voies respiratoires) ; le décapage au jet de sable peut entraîner des risques de silicose ;
— les opérations d’usinage peuvent provoquer des surchauffes locales entraînant une décomposition.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (200-400 °C) [6], [7].
Les polyamides commencent généralement à se décomposer avant
250 °C.
Jusqu’à 290-300 °C (température maximale de moulage), la décomposition est encore faible ; il se forme des hydrocarbures aliphatiques, des aldéhydes (acétaldéhyde, acroléine, crotonaldéhyde…) irritants, des nitriles (acrylonitrile, acétonitrile…) et des cétones (acétone…) [50].
Vers 400 °C, température pouvant être atteinte lors de la rilsanisation, la décomposition devient très nette. Les gaz dégagés sont, en plus de ceux précédemment cités [48], [104] :
— de l’ammoniac et des nitriles toxiques et irritants pour les muqueuses oculaires et respiratoires ;
— de l’oxyde de carbone toxique ;
— de l’anhydride carbonique.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion.
Les polyamides sont le plus souvent peu ou moyennement infl ammables. Leur pouvoir calorifi que est d’environ 7 500 à 9 000 kcal/kg
[16]. Leur comportement au feu varie suivant la nature chimique du polyamide, sa température de fusion et la forme des objets, réalisés avec ce matériau [102].
La présence de certains adjuvants (plastifi ants) modifi e ce comportement au feu dans le sens d’une plus grande combustibilité [21].
105
L’adjonction de certains apprêts et colorants en particulier à base de chrome peuvent rendre les polyamides très infl ammables [100].
Les gaz se dégageant lors de la pyrolyse ou de la combustion sont principalement [33], [101], [104] :
— l’anhydride carbonique ;
— l’oxyde de carbone ;
— l’ammoniac ;
— l’acide cyanhydrique, très toxique par inhalation, et des nitriles toxiques
(acétonitrile, acrylonitrile…).
106
POLYCARBONATES
Abréviation normalisée : PC
Noms commerciaux
ALTULEX PC MERLON
AETERNABON ORGALAN
CARBAVER PANLITE
GERPALON POKALON
LATILON POLYCARBAFIL
LEXAN SINVET
MAKRISOL STARBONATE
MAKROLON ULTRAPHAN
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les polycarbonates sont des composés macromoléculaires obtenus principalement à partir du diphénylolpropane ou bis-phénone A, par polycondensation. Leur formule générale peut s’écrire :
Ils sont livrés sous des formes commerciales diverses : granulés ou demi-produits (plaques, feuilles, fi lms…).
Ce sont des matériaux à usage technique, durs et rigides, diffi cilement combustibles, dont les propriétés principales sont :
— stabilité mécanique et dimensionnelle et résistance aux chocs ;
— solidité et résistance à l’abrasion ;
— bonne stabilité aux très basses températures jusqu’à – 150°C et aux températures élevées jusqu’à 140°C environ ;
— transparence ;
— bonnes propriétés électriques et diélectriques ;
— résistance vis-à-vis des produits chimiques et de certains solvants.
Les polycarbonates sont assez sensibles à l’humidité et sont perméables
à certains gaz.
107
Certains adjuvants peuvent lui être incorporés :
1. – Charges - plastifi ants.
Les polycarbonates n’en contiennent généralement pas. Cependant, pour des opérations particulières, certains sont renforcés aux fi bres de verre.
2. – Stabilisants.
Pour stabiliser ces produits au rayonnement ultraviolet, de petites quantités de noir de carbone peuvent être ajoutées s’il n’est pas nécessaire que le polymère soit transparent.
3. – Colorants et pigments.
La gamme des colorants et pigments pouvant être incorporés aux résines brutes est limitée, car ils doivent rester solides aux températures élevées de mise en œuvre (225-300 °C).
4. – Solvants.
Le meilleur solvant des polycarbonates est le dichlorométhane. Le
1,2-dichloroéthane, le dioxanne, le monochlorobenzène et les mélanges de ces solvants sont également utilisés, principalement dans les opérations de collage des polycarbonates sur eux-mêmes.
II. – MISE EN ŒUVRE
La transformation des polycarbonates exige l’utilisation d’un produit absolument sec sous peine de dégradation immédiate du matériau.
Le séchage des granulés sera effectué pendant plusieurs heures dans une étuve à 120°C au minimum.
1. – Moulage par injection.
Les polycarbonates se prêtent sans inconvénient à cette technique de mise en œuvre à des températures de l’ordre de 250-330 °C.
L’utilisation d’une buse chauffante est recommandée et la trémie d’alimentation doit être maintenue fermée pour éviter le passage de poussières et d’humidité.
2. – Moulage par extrusion.
Les températures sont de l’ordre de 240-300 °C.
Cette technique permet de fabriquer tubes, barres, tuyaux, feuilles.
Les semi-produits sont ensuite transformés par thermoformage, souffl age, emboutissage sous vide.
108
3. – Usinage et fi nition.
Les polycarbonates peuvent être aisément usinés. Le polissage est réalisé avec des pâtes à polir exemptes de produits alcalins pour éviter toute corrosion.
L’assemblage de polycarbonates peut se faire par dissolution superfi cielle à l’aide de solvants ou par soudage aux ultrasons.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Les polycarbonates sont combustibles mais diffi cilement infl ammables.
Les résines ne présentent pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elles sont manipulées à l’état pulvérulent.
Les risques dus aux adjuvants peuvent se manifester au moment de leur incorporation et/ou lors des travaux de fi nition :
— les fi bres de verre sont irritantes pour les voies respiratoires et la peau ;
— parmi les solvants, le dichlorométhane [105] très employé et le 1,2dichloroéthane sont très volatils ; ce sont de puissants narcotiques qui sont aussi dangereux pour les yeux et la peau. Le dioxanne et le monochlorobenzène sont également nocifs par inhalation.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre : 220-320 °C [2], [50].
Les polycarbonates commencent à fondre à partir de 220 °C.
Entre 250 °C et 280 °C, la dégradation est peu marquée ; il se dégage seulement des traces d’hydrocarbures aliphatiques insaturés et benzéniques
(benzène, toluène…) et des traces d’aldéhydes divers. Il peut y avoir
également émission des solvants chlorés utilisés parfois dans la fabrication
(dichlorométhane, monochlorobenzène) [50].
Mais vers 320 °C-340 °C, la décomposition débute réellement en entraînant un changement de couleur par modifi cation de structure et un dégagement des mêmes gaz en quantité plus importante.
b) Aux températures supérieures à 330 °C.
Vers 380 °C [7], la décomposition, importante, entraîne la formation d’anhydride carbonique, d’oxyde de carbone toxique, d’hydrocarbures, notamment le méthane, et de bisphénol A ou diphénylolpropane.
Les polycarbonates sont combustibles. Leur pouvoir calorifi que est d’environ 7 000 kcal/kg. Ils sont ordinairement diffi cilement infl ammables mais peuvent être infl ammables sous forme de feuilles, plaques ou tubes [8].
également le tableau en fi n de volume.
109
CELLULOSIQUES
ACÉTATE DE CELLULOSE Abréviation normalisée : CA
Noms commerciaux
ACÈLE RHODEX
ACÉLOÏD RHODIALINE
ACÉTAT RHODIALITE
ACÉTOPHANE RHODOÏD
CALEPPIOFILM RHODOPHANE
CELLIDOR A, S, U RHOPTIX
CELLON SÉTILITHE
CELLONEX SICALIT
CELLUFILM SOLOMBREX
DEXEL TEXEL
LUMALINE TRIAFOL
NACROLAQUE TRIALITHE
NAXOID TUBICÉTA
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les différents acétates de cellulose préparés par acétylation de la cellulose se distinguent par leurs propriétés et leurs applications, d’après leur teneur en acide acétique combiné. Dans la pratique, ce sont les acétates de cellulose dits « secondaires » (diacétates) dont le taux d’acétylation est compris entre 51 et 57 % qui sont les plus utilisés.
Leur formule générale peut s’écrire :
110
Le triacétate de cellulose (taux d’acétylation de 62,5 %) est également utilisé. Il sert à fabriquer des vernis, des fi lms photographiques et des fi bres.
Les propriétés caractéristiques des acétates de cellulose sont la transparence, la souplesse, la stabilité à la chaleur et à la lumière. Ce sont des produits sensibles à l’humidité et au froid.
Différents produits peuvent être ajoutés aux résines d’acétate de cellulose :
1. – Plastifi ants.
À raison de 20 à 40 % du poids de la résine. Les plus utilisés sont les phtalates de diméthyle et de diéthyle, le phosphate de triphényle ou de trichloréthyle, les dérivés des toluènes – sulfamides, la triacétine, l’acétophénone, le lactate de butyle, etc. On les emploie généralement en mélanges.
2. – Solvants.
La solubilité des acétates de cellulose varie avec leur taux d’acétylation.
Le meilleur solvant du triacétate est le dichlorométhane additionné ou non d’alcools.
Les acétates à 54-57 % d’acétyle sont solubles dans l’acétone, le perchloréthylène, le dioxanne, l’acide acétique, le lactate d’éthyle, la cyclohexanone, le furfural, la méthyléthylcétone, le nitrométhane, le nitroéthane, les acétates d’éthyle et de méthyle, etc.
Les solvants sont principalement utilisés dans les vernis, les colles, ainsi que pour la fabrication des fi lms et des fi bres. Ils permettent aussi le collage des fi lms et des feuilles.
3. – Colorants et pigments.
Les acétates de cellulose peuvent être colorés de deux façons :
— par coloration dans la masse : à l’aide de colorants organiques solubles, ou bien avec des pigments minéraux : sels de cadmium, de cobalt ou de manganèse, oxydes de chrome et de fer, anhydres, etc. ;
— par teinture en bain aqueux : les objets, fi bres et fi ls d’acétate de cellulose peuvent être teints dans une dispersion aqueuse de colorants plastosolubles à environ 80 °C.
4. – Charges.
On peut incorporer de la silice, de la poudre de mica, de la farine de bois, des charges fi breuses, du noir de carbone et de l’oxyde de zinc.
En fait, les charges sont peu utilisées et les charges basiques sont à proscrire en raison de leur incompatibilité avec la résine.
111
II. – MISE EN ŒUVRE
La transformation des acétates de cellulose ne présente pas de diffi cultés particulières. Il est cependant indispensable, dans la plupart des cas, de sécher poudres et granulés avant l’emploi.
1. – Moulage.
La préparation des poudres à mouler, c’est-à-dire l’incorporation à la résine des plastifi ants, pigments et charges éventuelles, peut être réalisée :
— soit en présence de solvants dans un malaxeur interne (type WERNER)
à 35 °C. Les solvants ajoutés s’éliminent par évaporation pendant le mélangeage ;
— soit en l’absence de solvants dans un malaxeur externe (type BANBURY) à température élevée (130-160 °C).
Les poudres à mouler sont généralement préchauffées pour parfaire leur séchage avant le moulage.
•
Injection.
Les températures sont de l’ordre de 180-250 °C.
•
Extrusion.
Elle permet l’obtention de tubes, joncs, feuilles et fi lms minces à des températures de l’ordre de 180-215 °C.
•
Souffl age.
Des feuilles d’acétate de cellulose fortement plastifi é sont spécialement mises au point pour le souffl age. Ces feuilles sont chauffées vers 170-
225 °C, puis serrées entre les coquilles d’un moule à la même température.
Le souffl age est réalisé par pression d’air.
2.
–
Calandrage.
Cette technique est utilisée pour la fabrication de fi lms épais. La résine et
éventuellement les colorants sont mélangés sur laminoirs chauffants (200 °C environ) jusqu’à l’obtention d’un ruban continu de l’épaisseur désirée.
3. – Usinage (sciage, découpage, perçage, taraudage, fraisage, etc.)
Il est recommandé tout en évitant une surchauffe locale, d’opérer à température supérieure à 10 °C, sinon la matière risque d’être cassante.
4.
–
Assemblage.
•
Collage.
Le collage des pièces, fi lms et feuilles en acétate de cellulose est réalisé très simplement par dissolution superfi cielle à l’aide d’une faible quantité d’acétone.
112
Dans certains cas, en particulier pour les emballages alimentaires qui ne doivent présenter aucune odeur, le soudage à haute fréquence est préférable au collage.
5.
–
Filage.
À partir d’acétate de cellulose à 51-57 % d’acide acétique combiné, en solution dans un mélange d’acétone et d’alcools. Après dégazage, le collodion est fi lé à sec dans une cellule verticale où un courant d’air chaud
évapore le solvant.
6. – Recouvrement et imprégnation.
On emploie des solutions d’acétate de cellulose de différentes viscosités.
Des plastifi ants et des diluants (alcools et hydrocarbures aromatiques) peuvent
être éventuellement ajoutés.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Les acétates de cellulose ne présentent pas de risque particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’ils sont manipulés sous forme pulvérulente.
Par contre, les risques dus aux adjuvants, ajoutés parfois en quantité importante, se manifestent au moment de leur incorporation dans la préparation des mélanges et lors de la mise en œuvre.
Plastifi ants.
Les phosphates également utilisés comme ignifugeants sont les plus nocifs en particulier le phosphate de triphényle [25]. Les phtalates, particulièrement volatils aux températures de mise en œuvre peuvent être légèrement irritants.
L’acétophénone est irritant et narcotique à forte concentration.
Solvants.
Tous les solvants utilisés sont plus ou moins dangereux en raison de leur toxicité par inhalation, de leur volatilité ou de leur infl ammabilité (risque de formation de mélange gazeux explosifs).
Parmi les alcools, l’alcool méthylique est toxique par inhalation. Le furfural, toxique, est également irritant pour les voies respiratoires. Le dichlorométhane, très volatil, est narcotique. Le dioxanne, la cyclohexanone, le nitrométhane et le nitroéthane sont nocifs par inhalation. Les risques interviennent lors de la manipulation et de l’évaporation des solvants au cours des opérations de fi lage, collage, recouvrement et imprégnation.
également le tableau en fi n de volume.
113
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (130-250 °C)
Les acétates de cellulose peuvent être chauffés jusqu’à environ 175 °C sans décomposition [3]. Au delà, on observe le dégagement de vapeur d’eau et d’aldéhydes (formol, acroléine, butyraldéhyde) irritants des muqueuses oculaires et respiratoires [48].
D’autre part, si l’acétate de cellulose contient des phtalates comme plastifi ants, ceux-ci peuvent se dégrader aux températures de mise en œuvre en formant de l’anhydride phtalique (irritant et allergisant) et des aldéhydes.
b) Aux températures supérieures, lors de la pyrolyse ou de la combustion.
Au-delà de 350 °C, la pyrolyse des acétates de cellulose conduit principalement à la formation d’anhydride carbonique et de vapeurs corrosives d’acide acétique. De l’oxyde de carbone, de l’acétaldéhyde, de l’acétone sont aussi libérés en plus faibles quantités [6], [21].
Les acétates de cellulose sont en général peu à moyennement infl ammables. Une fois enfl ammés, la fl amme se propage lentement [2], [12].
Leur pouvoir calorifi que est d’environ 5 600 kcal/kg [16].
114
CELLULOSIQUES
NITRATE DE CELLULOSE Abréviation normalisée : CN
Noms commerciaux de produits transformés
à base de nitrocellulose
CELLULOÏD
NAXELLOSE
NICABEL
NOVOÏD
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les nitrates de cellulose ou nitrocellulose sont des polymères à structure fi breuse, obtenus par nitration plus ou moins poussée de la cellulose purifi ée
(linters de coton ou pulpe de bois).
Leur formule générale peut s’écrire :
Les différentes nitrocelluloses industrielles se distinguent les unes des autres par leur taux d’azote (variant entre 11 et 12 % du poids de nitrocellulose sèche pour les produits courants) et leur viscosité qui dépend étroitement du degré de polymérisation de la résine, c’est-à-dire de la longueur de la chaîne cellulosique.
En raison de son instabilité, le produit pur n’est jamais livré à 100 % de sec, mais toujours mouillé à l’eau ou à l’alcool, ou plastifi é.
Les nitrocelluloses industrielles se présentent donc sous différentes formes :
— en fl oches, mouillées à l’eau ou imprégnées d’alcool :
— en granulés sphériques plastifi és ;
115
— en solutions appelées « collodions » ;
— en dispersions auto-émulsionnables, etc.
Divers produits peuvent être ajoutés à la nitrocellulose :
1. – Plastifi ants.
Leur rôle est d’apporter aux fi lms nitrocellulosiques la souplesse qui leur manque. Parmi les plus utilisés, citons les phtalates (d butyle, de dioctyle, d’isobutyle ou de cyclohexyle), les phosphates (de triphényle et de tricrésyle, ignifugeants), l’adipate d’octyle et le sébaçate de dioctyle, le camphre, etc.
La plupart ont une action gélatinisante par opposition à l’huile de ricin, qui est un plastifi ant lubrifi ant. Leur taux par rapport à la résine peut varier entre
20 et 80 % et dépasser 100 % dans certains cas.
2. – Pigments.
Les pigments basiques sont à éviter, car ils entraînent souvent une dégradation de la nitrocellulose. Les pigments minéraux, tels que le dioxyde de titane, le lithopone, le chlorure de zinc, les oxydes de fer et de plus en plus les pigments organiques sont très souvent employés.
3.
–
Solvants.
Les nitrocelluloses sont solubles dans un grand nombre de solvants :
— des esters acétiques (acétates de butyle, d’éthyle et d’isoamyle) ;
— des cétones (acétone, méthyléthylcétone, méthylisobutylcétone) ;
— des éthers de glycol (méthylglycol, éthylglycol).
On utilise généralement ces solvants en mélange avec des diluants : hydrocarbures aromatiques (toluène, xylènes) et alcools (isopropylique…).
4.
–
Liants.
On ajoute très souvent à la nitrocellulose d’autres résines compatibles glycérophtaliques, mélamine-formol ou urée-formol, polyesters, polyamides, polyacryliques, etc.
II. – MISE EN ŒUVRE
Selon leur teneur en azote, les nitrocelluloses ont des applications différentes.
La fabrication de « celluloïd », l’une des plus anciennes matières plastiques est pratiquement abandonnée, en raison de l’infl ammabilité et de la fragilité de ce produit.
116
Le principal débouché des nitrocelluloses est actuellement l’obtention de laques, vernis, peintures, colles, encres et revêtements.
1. – Laques et vernis.
Les résines utilisées pour cette application ont un taux d’azote compris entre 11,8 % et 12,2 % et une viscosité très faible, faible ou moyenne.
— Vernis en solution.
Les vernis nitrocellulosiques sont des collodions de viscosités variables, contenant des solvants, des plastifi ants, des résines additives naturelles ou synthétiques, des pigments ou colorants. Pour diminuer la viscosité de ces solutions, il est possible de les utiliser à chaud.
L’application de ces vernis peut être faite au pistolet, à la brosse ou au trempé.
— Vernis en émulsion.
Ce sont des émulsions aqueuses de nitrocellulose, en présence d’agents mouillants et émulsifi ants. En outre, elles contiennent toujours un faible pourcentage de solvants (18 à 20 %) dont le point d’ébullition est plus
élevé que celui de l’eau, pour permettre la coalescence du fi lm.
Ces vernis sont employés pour les applications sur bois, cuir, tissu, maçonnerie.
2. – Colles.
Ce sont des dissolutions de nitrocellulose de forte viscosité dans l’acétone et les esters, avec adjonction de diluants. Elles sont plastifi ées
à l’huile de ricin et aux phosphates. Ces colles sont utilisées dans les industries du cuir et du bois.
3. – Films cellulosiques.
Ils sont réalisés par coulée à partir d’un mélange de plastifi ants et de résines à 12 % d’azote, dans un solvant en présence d’un retardateur d’évaporation.
4. – « Celluloïd ».
Le « Celluloïd » est une matière plastique à base de nitrocellulose à 11-
11,5 % d’azote, soluble à l’alcool, de forte viscosité, plastifi ée au camphre à raison de 25 à 40 % du poids de la résine sèche.
Le Celluloïd se travaille par :
— Souffl age.
Deux feuilles de Celluloïd préchauffées à 110 °C sont placées entre les deux parties d’un moule à 115 °C fi xé sur les plateaux chauffants d’une presse. Après fermeture de la presse, on injecte de la vapeur entre les deux feuilles. On démoule après refroidissement complet.
117
— Formage.
Il est très facile, après ramollissement dans l’eau chaude (80-90 °C)
— Collage.
Le collage du celluloïd sur lui même peut se faire par ramollissement à l’acétone. Il est préférable d’utiliser une dissolution de résine dans un mélange de solvants.
— Usinage.
Perçage, sciage, fraisage, tournage, etc. Pour éviter l’échauffement, il est nécessaire de prévoir des arrêts fréquents et un refroidissement à l’eau de savon.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
La nitrocellulose est la matière plastique qui présente le degré d’infl ammabilité le plus élevé.
Les nitrocelluloses insuffi samment plastifi ées ou humidifi ées, sont très facilement infl ammables. Si elles sont sèches ou non gélatinisées, elles doivent être assimilées à des explosifs.
Les nitrocelluloses en fl oches peuvent acquérir un caractère explosif, si on laisse l’alcool (ou l’eau) de mouillage s’évaporer exagérément (même si un faible pourcentage de plastifi ant a été ajouté dans les fl oches). Par contre, les granulés, parce qu’ils sont plastifi és et les collodions, à cause de leur faible concentration en nitrocellulose, ne peuvent pas présenter de caractère explosif.
Les nitrocelluloses sont caractérisées par [106], [107], [108] :
— un degré d’infl ammabilité très élevé ;
— une grande vitesse de combustion ;
— un pouvoir calorifi que d’environ 4 000 kcal/kg [16] et une température de la fl amme qui peut atteindre 1 500-1 800 °C.
La combustion des nitrocelluloses s’accompagne d’un dégagement de fumées irritantes, chaudes et fortement toxiques composées d’oxyde de carbone et d’oxydes d’azote. Ces gaz forment avec l’air un mélange explosion.
Les feux de nitrocellulose en fl oches ou en granulés se combattent bien avec l’eau. Il faut tenter de noyer très vite et abondamment le foyer d’incendie, la pulvérisation d’eau sur le feu est en général moins effi cace.
Les feux de collodions se combattent bien avec les extincteurs à mousse ou de préférence à poudre polyvalente.
également le tableau en fi n de volume.
118
Le celluloïd qui brûle est très diffi cile à éteindre, car il assure lui-même sa combustion avec son oxygène propre. Même à l’abri de l’air, le celluloïd peut s’enfl ammer et brûler. L’infl ammation spontanée peut être provoquée par une élévation de température de la matière. Ce risque doit être pris en considération pendant l’usinage et plus particulièrement au cours des opérations de sciage et de découpage qui nécessitent un refroidissement approprié.
De plus, les poussières dégagées pendant l’usinage donnent lieu
à des phénomènes d’électricité statique d’où le danger d’explosion ou d’infl ammation.
Pour les précautions à prendre lors de la manipulation, du traitement et du stockage de la nitrocellulose et pour la lutte contre le feu, on peut se reporter à la note documentaire « Risques d’incendie et d’explosion présentés par la nitrocellulose » [106].
Par ailleurs, on retrouve les risques dus aux adjuvants :
Plastifi ants.
Le camphre, plastifi ant du celluloïd, est infl ammable. Il est modérément nocif par inhalation et peut provoquer à de fortes concentrations des troubles de la vision et des étourdissements.
Parmi les autres plastifi ants, les phosphates de triphényle et surtout de tricrésyle sont de loin les plus dangereux. Se reporter au tableau en fi n de volume.
Solvants et diluants.
Les esters et les cétones sont des solvants infl ammables et explosibles en mélange avec l’air. Leur toxicité est relativement faible par rapport à celle des hydrocarbures aromatiques utilisés comme diluants : toluène et xylènes en particulier sont nocifs par inhalation et irritants pour la peau et les muqueuses.
Les vapeurs de méthylglycol et d’éthylglycol sont irritantes pour les muqueuses oculaires et respiratoires. Celles de méthylglycol peuvent à forte concentration exercer un effet narcotique.
2. – Dégradation thermique [24], [106].
La nitrocellulose commence généralement à se décomposer vers
150 °C mais la décomposition peut commencer dès 40 °C en particulier pour des matières vieilles ou emmagasinées depuis longtemps. D’autre part, cette décomposition est exothermique ; elle s’entretient et s’accélère elle-même et conduit à l’infl ammation.
Elle produit des quantités importantes de gaz infl ammables et toxiques : hydrocarbures, nitriles, ammoniac, acide cyanhydrique, anhydride carbonique, oxyde de carbone.
119
POLYESTERS LINÉAIRES
POLYÉTHYLÈNE TÉRÉPHTALATE
POLYBUTYLÈNE TÉRÉPHTALATE
ou POLYTÉTRAMÉTHYLÈNE TÉRÉPHTALATE
Noms commerciaux
AÉTERNAPOL RYNITE
ARNITE PETP et PBTP SCOTCHPAK
CÉLANAR SCURADEZ
CRASTIN STARESTER
DACRON TÉNITE PET et PBT
DEROTON TERGAL
DIOLEN TÉRITAL
ERTALYTE TERPHANE
GLASSESTER TRÉVIRA
HOSTAPHAN ULTRADUR
KELANEX VALOX
KODAR VESTODUR A et B
LASTER VIDÈNE
LUREX
MÉLINEX
MYLAR
Élastomères polyesters thermoplastiques
ORGATER
PIBITER ARNITEL
POCAN EKTAR PCT E
RHODESTER HYTREL
PETP
PBTP
PTMT
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les polyesters linéaires sont des produits de polycondensation de l’acide téréphtalique avec l’éthylène-glycol ou le butylène-glycol.
Leur formule générale peut s’écrire pour le polyéthylène téréphtalate
(PETP) :
120
Pour le polybutylène téréphtalate (PBTP) ou polytétraméthylène téréphtalate (PTMT) :
Ils ont d’abord été utilisés essentiellement pour la fabrication de fi bres textiles (tergal, diolen…) ou de fi lms (mylar, terphane...). Mais la tendance actuelle est de développer leurs applications en tant que matières plastiques techniques pour les industries mécaniques et électriques, en raison de leurs propriétés de dureté, de résistance à l’abrasion et aux chocs, de résistance chimique aux huiles, aux hydrocarbures, aux solutions salines et à l’eau froide
[109].
Par contre, les polyesters linéaires ne résistent pas à l’eau chaude. Ils sont attaqués par les acides minéraux oxydants et les bases concentrées, ainsi que par les phénols et les crésols, qui sont des solvants des PETP et
PBTP.
On peut citer parmi les polyesters linéaires, des copolymères multiséquencés qui sont des élastomères thermoplastiques, constitués de séquences rigides de polyesters (PBTP) et de séquences souples de polyéthers [45] (voir également le chapitre II des généralités).
Adjuvants.
Les polyesters linéaires ne sont pas plastifi és et contiennent peu d’adjuvants, autres que les pigments et les colorants habituels des résines.
Il existe cependant certains qualités spéciales contenant du graphite
(8 %) ou des fi bres de verre (10 à 36 %) qui améliorent les propriétés mécaniques de la matière.
Des stabilisants peuvent être ajoutés pour augmenter la résistance
à la chaleur. Des agents retardateurs de combustion – oxyde d’antimoine, diphényles polybromés, composés phosphobromés [8] – peuvent aussi leur
être adjoints.
II. – MISE EN ŒUVRE
La transformation des polyesters linéaires se fait très aisément et permet des cycles de moulage très courts.
1. – Moulage.
Il se fait à partir de granulés bien secs, ayant séjourné plusieurs heures
à l’étuve chauffée à 90-120 °C.
L’injection est de loin la technique la plus utilisée ; l’extrusion et l’extrusion-souffl age sont possibles mais peu courantes (généralement associées à l’étirage).
121
Les températures sont de l’ordre de 230-270 °C.
2. – Usinage (perçage, sciage, tournage, polissage).
Il ne présente aucune diffi culté, il faut toutefois éviter les surchauffes locales de la matière, par un refroidissement à intervalles réguliers.
3. – Assemblage.
Le soudage de polyesters linéaires s’effectue de préférence à l’aide d’éléments chauffants (250-300 °C) ou bien par collage des pièces à l’aide d’adhésifs appropriés.
4. – Filage.
On fabrique à partir de PETP fondu des mono-fi laments et des fi bres
à usage textile, relativement résistants à la lumière et à l’humidité, à point de ramollissement élevé. C’est là la première utilisation de ces polyesters linéaires, avant la fabrication de fi lms et d’objets moulés.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Le polyéthylène téréphtalate et le polybutylène téréphtalate sont généralement considérés comme infl ammables.
Les polymères ne présentent pas de risque toxicologique particulier
à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lors de l’usinage par exemple.
Les risques dus aux adjuvants associés à certaines qualités spéciales se manifestent au moment de leur incorporation et lors de travaux de fi nition
(usinage).
Les fi bres de verre notamment sont irritantes pour la peau et les voies respiratoires.
L’oxyde d’antimoine est irritant pour les voies respiratoires et nocif.
Les diphényles polybromés sont dangereux notamment par ingestion et contact cutané.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (90-300 °C) [3], [6], [57].
commencent à se décomposer aux environs de 270-280 °C en libérant
également le tableau en fi n de volume.
122
principalement des aldéhydes irritants notamment l’acétaldéhyde et l’acroléine.
Des hydrocarbures aliphatiques, principalement l’éthylène, de la vapeur d’eau, du gaz carbonique et de l’oxyde de carbone peuvent également se dégager.
Vers 300 °C, au cours des opérations de fi lage, il peut se former d’importantes quantités de poussières d’acide téréphtalique.
D’autre part, les ignifugeants bromés, s’il y en a, peuvent être libérés lors du traitement à chaud du polyester.
La décomposition thermique des élastomères thermoplastiques à base de polyesters peut également libérer du tétrahydrofuranne, produit très infl ammable et irritant des muqueuses oculaires et respiratoires.
b) Aux températures supérieures lors de la pyrolyse ou de la combustion [33].
Les polyesters linéaires brûlent facilement en fondant, avec une fl amme chargée de suies et en libérant principalement de l’anhydride carbonique, de l’oxyde de carbone, des hydrocarbures et des aldéhydes.
Il existe des qualités ignifugées qui sont plus diffi cilement infl ammables mais les ignifugeants bromés notamment se dégagent eux-mêmes lors de la pyrolyse ou de la combustion et se décomposent en libérant de l’acide bromhydrique aux vapeurs particulièrement corrosives.
123
POLYFLUORÉTHÈNES
POLYTÉTRAFLUORÉTHYLÈNE Abréviation normalisée : PTFE
Noms commerciaux
ALGOFLON OPALON
ERTAFLUOR POLYFON
FTORLON 4 SOREFLON
GAFLON TÉFLON
HALON TEFZEL
HOSTAFLON TÉTRAFLON
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polytétrafl uoréthylène a pour formule générale :
C’est un produit blanc, de densité élevée, obtenu par polymérisation du tétrafl uoréthylène :
— en suspension dans l’eau pour obtenir une poudre blanche granulaire de poids moléculaire élevé, pour l’extrusion ;
— en émulsion dans l’eau : après concentration, on obtient un latex de
PTFE destiné à l’imprégnation et aux revêtements anti-adhésifs ; après coagulation, il conduit à une poudre fi ne, destinée à être lubrifi ée à l’aide de solvants divers (essences, kérosène, huiles paraffi niques) pour la technique dite « d’extrusion pâteuse ».
Il est caractérisé par les propriétés suivantes :
— résistance thermique : il conserve ses propriétés entre – 100 °C et + 250 °C.
Ce n’est pas un véritable thermoplastique. Il présente un point de transition à 327 °C au-dessus duquel il donne un gel qui fl ue avec augmentation du volume (20 % environ) ;
— résistance chimique : il n’est attaqué que par les métaux alcalins en fusion, le fl uor et certains dérivés fl uorés. Il est insoluble dans les solvants organiques et minéraux courants, même à chaud ;
124
— propriétés électriques et diélectriques : c’est un très bon isolant, même à haute température ;
— propriétés anti-adhésives : son coeffi cient de frottement est très faible et il a un pouvoir de glissement très élevé ;
— ténacité et fl exibilité élevées ;
— absorption d’eau pratiquement nulle ;
— bonne résistance à la lumière et aux intempéries.
Le PTFE ne contient ni plastifi ant, ni stabilisant, ni agent de moulage. On peut ajouter à la résine brute des charges et des colorants.
1. – Charges.
Elles permettent en général d’améliorer les propriétés mécaniques du
PTFE. Ce sont des substances minérales résistant aux températures élevées
(400 °C) : fi bres de verre, amiante, graphite, bisulfure de molybdène, mica, bronze…
2. – Colorants.
Seuls les pigments minéraux, résistant aux températures élevées, sont utilisables : noir de fumée, bioxyde de titane ou pigments à base de cadmium, etc., à raison de 0,5 à 1 %.
L’incorporation de ces adjuvants se fait de préférence dans un turboréacteur muni d’un agitateur à hélice, plutôt que sur un simple mélangeur
à galets, qui ne permet généralement pas d’obtenir un mélange homogène.
II. – MISE EN ŒUVRE
[12]
Les méthodes de transformation du polytétrafl uoréthylène ont ceci de particulier, qu’elles doivent tenir compte des propriétés tout à fait exceptionnelles de ce matériau et notamment : fl uage avec augmentation de volume, grande résistance aux produits chimiques. Les techniques mises en œuvre sont :
1. – Moulage.
Un tamisage préalable est souvent nécessaire car les poudres de
PTFE ont tendance à constituer des agglomérats de grains plus ou moins compacts.
a) Moulage par compression.
Cette technique comporte plusieurs étapes discontinues :
— préformage :
Cette opération consiste à agglomérer sous pression et à 20 °C environ les grains de résine pour obtenir une pièce (préforme) aux dimensions voisines de celles de l’objet fi ni.
125
— frittage :
C’est la cuisson de la préforme à 375 °C. Sous l’effet de la dilatation des grains, l’objet moulé acquiert sa cohésion défi nitive.
b) Moulage par extrusion.
Extrusion « sèche » à partir de poudre de PTFE dans des extrudeuses
à vis ou à poussoir animé d’un mouvement de va-et-vient. Cette technique permet la réalisation de pièces de grande longueur (tubes, joncs, profi lés ou câbles gainés). Il s’agit en fait d’un moulage en continu : compression, frittage sous pression et refroidissement.
Extrusion « pâteuse » ou « par fi lage » à partir de dispersion de poudre de PTFE dans un lubrifi ant (essence E, solvant naphta). Cette technique discontinue permet la réalisation de tubes minces, de rubans et de profi lés de petite section ou le gainage de fi ls électriques. On prépare d’abord par compression une préforme qui, après démoulage, est introduite dans l’extrudeuse à piston. À la sortie de la fi lière, le profi lé extrudé passe dans un four (120-130°C) où sont éliminées les vapeurs de lubrifi ants, puis le frittage est réalisé à une température pouvant atteindre 440 °C.
2. –
Estampage ou formage.
Cette technique est utilisée pour des pièces présentant des différences sensibles d’épaisseur.
Après préformage à froid, sous pression, la préforme est placée dans un moule ; on fritte vers 380 °C puis on refroidit sous pression.
3.
–
Usinage et fi nitions.
Les pièces en PTFE s’usinent sans diffi culté. Il faut cependant tenir compte du coeffi cient de dilatation élevé de ce polymère.
Il est souvent préférable de recuire au préalable pendant plusieurs heures.
Pour éviter les échauffements, il est bon de refroidir l’outil par arrosage à l’eau ou aux huiles solubles.
4.
–
Soudage et collage.
Les surfaces en PTFE peuvent être soudées par action combinée de la chaleur et de la pression ou collées à l’aide d’additifs spéciaux (cire, amidure de sodium), ou traitées notamment par un mélange (naphtalènesodium) avant collage.
5. – Revêtements.
À partir d’émulsions de PTFE dans l’eau.
126
En raison de l’anti-adhérence intrinsèque du PTFE, l’accrochage sur un support métallique est réalisé par un procédé artifi ciel :
— addition à l’émulsion de produits chimiques tels que acide chromique, dérivés chromés, acide phosphorique, toluène, etc., qui conduit aux vernis
à base de PTFE ;
— modifi cation de la structure du support métallique par sablage ou traitement chimique adapté. Ce procédé est utilisé pour les revêtements anti-adhérents des ustensiles culinaires.
L’application de l’émulsion sur le support est réalisée au pistolet ou au pinceau, etc., par trempage ou par coulage. Elle est suivie d’un séchage vers
100 °C et d’un frittage entre 380 et 400 °C.
Les émulsions de PTFE dans l’eau servent également à :
— l’enduction de matières fi breuses (tissus de verre ou d’amiante…) ;
— l’imprégnation de support poreux ou microporeux ;
— la réalisation de fi lms coulés très minces.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Le polytétrafl uoréthylène est ininfl ammable. La résine ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
Dans les différentes opérations de transformation et lors des manipulations, le risque principal est dû au dégagement de particules fi nes et de gaz sous l’action de la chaleur. Voir ci-dessous, le paragraphe « dégradation thermique ».
Les risques dus aux adjuvants, essentiellement aux charges, se manifestent surtout au moment de leur incorporation ou lors des travaux d’usinage.
Les fi bres de verre sont irritantes pour les voies respiratoires et la peau.
l’asbestose, d’autre part, de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
Les pigments à base de cadmium sont dangereux lors de leur manipulation à l’état pulvérulent ; les composés du cadmium peuvent provoquer des troubles intestinaux, rénaux et nerveux.
Certains produits (acide phosphorique, acide chromique, sels de chrome) employés avec la résine pour les revêtements ont en plus de leur nocivité propre, la propriété de diminuer notablement la stabilité de la résine à la chaleur. La décomposition commence alors à des températures inférieures à celles couramment admises.
également le tableau en fi n de volume.
127
L’emploi de lubrifi ants (essence C, solvant naphta), dans l’extrusion
« pâteuse », entraîne des risques d’infl ammabilité des vapeurs, au moment de leur élimination par passage dans les fours.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (jusqu’à 440 °C).
Bien que le polytétrafl uoréthylène subisse une légère perte de poids dès la température de 260 °C, on peut considérer que la décomposition de ce produit ne se manifeste de façon sensible qu’à partir de 350 °C à 400 °C [3].
Les produits de décomposition sont constitués :
— de particules : un « sublimé » qui est une poudre très fi ne, composées de produits fl uorés divers mal défi nis [110], [111], [117] ;
— de gaz [111], [113] parmi lesquels :
• des hydrocarbures fl uorés, saturés et insaturés : tétrafl uoréthylène
(monomère), hexafl uoréthane, hexafl uoropropylène, octofl uoroisobutylène…
• des hydrocarbures fl uorés cycliques : octofl uorocyclobutane…
Ces composés (particules et gaz) ont des toxicités variables.
L’intoxication qu’ils provoquent se traduit au début par des douleurs musculaires et articulaires accompagnées de poussées de fi èvre, alternant avec des périodes de chute anormale de la température. Il peut également se produire une irritation des voies respiratoires. L’octofl uoroisobutylène est le plus toxique de ces produits de décomposition, il peut entraîner l’apparition d’œdème pulmonaire [111], [114]. Certains auteurs [115] attribuent les phénomènes de fi èvre aux particules et ceux d’irritation au gaz.
Certaines opérations de transformation de polytétrafl uoréthylène présentent plus spécialement des risques d’intoxication par les produits de dégradation de la résine, en particulier :
— l’usinage : en raison des vitesses de coupe élevées et du profi l des outils, il peut se produire des surchauffes locales, entraînant une certaine décomposition. En outre, des copeaux et des poussières sont dispersés dans l’atmosphère et peuvent être soumis accidentellement à l’action de la chaleur (cigarette allumée par exemple). Il est nécessaire d’interdire de fumer dans les ateliers et de conserver sur soi du tabac ou des cigarettes pour éviter toute contamination par les poussières de PTFE ;
— le frittage : la résine est portée à des températures supérieures à 360 °C qui peuvent donner lieu à un dégagement de produits fl uorés dangereux ;
— le soudage : il met en jeu des températures souvent supérieures à 375 °C qui peuvent entraîner des décompositions.
En conclusion, les opérations de transformation du polytétrafl uoréthylène présentent des risques certains lorsqu’elles font intervenir des températures supérieures à 350 °C. Pour les mesures de prévention, se reporter notamment au document cité en référence 110.
128
b) En cas de pyrolyse ou de combustion.
Lors d’opérations anormales à hautes températures (PTFE se trouvant
à proximité d’un matériau soumis à l’action d’une torche oxyacéthylénique
[116], par exemple) ou lors d’incendie, le polytétrafl uoréthylène ne s’enfl amme pas mais fond, se carbonise et se décompose en libérant divers produits [111], [33] ;
— les hydrocarbures fl uorés cités plus haut mais en plus grande quantité ;
— de l’anhydride carbonique et de l’oxyde de carbone toxique.
On note aussi la présence [117], [118] :
— d’acide fl uorhydrique irritant et hautement toxique : l’inhalation de ce gaz peut entraîner un œdème pulmonaire ;
— de fl uorure de carbonyle qui s’hydrolyse à l’humidité en acide fl uorhydrique directement au niveau des alvéoles pulmonaires.
129
POLYFLUORÉTHÈNES
POLYCHLOROTRIFLUORÉTHYLÈNE
Abréviation normalisée : PCTFE
Noms commerciaux
DAIFLON DAIFLOIL
FLUOROTHÈNE FLUOROLUBE
FTORLON 3 HALOCARBON
HALAR VOLTALEF
KEL F
PLASKON CFTE
VOLTALEF
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polychlorotrifl uoréthylène a pour formule générale :
Il est commercialisé sous deux formes distinctes :
— hauts polymères plastiques pour moulages sous forme de granulés ou de poudres. Le coeffi cient n, cité ci-dessus, est alors de l’ordre de 1 000.
Ils sont obtenus par polymérisation du chlorotrifl uoréthylène.
— bas polymères (télomères) liquides plus ou moins visqueux : huiles, cires et graisses. Le coeffi cient n a une valeur allant de 1 à 10-12 environ.
Ils résultent d’une polymérisation limitée du chlorotrifl uoréthylène
(télomérisation).
Les hauts polymères sont incolores, ininfl ammables et les pièces moulées peuvent être transparentes pour des épaisseurs inférieures à 2 mm.
Ils présentent une température de fusion cristalline voisine de 214 °C. Leurs propriétés principales sont leurs stabilités thermique et chimique :
— température d’utilisation : - 250 °C + 150 °C en service continu ;
— ils résistent à la plupart des réactifs chimiques, acides forts, bases fortes, oxydants à toutes concentrations. Ils gonfl ent dans un certain nombre de solvants halogénés, hydrocarbures aromatiques.
130
Les bas polymères peuvent présenter toute une gamme de viscosité.
Ils offrent la même stabilité chimique que les hauts polymères.
Les hauts polymères solides peuvent être plastifi és et chargés :
1.
–
Plastifi ants.
On utilise des télomères qui permettent de conserver toute la stabilité chimique du polymère.
2. – Charges.
Les principales charges utilisées sont les fi bres de verre, le graphite, le nickel.
II. – MISE EN ŒUVRE (hauts polymères)
La mise en œuvre du polychlorotrifl uoréthylène nécessite l’emploi de températures élevées. Les machines de transformation sont munies de systèmes de chauffage appropriés et les parties en contact direct avec le polymère doivent être en alliages spéciaux (Hastelloy, Xalloy). Le cuivre notamment est à éviter car il exerce une action catalytique sur la décomposition du produit. Les principales méthodes de transformation sont :
1.
–
Moulage. a) Compression.
Le moulage par compression permet l’obtention de feuilles, plaques et pièces diverses :
— feuilles et plaques : la poudre de polychlorotrifl uoréthylène est comprimée entre deux plaques d’acier chromé : on introduit le tout dans une presse chauffée vers 270-280 °C, et on comprime lentement. Une deuxième pression est ensuite effectuée à froid ;
— pièces moulées diverses : la technique est très proche de la précédente, avec pression à chaud (260 °C) et à froid dans un moule en acier chromé.
b) Injection.
Suivant les objets à mouler, la température des moules varie entre 120-
150 °C ; celle des pots d’injection peut atteindre 300 °C.
c) Transfert.
Le transfert est utilisé lorsque le petit nombre d’objets à obtenir ne justifi e pas les frais d’une presse à injection. La température du pot de transfert varie entre 240 et 290 °C.
2.
–
Extrusion. etc.
L’extrusion permet l’obtention de tubes, joncs, bandes, profi ls simples,
131
Un contrôle sévère des températures est nécessaire :
Entrée du cylindre .......................... 180-200 °C
Sortie du cylindre .......................... 260-320 °C
Tête ............................................... 260-320 °C
Filière .............................................. 320-350 °C
3.
–
Recouvrement et enduction.
Le polychlorotrifl uoréthylène peut être appliqué en « couche primaire » sur pièce chauffée vers 315-320 °C. La pièce est ensuite passée à l’étuve à
325-330 °C.
La poudre de polychlorotrifl uoréthylène peut être projetée sur pièce chaude (280 °C) ou appliquée en lit fl uidisé ; une cuisson à 250-265 °C est ensuite nécessaire.
4.
–
Fabrication de joints d’amiante.
La poudre de polychlorotrifl uoréthylène peut être projetée sur pièce chaude (280 °C) ou appliquée en lit fl uidisé ; une cuisson à 250-265°C est ensuite nécessaire.
III. – RISQUES*
1.
–
Résine et adjuvants.
Le polychlorotrifl uoréthylène est une résine ininfl ammable.
La résine ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
Le risque principal provient de la dégradation du polymère par élévation de la température.
Peu d’adjuvants lui étant généralement ajoutés, on peut noter que, parmi les charges :
— les fi bres de verre sont irritantes pour la peau et les voies respiratoires ;
— l’amiante utilisé pour les joints est dangereux en particulier lors de l’usinage. Les fi bres d’amiante sont responsables, d’une part, de l’asbestose et, d’autre part, de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
également le tableau en fi n de volume.
132
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (jusqu’à 350 °C environ)
Le polychlorotrifl uoréthylène commence à se dégrader vers 280 °C [5].
À cette température, la décomposition est encore limitée. Elle devient plus rapide au-delà de 320 °C et libère des composés chlorés et fl uorés dangereux
[111], notamment le monomère : chlorotrifl uoréthylène nocif par inhalation et irritant pour la peau et les muqueuses [25], [31]. Certaines opérations de transformation présentent plus spécialement des risques d’intoxication par les produits de dégradation de la résine, en particulier :
— l’extrusion : elle met en jeu des températures pouvant atteindre 350 °C à la fi lière ;
— le recouvrement : la température dépasse souvent 280 °C ;
— l’usinage : il peut se produire des surchauffes locales dépassant la température en début de dégradation. En outre, des poussières sont dispersées dans l’atmosphère et peuvent être soumises accidentellement
à l’action de la chaleur (cigarette allumée par exemple).
b) En cas de pyrolyse ou de combustion.
Le polychlorotrifl uoréthylène ne s’enfl amme pas mais se ramollit par exposition à la fl amme [24]. Il se décompose en libérant des composés chlorés et fl uorés dangereux, de l’oxyde de carbone (toxique) et de l’anhydride carbonique.
Certains auteurs [111] signalent la présence dès 400 °C de fl uorure de carbonyle, produit toxique car il s’hydrolyse facilement en présence d’humidité en acide fl uorhydrique, hautement toxique.
133
POLYFLUORÉTHÈNES
POLYFLUORURE DE VINYLIDÈNE Abréviation normalisée : PVDF
Noms commerciaux
DYFLOR 2000 KYNAR
FORAFLON SOLEF
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polyfl uorure de vinylidène a pour formule générale :
Il est obtenu par polymérisation du fl uorure de vinylidène.
C’est un produit récent, encore au stade du développement. Ses propriétés essentielles sont une excellente tenue aux agents chimiques
(acides et bases minérales, hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, alcools, solvants halogénés), une très bonne résistance au vieillissement et de bonnes propriétés mécaniques.
Aucun adjuvant n’est nécessaire pour assurer au PVDF sa résistance aux rayonnements ultraviolets et sa stabilité thermique.
L’addition de pigments et de charges doit être menée avec prudence, car il se produit parfois des interactions chimiques violentes entre la résine et les adjuvants mal choisis, provoquant pendant la mise en œuvre un dégagement d’acide fl uorhydrique ou d’autres composés fl uorés (voir § dégradation thermique).
1. – Charges.
Elles ne sont utilisées que dans des cas particuliers. Certaines sont incompatibles avec la résine ou provoquent une réduction de ses propriétés : dioxyde de titane, fi bres de verre, silice.
Parmi les charges compatibles, citons l’oxyde et le sulfure de zinc.
134
2. – Pigments.
La gamme de pigments (essentiellement des complexes minéraux) pouvant être utilisés sans incompatibilité avec le PVDF est, dès à présent, très étendue.
Ils sont souvent fournis par le fabricant de la résine sous forme de mélange-maître prêt à l’emploi.
II. – MISE EN ŒUVRE
[12]
Le polyfl uorure de vinylidène peut être facilement mis en œuvre avec les techniques habituelles des thermoplastiques, entre 180 °C (température de fusion du PVDF) et 275 °C. Il convient toutefois de veiller à la grande propreté du matériel utilisé, car toute contamination du PVDF risque d’abaisser la qualité des pièces obtenues et la sécurité des conditions de mise en œuvre.
1. – Moulage par injection.
Les températures sont de l’ordre de 200-275 °C.
Après refroidissement à l’eau, le retrait peut atteindre 3 %. Un recuit entre 140 et 160 °C est nécessaire.
2. – Moulage par extrusion à partir de granulés.
Les températures sont de l’ordre de 220-275 °C.
3.
–
Moulage par compression.
Il s’effectue de préférence à partir d’un crêpe obtenu en travaillant les granulés sur un malaxeur vers 185-200 °C. Le crêpe, placé ensuite dans un moule chauffé à 185-200 °C, est mis sous pression pendant cinq minutes environ. Le refroidissement est réalisé sous pression lentement.
Le moulage par compression est possible aussi à partir des granulés, dans ce cas un recuit entre 140-160 °C est recommandé.
4.
–
Filage et étirage.
Le PVDF fondu entre 220 et 260 °C se prête bien à la fabrication de monofi laments orientés ou non orientés.
Les solutions de PVDF dans le diméthylformamide permettent la fi lature de fi bres.
5. – Extrusion-souffl age.
Elle est utilisée pour réaliser des corps creux servant à l’emballage
à cause de leur inertie chimique, de leur imperméabilité aux gaz et de leur résistance aux chocs.
135
6. – Extrusion-gonfl age.
Elle permet de réaliser des fi lms non orientés, d’épaisseur de 10 à 50 microns, des feuilles et des plaques.
Ces fi lms ont fortement tendance à se charger en électricité statique. Il faut donc prendre les précautions d’usage [65].
— Recouvrement.
La surface métallique à revêtir subit d’abord un prétraitement adéquat puis est chauffée entre 200 et 250 °C.
Le recouvrement se fait :
— soit par pulvérisation de poudre de PVDF à l’aide d’un pistolet
électrostatique ;
— soit par immersion dans un lit fl uide de PVDF en suspension, dans une cuve de fl uidisation alimentée en air sec ou en gaz inerte.
(Avec ces deux méthodes, la pièce obtenue est recuite quelques minutes
à 225-250 °C puis trempée à l’eau froide ou tiède.)
— soit par projection à la fl amme, à l’aide d’un pistolet chalumeau, à combustion de propane dans l’oxygène. La surface à revêtir est pré- traitée par sablage à gros grains et dégraissage au trichloréthylène en phase vapeur, puis est préchauffée à l’aide de la fl amme nue. Ensuite, la poudre est amenée autour de la fl amme puis projetée entre 250-350 °C sur le subjectile.
Un revêtement correct de 500 à 700 microns d’épaisseur peut être ainsi obtenu pour des applications sur des chantiers dans lesquelles on ne peut pas introduire la pièce dans un four.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Le polyfl uorure de vinylidène est ininfl ammable. La résine ne présente pas de risque particulier à température ordinaire si ce n’est le risque habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée à l’état pulvérulent.
Peu d’adjuvants lui sont généralement ajoutés mais il convient de signaler les dangers de l’incorporation imprudente de certaines charges ou pigments incompatibles avec la résine qui abaissent fortement la température de début de dégradation du produit et peuvent, dans certains cas, conduire à une décomposition explosive.
également le tableau en fi n de volume.
136
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (jusqu’à 350 °C) [5], [7].
Le polyfl uorure de vinylidène commence à se décomposer vers 300 °C.
À cette température, la dégradation est encore limitée. Elle devient plus importante au-delà de 330 °C et libère des composés fl uorés toxiques, en particulier de l’acide fl uorhydrique.
Certaines opérations de transformation sont plus spécialement dangereuses à ce sujet :
— le moulage et le recouvrement par projection à la fl amme mettent en jeu des températures pouvant atteindre, accidentellement ou non, 350 °C ;
— l’usinage, en plus des surchauffes locales, et le poudrage dispersent dans l’atmosphère des poussières de polymère qui peuvent être soumises accidentellement à l’action de la chaleur (cigarette allumée par exemple) ;
— le nettoyage de l’équipement est parfois effectué par pyrolyse du polymère au chalumeau ; ce procédé doit être exclu.
b) En cas de pyrolyse ou d’incendie, le polyfl uorure de vinylidène ne s’enfl amme pas. Il fond et se décompose en libérant divers produits [6], [111] :
— des composés fl uorés dangereux ;
— de l’acide fl uorhydrique, irritant et hautement toxique dont l’inhalation peut provoquer un œdème aigu du poumon ;
— de l’anhydride carbonique et de l’oxyde de carbone toxique.
137
RÉSINES ACÉTALS OU POLYACÉTALS
POLYOXYMÉTHYLÈNE
(et copolymères) Abréviation normalisée : POM
Noms commerciaux
AETERNAFORM ERTACÉTAL LATAN
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les résines acétals sont généralement des polyoxyméthylènes obtenus par polymérisation du formaldéhyde ou des copolymères de ce composé avec l’oxyde d’éthylène.
La formule générale du polyoxyméthylène peut s’écrire :
Les propriétés des résines acétals sont :
— leur résistance mécanique élevée ;
— leur dureté, rigidité et résilience ;
— leur stabilité dimensionnelle à chaud ;
— leurs propriétés électriques et diélectriques ;
— leur résistance aux solvants organiques et minéraux usuels.
Les polyacétals sont livrés sous des formes diverses : poudres à mouler, granulés, semi-produits (plaques, barres, bâtons, tubes, profi lés).
Un certain nombre de produits peuvent leur être ajoutés.
1. – Stabilisants.
Les polyacétals peuvent être stabilisés contre l’oxydation thermique et photochimique. Les stabilisants les plus utilisés sont des amines, phénols,
138
polyamides, mercaptothiazoles, orthohydroxybenzophénones, urée et thiourée, hydrazines, hydrazones substituées et hydrazides. Ces produits absorbent le formaldéhyde libre et stabilisent les groupements terminaux des macromolécules.
Du noir de carbone est parfois ajouté comme absorbeur des ultraviolets.
2. - Charges.
Les polyacétals peuvent contenir de petites quantités (0,1 à 4 %) de poudres métalliques (bronze, aluminium, cuivre).
Certaines qualités de résines sont renforcées aux fi bres de verre ou aux fi bres de polyéthylène téréphtalate.
3. – Colorants et pigments.
Il existe toute une gamme de pigments utilisables, pourvu qu’ils soient stables à la température de mise en œuvre des polyacétals.
4.
–
Solvants.
Il y en a peu. Les phénols et chlorophénols sont utilisés pour le collage des fi lms et le fi lage des fi bres.
II. – MISE EN ŒUVRE
Les résines acétals fondent à partir de 165 °C environ. La transformation s’effectue entre 200 et 240 °C. Il est recommandé de procéder à l’étuvage préalable des granulés, pour en éliminer l’humidité préjudiciable à la stabilité thermique du produit.
1. – Moulage.
Moulage par injection [11], [119].
C’est la méthode la plus utilisée en raison de la très grande fl uidité des polyacétals fondus, qui permet des cycles très courts. Les températures sont de l’ordre de 180-230 °C.
Moulage par extrusion.
Températures de l’ordre de 170-200 °C.
Cette technique est surtout utilisée pour les résines à poids moléculaire plus élevé et à haute viscosité.
2. – Extrusion-souffl age.
Elle permet de fabriquer des fl acons et autres corps creux caractérisés par une très faible perméabilité.
139
3. – Usinage.
Il ne présente aucune diffi culté particulière.
4. – Assemblage.
Il peut se faire à l’aide d’éléments chauffants, au chalumeau, par friction, aux ultrasons, par induction et par rotation.
III. – RISQUES*
1.– Résines et adjuvants.
Les polyacétals sont facilement infl ammables. Les résines ne présentent pas de risques toxicologiques particuliers à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elles sont manipulées sous forme pulvérulente.
Les risques dus aux adjuvants se manifestent surtout au moment de leur incorporation et peuvent aussi intervenir au cours de la transformation et lors de travaux de fi nition.
Les phénols et les amines sont irritants pour la peau et les muqueuses.
Les amines peuvent se décomposer sous l’action de la chaleur en libérant des composés azotés toxiques.
Les chlorophénols sont nocifs et peuvent être à l’origine de dermatoses.
Les dérivés de l’hydrazine sont des produits irritants plus ou moins toxiques.
La thiourée est toxique par ingestion et peut être allergisante.
Les fi bres de verre sont irritantes pour la peau et les voies respiratoires.
2.– Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (170-230 °C) [7], [50], [119].
Pour les polyacétals, comme pour beaucoup de matières plastiques, les températures de décomposition dépendent du temps pendant lequel la résine est maintenue à cette température. Un séjour suffi samment long à
190 °C suffi t à provoquer un début de décomposition. Celle-ci s’accompagne, pour le polyoxyméthylène, de dégagements de formaldéhyde, de méthylal, de 1,3-dioxolanne et de trioxanne principalement.
Les vapeurs de formaldéhyde et de méthylal sont irritantes pour les yeux et les voies respiratoires. Le 1,3-dioxolanne est irritant pour les yeux [49].
également le tableau en fi n de volume.
140
Lors de la mise en œuvre et en particulier pendant le moulage par injection, ces vapeurs peuvent se dégager soit par élévation accidentelle de la température, soit par stagnation de la matière en fusion dans la machine. Il est possible d’éviter la formation de ces vapeurs irritantes en limitant le séjour de la résine fondue dans la machine notamment en certains points de stationnements habituels, par une bonne conception et en entretien régulier des machines à injecter. Se reporter notamment au document cité en référence 119.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion.
Les produits dégagés sont, en plus des aldéhydes cités précédemment, des hydrocarbures, de l’anhydride carbonique et de l’oxyde de carbone toxique.
141
POLYSULFONES
Noms commerciaux
LASULF SULFOVER
PES SURFIL
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les polysulfones constituent une famille de polymères caractérisés par la présence de groupe – SO
2 polycondensation.
– dans la macromolécule. Ils sont obtenus par
On distingue généralement [11], [58] :
— les polysulfones obtenus à partir du bisphénol A de formule générale :
— les polyéthersulfones de formule générale :
— les polyarylsulfones de formule générale :
Leurs propriétés caractéristiques sont :
— rigidité et résistance mécanique élevées ;
— stabilité thermique et résistance à l’oxydation ;
— bonnes propriétés électriques et diélectriques ;
— stabilité dimensionnelle.
142
Les polysulfones ont une bonne résistance aux acides, aux bases, aux huiles et aux graisses. Par contre, ils sont attaqués par les cétones, les esters et certains solvants chlorés ou aromatiques.
Solvants : N-méthylpyrrolidone, diméthylformamide, certains solvants chlorés. La solubilité des polysulfones dans ces produits permet la fabrication de peintures et vernis et l’obtention de dissolutions de polymère qui donnent des fi lms réalisés par coulée.
II. – MISE EN ŒUVRE
Il est indispensable de sécher au préalable les poudres et granulés de polysulfones, car l’eau absorbée infl uence défavorablement la qualité des pièces moulées et leur stabilité thermique. L’étuvage doit se faire à 120 °C, pendant au moins cinq heures, et il est préférable que les appareils de moulage soient munis d’une trémie chauffante.
1. – Transformation.
a) La transformation des polysulfones et polyéthersulfones se fait aisément dans les machines classiques de mise en œuvre, capables d’atteindre des températures élevées.
Le moulage par injection, au moyen d’appareils à préplastifi cation à vis, est la technique la plus employée. Les températures sont de l’ordre de
320-390 °C.
Il est également possible d’extruder des fi lms, feuilles, profi lés, joncs et tubes pouvant ensuite être transformés en produits fi nis par thermoformage sous vide.
b) La mise en œuvre des polyarylsulfones requiert des conditions particulières en raison de leur point de ramollissement élevé et de leur haute viscosité à l’état fondu. Certaines modifi cations des machines de transformation sont parfois nécessaires.
L’injection exige des températures (370-410 °C) et des pressions très
élevées.
Les polyarylsulfones peuvent également être moulées par extrusion
(température 230-390 °C) et par compression (vers 400 °C).
2. – Usinage et fi nition.
Les polysulfones sont aisément usinables par les procédés classiques.
Les procédés usuels de métallisation sous vide leur sont applicables, ainsi que ceux de galvanoplastie après avoir rendu la surface conductrice par une métallisation chimique.
3. – Assemblage.
Il peut être réalisé par soudage aux ultrasons ou par collage à l’aide d’un solvant, en particulier la N-méthylpyrrolidone dans le cas des polyarylsulfones.
143
III. – RISQUES
*
1. – Résines et adjuvants.
Les polysulfones sont généralement considérés comme ininfl ammables
[8], [24].
Les résines ne présentent pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elles sont manipulées sous forme pulvérulente.
Parmi les solvants :
— les hydrocarbures chlorés sont nocifs par contact cutané et inhalation ;
— le diméthylformamide est nocif par inhalation mais assez peu volatil. Il est irritant pour les yeux et pour la peau ;
— la N-méthylpyrrolidone peut être considérée comme moyennement irritante pour la peau et les muqueuses.
Au cours de la mise en œuvre, il peut y avoir des risques de brûlures par projection de matière en fusion notamment lors des purges de la presse
à injecter ou de l’extrudeuse par d’autres matériaux peu stables à ces hautes températures de transformation.
2.
–
Dégradation thermique.
Les polysulfones sont assez stables thermiquement. Peu d’informations sont disponibles sur leurs produits de dégradation. Toutefois, certains auteurs [7] ont étudié la décomposition de polysulfones obtenus à partir du bisphénol A ; à 380 °C, température où la dégradation n’est pas encore très importante, les principaux gaz dégagés sont :
— l’anhydride sulfureux : toxique par inhalation, irritant des yeux et des voies respiratoires ;
— le méthane, infl ammable ;
— l’oxyde de carbone, toxique et l’anhydride carbonique en proportions moins importantes.
également le tableau en fi n de volume.
144
POLYSULFURE DE PHÉNYLÈNE
Noms commerciaux
LARTON STARSULFIDE
RYTON PPS SULFIVER
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polysulfure de phénylène a pour formule générale :
C’est une matière plastique de couleur foncée. Ses propriétés essentielles sont :
— sa stabilité thermique (bonne rétention des propriétés mécaniques jusqu’à
260°C) ;
— sa résistance aux produits chimiques (il est insoluble dans les solvants organiques et minéraux jusqu’à 200 °C) ;
— sa rigidité.
Il sert à réaliser des pièces anticorrosion. Mélangé avec du polytétrafl uoréthylène, il permet de fabriquer des revêtements anti-adhérents pour ustensiles culinaires.
Certains adjuvants peuvent lui être ajoutés.
1. – Charges.
Fibres d’amiante ou de verre, oxydes de fer, alumine, graphite, dioxyde de titane.
2. – Pigments.
Ce sont essentiellement des pigments minéraux résistant à des températures de 340 à 370 °C.
145
II. – MISE EN ŒUVRE
1. – Moulage par injection.
Il est préférable d’utiliser des machines à vis-piston.
Les températures sont de l’ordre de 340-370 °C.
2. – Moulage par compression.
On réalise au préalable un mélange intime de poudre de PPS avec les charges et les pigments appropriés, puis on opère une cuisson du mélange à haute température (265-370 °C).
La masse obtenue est ensuite émiettée en petits grains pour le moulage proprement dit à 340-400 °C.
Un refroidissement lent et contrôlé est indispensable pour la bonne qualité des pièces moulées.
3. – Usinage.
Il ne présente pas de diffi culté particulière. Cependant, les qualités renforcées aux fi bres de verre provoquent une certaine usure de l’outillage.
4. – Revêtements.
La surface métallique doit être préalablement dégraissée avec de l’acétone ou du trichloréthylène. Le revêtement de PPS peut être appliqué par différentes techniques :
— projection de préparations liquides.
Le polysulfure de phénylène est mélangé aux charges et pigments et, dans certains cas, à du polytétrafl uoréthylène et mis en suspension dans un liquide : eau ou solvants organiques tels que toluène, éthylèneglycol ou propylèneglycol. Cette préparation est ensuite projetée au pistolet sur la surface à revêtir, puis est cuite dans un four à 370 °C pendant quarante-cinq minutes.
— projection de poudres sèches.
Elle peut être réalisée par les deux techniques suivantes :
— pulvérisation de la poudre de PPS au pistolet sur la surface métallique préchauffée à 370 °C ;
— pistolettage électrostatique sur la surface préchauffée ou non. Dans les deux cas, l’étape fi nale du procédé est une cuisson du revêtement.
— revêtement par bain fl uidisé.
La pièce à revêtir est chauffée jusqu’à 370 °C puis est plongée dans le bain fl uidisé de PPS, pendant quelques secondes. Après la cuisson au four, l’opération peut être répétée plusieurs fois si nécessaire.
146
5. – Fabrication de stratifi és.
Les tissus de verre ou d’amiante sont enduits à l’aide d’un mélange composé de 1/3 de PPS, 1/3 d’eau, 1/3 d’alcool isopropylique puis cuits au four à 370 °C pendant trente minutes.
Les feuilles sont ensuite placées dans un moule à 370 °C pendant plusieurs heures et comprimées.
II. – RISQUES*
1. –
Résine et adjuvants.
Le polysulfure de phénylène est ininfl ammable.
La résine ne présente pas de risque particulier à température ordinaire
à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
Les risques dus aux adjuvants qui se manifestent surtout au moment de leur incorporation peuvent aussi intervenir au cours de la transformation et lors de l’usinage.
Les fi bres d’amiante sont responsables, d’une part, de l’asbestose, d’autre part, de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
Les fi bres de verre sont particulièrement irritantes pour la peau et les voies respiratoires.
L’inhalation de poussières d’oxydes de fer peut entraîner une fi brose pulmonaire : la sidérose.
Le procédé de revêtement à partir de polysulfure de phénylène en suspension dans les liquides organiques est particulièrement dangereux
à cause de la toxicité et de l’infl ammabilité des solvants utilisés. Le toluène notamment est très infl ammable, nocif par inhalation (action ébrionarcotique) et irritant pour la peau et les muqueuses. D’autre part, si le polytétrafl uoréthylène est associé au PPS pour le revêtement, des risques spécifi ques se présentent (se reporter au chapitre correspondant). Enfi n, le dégraissage des pièces métalliques à traiter comporte l’emploi de solvants : le trichloréthylène est nocif par contact cutané et par inhalation. L’acétone est infl ammable.
Au cours des purges, il peut y avoir des risques de brûlures par projection de matières en fusion.
2. – Dégradation thermique [7], [32], [33].
Le polysulfure de phénylène ne subit qu’une faible perte de poids jusqu’à 400 °C. Au-delà, il se décompose en libérant principalement des produits sulfurés, notamment l’anhydride sulfureux, toxique par inhalation et irritant des yeux et des voies respiratoires, et éventuellement l’hydrogène sulfuré, très toxique par inhalation, l’oxyde de carbone, toxique et l’anhydride carbonique.
également le tableau en fi n de volume.
147
POLYOXYPHÉNYLÈNE modifi é
Abréviation normalisée : PPO
Noms commerciaux
AETERNAPHEN NORYL
ERTAPHÉNYL PHÉNYVER
LARIL STARPHÉNYL
I. – CARACTÉRISTIQUES
Le polyoxyphénylène pur qui a pour formule générale : est diffi cilement transformable.
C’est pourquoi les produits commercialisés, communément appelés polyoxyphénylènes modifi és, sont réalisés par mélange avec du polystyrène standard ou choc.
Nous ne traiterons donc dans ce chapitre que du polyoxyphénylène modifi é.
Ses principales caractéristiques sont ses propriétés électriques, sa rigidité, sa résistance aux chocs à froid jusqu’à – 40 °C, sa température de déformation à chaud à 110-130 °C, son aptitude à la galvanisation.
Le PPO modifi é résiste à l’eau, aux bases, aux acides mais est très sensible aux hydrocarbures halogénés et aromatiques.
Peu d’adjuvants lui sont associés :
1. – Charges.
Certaines qualités sont renforcées aux fi bres de verre.
148
2. – Solvants.
Le 1,2-dichloréthylène est utilisé dans les opérations de collage.
II. – MISE EN ŒUVRE
Il est souvent nécessaire d’étuver préalablement la matière pendant 2 à
4 heures à 100°C, pour en éliminer l’humidité.
1. – Moulage par injection.
En raison de sa grande fl uidité et de sa vitesse de solidifi cation élevée, le polyoxyphénylène peut être injecté avec des cycles automatiques courts.
Toutefois, une machine à injection à vis est indispensable. Les températures sont de l’ordre de 275-310 °C.
2. – Moulage par extrusion.
Il permet de fabriquer feuilles, plaques, tubes, barres, profi lés. Les températures sont de l’ordre de 230-280 °C.
3. – Usinage.
Les opérations de sciage, perçage, taraudage, fraisage et découpage à l’emporte-pièce ne présentent pas de diffi cultés.
Les agents réfrigérants et les lubrifi ants sont inutiles et leur emploi est même à déconseiller. Un refroidissement par air froid suffi t.
4. – Assemblage.
Il est réalisé par soudage aux ultrasons ou par collage à l’aide d’un mélange solvant : dichloréthylène + 1 à 5 % de polyoxyphénylène en poudre.
5. – Galvanisation.
La technique est proche de celle utilisée par les ABS.
Une prégalvanisation est d’abord réalisée pour rendre conducteur le support plastique.
Les trois étapes de la galvanisation sont :
— la préparation de la surface de façon à garantir l’adhérence ultérieure de la couche métallique ;
— l’ensemencement catalytique de la surface préparée ;
— la déposition anélectrique du cuivre ou du nickel.
La fi xation est effectuée au moyen de sels de palladium.
149
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Le polyoxyphénylène modifi é est diffi cilement infl ammable [8].
La résine ne présente pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elle est manipulée sous forme pulvérulente.
Les risques dus aux adjuvants se manifestent lors de leur incorporation ou lors de l’usinage pour les charges, lors du collage pour les solvants.
Charges : les fi bres de verre sont irritantes pour les voies respiratoires et la peau.
narcotique). Il exerce une action irritante sur la peau et les muqueuses oculaires et respiratoires. C’est un liquide infl ammable.
2.
–
Dégradation thermique.
a) Aux températures de mise en œuvre
(230-310 °C), la décomposition du PPO est peu marquée [50]. Les produits susceptibles de se dégager sont des hydrocarbures insaturés légers (éthylène…), des hydrocarbures benzéniques (benzène, toluène, éthylbenzène…) et des aldéhydes (acroléine, butyraldéhyde…).
b) Aux températures supérieures à 310 °C [120].
Vers 350-400 °C, la décomposition est nettement plus importante.
Les principaux produits libérés sont l’anhydride carbonique, l’oxyde de carbone, le styrène et les hydrocarbures benzéniques et aliphatiques cités ci-dessus.
infl ammable. Son pouvoir calorifi que est d’environ 7 500 kcal/kg [8].
Sa résistance au feu peut être améliorée par l’incorporation d’additifs retardateurs de combustion dans certaines qualités.
également le tableau en fi n de volume.
150
B. – II. MONOGRAPHIES
DES THERMODURCISSABLES
POLYESTERS RÉTICULÉS
À PARTIR DE POLYESTERS INSATURÉS
appelés couramment POLYESTERS INSATURÉS
Abréviation normalisée : UP
Noms commerciaux
ALTÉNAL PALATAL STERPON
CEGEMIX POLNAC STYPOL
CELLOBOND POLYLITE SYNOLITE
CRYSTIC PRESTER SYNRÉSITE
DAPON RESART TOROLITHE
DÉRAKANE RESPOL TOROMIX
GABRASTER ROSKYDAL UGIKADIOL
IMPOLEX SÉTAROL UGIKAPON
KÉRIPOL SIRESTER URAFLO
KRYSTON SIRMASSE URALAM
LEGUVAL SNIATRON VESTOPAL
NOGÉLITE SPRIGEL VIBRIN
NORSODYNE
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les polyesters réticulés sont obtenus à partir de polyesters insaturés et d’un solvant monomère.
Les polyesters insaturés résultent de la polycondensation d’un diacide insaturé ou de son anhydride (par exemple l’anhydride maléique) sur un diol ou un polyol, sous forme liquide (par exemple l’éthylèneglycol). Après élimination de l’eau formée, une résine « masse » est obtenue. La formule de ce polyester insaturé est, dans l’exemple précédemment choisi :
Ce polyester insaturé est mis en solution dans un solvant monomère, en général le styrène :
C’est ce mélange liquide plus ou moins visqueux de couleur claire, que reçoit le transformateur.
153
La réticulation du polyester insaturé par le solvant monomère, lui aussi insaturé, s’effectue après addition des adjuvants de durcissement, à chaud ou à température ambiante et forme un polyester réticulé thermorigide.
Il existe de nombreuses variétés de résines polyesters dont les caractéristiques physico-chimiques, et surtout les propriétés mécaniques, varient en fonction de la nature des diacides et des polyols qui ont servi à les fabriquer [3].
Les différents constituants de ces résines sont :
1.
–
Monomères.
Le plus utilisé est le styrène. On emploie également le méthacrylate de méthyle et pour certains polyesters spéciaux utilisés comme poudres
à mouler le phtalate de diallyle ou le cyanurate de triallyle. Des recherches sont en cours pour trouver des monomères moins volatils que le styrène ou le méthacrylate de méthyle et moins chers que le phtalate de diallyle.
2.
–
Catalyseurs.
Ce sont généralement des peroxydes organiques ajoutés à la résine à raison de 0,5 à 3 %.
Pour la mise en œuvre à la température ambiante, citons les peroxydes de méthyléthylcétone, de cyclohexanone, de benzoyle, l’hydroperoxyde de cumène, etc.
Pour la mise en œuvre à chaud, citons les peroxydes de benzoyle, de méthylisobutylcétone, le perbenzoate de butyle tertiaire, etc.
Les catalyseurs sont des produits très actifs, habituellement livrés sous forme de pâtes, poudres ou liquides ou bien incorporés dans un plastifi ant « fl egmatisant » (phosphate de tricrésyle, par exemple).
Sous l’action de la chaleur et de la lumière, ou à froid sous l’action d’un accélérateur, ils se scindent en radicaux libres qui provoquent l’ouverture des doubles liaisons du monomère, pour conduire au réseau tridimensionnel du polyester réticulé [36].
3. – Accélérateurs.
Ce sont des initiateurs de décompositions des peroxydes à des températures inférieures à leurs températures normales de décomposition.
On utilise habituellement :
— des sels métalliques (naphténate et octoate de cobalt, sels de manganèse et de vanadium) en solution dans du toluène à des concentrations de 1 à
6 % exprimées en métal ;
— des amines tertiaires (diméthylaniline, diéthylaniline, diméthylparatoluidine).
154
Citons aussi les sels d’ammonium quaternaire utilisés comme promoteurs associés au système catalyseur accélérateur.
4. – Charges et renforts.
Des charges de natures variées peuvent être ajoutées aux résines polyesters : poudres minérales (craie, ardoise, mica, talc, kaolin, silice, baryte, graphite, trioxyde d’antimoine) ou charges fi breuses (verre, carbone, polyamides, éventuellement amiante et sisal).
L’adjonction de ces fi bres (celles de verre sont les plus utilisées) donne les polyesters renforcés. Si les renforts sont orientés préférentiellement dans l’espace (feutres ou mâts de verre, tissus…), on obtient des polyesters stratifi és par empilement de couches enrobées de résine. La teneur d’un stratifi é en renfort peut varier de 25 à 75 % du poids total.
5. – Pigments et colorants.
Ces produits doivent pouvoir résister en milieu fortement oxydant, à des températures pouvant atteindre 200 °C. On utilise des pigments organiques et minéraux pour les polyesters opaques et des colorants organiques solubles pour les polyesters transparents.
Les principaux pigments matériaux employés sont des sels de cadmium, de chrome, de cobalt, de manganèse, de plomb, ainsi que des oxydes de fer anhydres et l’oxyde de titane.
6. – Agents anti-UV.
Les qualités de résines destinées à la fabrication de stratifi és translucides contiennent des adjuvants dont le rôle est d’empêcher le jaunissement sous l’action des rayons ultraviolets, tels que benzotriazoles, benzophénones ou salicylate de phényle.
7. – Solvants.
L’acétone et l’acétate d’éthyle sont utilisés pour faire varier la viscosité des polyesters notamment sous forme de gel-coat.
Les hydrocarbures chlorés sont utilisés comme solvants de nettoyage.
8. – Stabilisants.
L’hydroquinone ou certains phénols sont utilisés.
II. – MISE EN ŒUVRE
Les résines polyesters renforcées sont utilisées principalement pour la fabrication d’objets moulés et de stratifi és. Les résines non renforcées servent
à faire des revêtements, des laques et vernis, des liants et adhésifs divers…
155
Le plus souvent, le catalyseur et éventuellement l’accélérateur sont ajoutés l’un après l’autre au mélange juste avant la mise en œuvre.
Il est impératif de ne jamais mettre au contact le catalyseur et l’accélérateur avant leur introduction dans le mélange, sinon la décomposition immédiate du catalyseur se fait d’une manière explosive.
1. – Moulage.
Par coulée : on opère avec la résine exempte de solvants autres que le monomère et le plastifi ant, contenant en outre les charges, les adjuvants de durcissement et les pigments éventuels.
Le durcissement s’effectue soit à froid sous l’action du catalyseur et de l’accélérateur, soit à chaud sous l’action du catalyseur seul vers 110-130 °C.
Cette réaction est toujours exothermique (dégagement de chaleur).
Par compression : la mise en œuvre s’effectue à partir de mélanges pâteux, appelés « compounds » comprenant de la résine pure mélangée à des fi bres de verre (environ 20 % du poids de la résine), les charges minérales et les pigments.
Ces mélanges peuvent être livrés prêts à l’emploi. Ils peuvent également
être préparés à partir des divers constituants dans un malaxeur.
La pâte ainsi préparée est introduite dans des moules chauffants (100-
120 °C) puis soumise à des pressions de l’ordre de 50-100 bars sur une presse
à plateaux.
Il existe également des systèmes catalytiques spéciaux qui permettent de préparer des « préimprégnés », c’est-à-dire des tissus ou mâts de verre imprégnés de résine et de catalyseur et protégés par deux pellicules cellulosiques.
Ces imprégnés (ou prépregs) ne se conservent que quelques mois à l’abri de la chaleur. On les forme et les durcit comme précédemment sous presse en moules chauffants.
2. – Stratifi cation [121], [129].
Dans la plupart des cas, on applique d’abord sur le moule revêtu de l’agent de démoulage, une première couche de résine pure dans du styrène, appelée « gel-coat » ou couche de surface, diluée ou non dans de l’acétone ou de l’acétate d’éthyle.
Moulage par contact : ce procédé ne fait intervenir qu’un seul moule et le moulage est réalisé sans application de pression. Après enduction du moule avec un agent de démoulage et un « gel-coat », on y applique le renfort de verre que l’on imprègne ensuite de résine au rouleau ou à la raclette. Le durcissement se fait à froid (avec accélérateur) ou à chaud (en étuve).
Dans une variante de ce procédé, appelée « moulage au sac » après imprégnation à l’aide de la résine, l’ensemble est recouvert d’une membrane et on fait le vide entre la membrane et le moule.
156
Moulage par pression : les deux moules chauffants mâle et femelle sont montés sur les plateaux d’une presse. La résine est versée sur le renforcement disposé au préalable sur le moule. Suivant les cas, le renforcement peut être soit un tissu, soit des fi bres coupées et préalablement mises en forme selon le procédé dit « de préforme ».
Moulage par injection : le tissu de verre est placé dans un moule fermé et on y injecte la résine.
Enroulement fi lamentaire : on enroule sur un mandrin-moule tournant des couches croisées de fi l continu imprégné.
Procédés continus : une bande de feutre ou tissus de verre passe dans un bac de résine puis dans une étuve où elle est successivement mise en forme et durcie. Le stratifi é est sectionné à la sortie.
3. – Revêtements.
Les supports qui se prêtent aux revêtements par les résines polyesters sont très nombreux : bois, métal, ciment, etc. Après avoir mis sur le support une première couche d’accrochage, l’application de la résine se fait le plus souvent par projection au pistolet.
4. – Usinage.
En particulier sciage, perçage et fraisage.
Les outils servant au travail des alliages légers peuvent être utilisés.
Il est nécessaire de lubrifi er et de refroidir (habituellement à l’eau).
III – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Les polyesters réticulés après durcissement sont généralement considérés comme infl ammables.
Totalement polymérisés, ils ne présentent pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire, à l’exception du danger dû au dégagement, lors de l’usinage, de poussières d’adjuvants en particulier.
Avant durcissement par contre, donc tout au long de la mise en œuvre, les risques sont importants [126], [127]. Ils sont dus principalement : a) Aux résines polyesters insaturés.
Ces résines sont infl ammables.
également le tableau en fi n de volume.
157
Elles peuvent être à l’origine de certaines sensibilisations de contact notamment si de petites quantités des produits de départ (diacides, diols) y subsistent [32].
b) Aux monomères.
Le styrène et le méthacrylate de méthyle sont des produits très réactifs, infl ammables, susceptibles de former avec l’air des mélanges explosifs.
Ils se dégagent au cours de la polycondensation en particulier pendant les premières heures [122], [125], [128].
Le styrène est un irritant des yeux, des voies respiratoires et de la peau.
À forte concentration, ses vapeurs peuvent exercer une action dépressive sur le système nerveux central.
Le méthacrylate de méthyle est un irritant des muqueuses oculaires et respiratoires, il peut être sensibilisant et exercer une action narcotique.
Parmi les composés « allyle » parfois utilisés, le phtalate de diallyle est irritant [27]. Le cyanurate de triallyle, nocif par inhalation, est aussi irritant pour la peau et les yeux [19], [30].
c) Aux catalyseurs.
Les peroxydes organiques sont très dangereux, car ce sont des composés instables pouvant donner lieu à des décompositions explosives.
Il est impératif de respecter certaines règles relatives à leur stockage et leur manipulation. Se reporter au chapitre III.5 des généralités.
d) Aux accélérateurs.
Les sels de cobalt, notamment le naphténate couramment utilisé, peuvent avoir une action sensibilisante [123] (cf. également chapitre III.5 des généralités).
Le toluène, dans lequel ils sont solubilisés, est nocif et irritant.
Les amines tertiaires : le durcissement des résines polyesters étant exothermique (dégagement de chaleur), il favorise le dégagement de vapeurs nocives. La diméthylaniline et la diéthylaniline sont toxiques par inhalation et contact cutané. Elles peuvent entraîner une dépression du système nerveux central et avoir des effets méthémoglobinisants.
e) Aux charges.
Les charges pulvérulentes présentent des risques au moment de leur incorporation dans la résine et lors de l’usinage :
— risques d’irritation respiratoire dans le cas de poussières inertes ;
— risques de silicose pour la silice, le talc ou le kaolin, qui peuvent contenir des quantités variables de silice libre cristallisée.
L’oxyde d’antimoine est irritant pour les voies respiratoires et nocif.
Parmi les charges fi breuses, l’amiante peut être responsable, d’une part de l’asbestose, d’autre part de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
Les fi bres de verre très utilisées sont irritantes pour les voies respiratoires et la peau [124]. De plus, l’action mécanique qu’elles exercent sur l’épiderme favorise la pénétration des autres composants nocifs. Elles se dégagent
158
principalement au cours des opérations de revêtement et d’imprégnation et lors de l’usinage. f) Aux pigments.
Ils peuvent être particulièrement nocifs, lorsque la résine et ses adjuvants sont appliqués au pistolet.
Le jaune de chrome (chromate de plomb) en particulier présente les risques de sels de plomb et du chrome hexavalent. Se reporter au tableau en fi n de volume.
g) Aux solvants de nettoyage.
Les solvants de nettoyage des outils et récipients ayant servi à la mise en œuvre des résines polyesters sont surtout l’acétone et les solvants chlorés, notamment le dichlorométhane.
Les vapeurs d’acétone sont irritantes et très infl ammables.
Le dichlorométhane exerce une action narcotique.
h) Aux agents anti-UV.
La benzophénone est légèrement irritante.
Pour les mesures de prévention à appliquer au cours de la mise en
œuvre des polyesters insaturés, se reporter notamment aux documents cités en référence 121, 125, 128 et 163.
2. – Dégradation thermique. a) Au cours de la mise en œuvre.
Le durcissement par réticulation étant exothermique, il se produit des dégagements importants des monomères styrène, méthacrylate de méthyle et de certains adjuvants notamment les amines tertiaires servant d’accélérateurs comme il a été dit au paragraphe précédent.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion.
Les polyesters insaturés et les monomères dans lesquels ils sont livrés sont infl ammables. Les polyesters réticulés rigides le sont aussi.
Toutefois, il existe certains polyesters diffi cilement infl ammables :
— ceux fabriqués à partir de certains produits de base contenant des atomes de chlore ou de brome ;
— ceux renfermant des retardateurs de combustion (trioxyde d’antimoine notamment) [8].
Il faut noter alors la plus grande toxicité des fumées (présence d’acide chlorhydrique ou bromhydrique) lorsque l’incendie se déclenche malgré la présence des ignifugeants ou en cas de pyrolyse sans air (feux qui couvent).
Les produits qui se dégagent lors de la combustion sont [22], [33] :
— l’anhydride carbonique, l’oxyde de carbone, et des hydrocarbures divers ;
— les acides chlorhydrique et bromhydrique corrosifs, dans le cas des produits ignifugés ;
— des composés azotés toxiques (ammoniac…), s’il reste dans la résine une partie des amines utilisées pour accélérer le durcissement.
159
PHÉNOPLASTES
PHÉNOL-FORMALDÉHYDE OU PHÉNOL-FORMOL
Abréviation normalisée : PF
Matières à mouler
Noms commerciaux
Résines
AZOLONE AÉRODUX FRÉQUENCITE
DUREZ AMBROLITHE
FATURAN CASCOPHEN
FIBÉRITE EPOK ERVAPHÈNE
MOLDÉSITE NORSOPHEN
PROGILITE PHÉNARON
RÉSART PHÉNOREZ
RÉSINOL PLYOPHEN
ROCKITE REDUX
RUTAFORM RÉSOPHÈNE
SÉTACÉGÉITE RÉSURFÈNE
SIRFEN SOLUPHÈNE
TROLITAN SYNRÉSOL
VYNCOLITE TECHNOPHEN
URAVAR
VARCUM
XYLOK
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les résines phénoplastes sont obtenues par polycondensation de phénols (phénol, crésol, résorcine…) et d’aldéhydes (formol, furfuraldéyde…).
Les plus courantes sont les résines phénol-formol.
160
Suivant le catalyseur employé et la proportion phénol/formol, la préparation de ces résines conduit à des produits thermoplastiques puis/ou thermodurcissables.
En présence de catalyseurs acides et d’un défaut de formol, on obtient des « novolaques » thermoplastiques. Par addition d’hexaméthylène tétramine, les novolaques deviennent thermodurcissables.
En présence de catalyseurs basiques et d’un excès de formol, on obtient des « résols » puis des « résitols » thermodurcissables.
Les résines formophénoliques sont livrées sous forme de matières à mouler (poudres ou granulés), de sirops, de résines liquides, de résines en solutions, de résines solides ou de composés en poudre.
La formule générale des novolaques, polymères linéaires peut s’écrire :
Les produits thermodurcissables qui en découlent et les résitols sont composés de chaînes ramifi ées formant un réseau tridimensionnel serré de structure pas obligatoirement régulière.
Sous forme liquide ou pâteuse, les produits sont utilisés avec des proportions variables de phénol ou de formol libres (plus de 5% dans les résols).
Différents adjuvants peuvent leur être ajoutés.
1. – Solvants.
Ce sont des alcools et des cétones utilisés pour les mises en solution des résines.
2. – Charges.
Elles sont incorporées dans les matières à mouler à des concentrations diverses (jusqu’à 50 %) et leur confèrent des propriétés particulières. Les phénoplastes chargés ont d’ailleurs une désignation spécifi que constituée de deux chiffres : le premier indique la nature de la charge (1 : minérale ;
2 : bois ; 3 : cellulose ; 4 : textile), le second indique sa forme (1 : poudre ou fl ocons ; 2 : éléments fragmentaires) [2], [20].
Les principales charges sont :
— farine de bois (résines P 21) ;
— charges minérales en poudre : graphite, ardoise, mica… (résine P 11) ;
— charges minérales fi breuses : verre, amiante (résine P 12) ;
— fi bres cellulosiques et synthétiques ;
— charges métalliques.
161
3. – Lubrifi ants.
Ils sont destinés à faciliter la mise en œuvre et le démoulage. Ce sont principalement :
— des dérivés oléiques et stéariques ;
— des cires et des paraffi nes.
4. – Colorants et pigments.
Pour les matières à mouler.
On utilise soit des colorants organiques solubles dans la résine, soit des pigments minéraux : sels de cadmium, de manganèse, de cobalt, oxydes de fer anhydres ou hydratés, oxydes de chrome anhydres…
La forte coloration initiale de la résine rend impossible l’obtention de teintes claires.
Pour les vernis.
On utilise des pigments organiques à raison de 0,5 à 1 % en présence d’une forte proportion d’oxyde de titane.
5. – Durcisseurs.
Dans les composés en poudre, les résines solides et les poudres à mouler, on ajoute de l’hexaméthylène tétramine et éventuellement de la chaux ou de la magnésie.
Dans les résines liquides ou les colles, on ajoute du para-toluène sulfochlorure, de l’acide chlorhydrique, de l’acide para-toluène sulfonique.
Dans les colles à base de résorcine, le durcisseur comporte en général une charge et du paraformaldéhyde.
II. – MISE EN ŒUVRE
1. – Moulage.
La matière sous forme de pastilles, est préchauffée notamment par haute fréquence.
a) Moulage par compression.
C’est le mode de moulage traditionnel des phénoplastes, encore très utilisé avec des presses automatiques à dosage volumétrique. Les températures sont de l’ordre de 155-175 °C.
Les durées de cuisson, c’est-à-dire le temps nécessaire à l’achèvement de la polymérisation jusqu’à l’état thermorigide, sont assez longues, suivant la
162
nature de la matière à mouler, et suivant l’utilisation ou non d’un préchauffage haute fréquence de la matière.
b) Moulage par transfert.
La matière est comprimée dans une chambre, puis, sous l’action d’un piston, fl uidifi ée et transférée dans les empreintes.
Cette technique de moulage permet des temps de cycles plus courts mais provoque une usure plus rapide des moules et une anisotropie des propriétés du produit. Les températures sont de l’ordre de 160-180 °C.
c) Moulage par injection sur presse à vis.
Les températures sont d’environ 160-180 °C.
Cette technique plus récente a encore permis de réduire les temps de cuisson et de réaliser des cycles entièrement automatiques.
2. – Coulée des résines formophénoliques.
Les « résols », résines liquides peu condensées, additionnées de charges et de catalyseurs, peuvent être coulées en moules, à chaud ou à froid.
La cuisson est effectuée sous pression atmosphérique entre 80 et
170 °C.
3. – Stratifi és et agglomérés.
Stratifi és.
Ils sont obtenus à partir de résines condensées avec un excès de formol et des catalyseurs appropriés par imprégnation de strates (feuilles de tissu, papier, bois, carton, etc.) que l’on presse ensuite à chaud à des températures de l’ordre de 100-180 °C.
Agglomérés.
On les fabrique à partir de résidus cellulosiques, de bois, ou de poudres spéciales : le marbre et la silice notamment. Après broyage et malaxage avec une résine en solution, le mélange est pressé à chaud.
4. – Revêtements et imprégnation.
On utilise les mêmes résines que pour la fabrication des stratifi és, mais aussi des résines formophénoliques modifi ées par des huiles, de la colophane, des caoutchoucs, etc., ainsi que des résines en solution aqueuse.
5. – Assemblage.
On emploie des colles à base de résines formol-phénol ou formolrésorcine en solution alcoolique ou aqueuse. À chaud, on peut également réaliser un joint entre deux pièces à partir de résine solide en poudre.
163
6. – Usinage et fi nitions.
On peut effectuer les opérations de découpage, sciage, perçage, poinçonnage, taraudage, tournage, fraisage, polissage sans diffi cultés particulières.
Parmi les nombreuses applications des résines formophénoliques, on peut encore citer leur emploi dans la fabrication de :
— mousses ;
— abrasifs appliqués et meules ;
— moules et noyaux de fonderie (températures atteignant 300 °C) ;
— têtes de lingotières ;
— garnitures de freins et d’embrayage ;
— colles, peintures et vernis ;
— encres d’imprimerie.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Les résines formophénoliques durcies sont diffi cilement infl ammables
[8], [22].
Toutefois, les résines à l’état très divisé et les poudres peuvent exploser ou s’enfl ammer spontanément. Pour éviter ce risque, on opère avec des broyeurs lents en réduisant la teneur en oxygène de l’atmosphère en dessous de la limite explosive, avec un gaz inerte, pendant la préparation des poudres et en opérant les transformations en milieu humide.
a) Les résines formophénoliques utilisées à l’état partiellement condensées ou condensées peuvent entraîner des irritations primaires et des sensibilisations observées notamment lors de leur mise en œuvre ; celles-ci s’expliquent par la nature chimique des matières de départ [3], [35], [130] :
— Formaldéhyde.
C’est un irritant de la peau, des yeux et du système respiratoire. À forte concentration, il peut provoquer des nausées et des vertiges. Il est également responsable d’eczémas allergiques [133].
— Phénols.
Ils sont corrosifs et exercent également sur la peau une action sensibilisante, moins forte cependant que celle produite par le formaldéhyde.
Une certaine quantité de ces composants subsiste à l’état libre dans la résine ; leur action peut se manifester de diverses manières :
également le tableau en fi n de volume.
164
- Exposition aux vapeurs :
En particulier lors du moulage, aux températures mises en œuvre, il y a dégagement de phénol et de formol. Les troubles sont cutanés, digestifs et respiratoires [131].
- Exposition cutanée aux colles, vernis, apprêts :
Toutes ces préparations contiennent en solution des phénoplastes monomères. Leur manipulation peut entraîner l’apparition de dermatoses.
En outre, un risque supplémentaire est dû aux solvants, particulièrement l’alcool méthylique qui est toxique par inhalation.
- Exposition à la poussière de phénoplaste :
Toutes les opérations d’usinage des pièces (fraisage, sciage, taraudage…) dégagent de la poussière dangereuse pour les voies pulmonaires
[132] et risquent de provoquer des éruptions cutanées par un mécanisme d’irritation primaire et de sensibilisation.
Ces opérations comportent aussi un risque de projection dans les yeux lors de l’ébarbage notamment.
b) Les adjuvants ajoutés à divers stades de la préparation présentent des risques au moment de leur incorporation et lors de l’usinage, risques qui s’ajoutent, dans ce cas, à l’action des poussières citées ci-dessus.
— Charges :
Les fi bres d’amiante sont responsables, d’une part, de l’asbestose, d’autre part de cancers bronchiques et de mésothéliomes. Les fi bres de verre sont irritantes pour la peau et les voies respiratoires.
— Durcisseurs :
L’hexaméthylène tétramine peut provoquer des irritations de la peau et des réactions allergiques spécifi ques [3].
L’acide chlorhydrique est corrosif ; ses vapeurs sont très irritantes pour les muqueuses oculaires et respiratoires.
L’acide p-toluène sulfonique est irritant pour la peau et les yeux [27].
— Colorants et pigments :
Les sels de cadmium sont nocifs par inhalation et contact cutané. Ils peuvent provoquer des troubles intestinaux, rénaux et nerveux.
Les sels de cobalt sont sensibilisants [123].
L’anhydride chromique peut provoquer des ulcérations de la peau et des muqueuses.
Les oxydes de fer peuvent entraîner par inhalation une fi brose pulmonaire, la sidérose.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (jusqu’à 300 °C environ).
Au cours de la mise en œuvre, notamment lors du moulage et de la fabrication des noyaux et des moules en fonderie [37], [46], il y a des
165
dégagements importants de vapeurs de phénol et de formol comme il a été dit au paragraphe précédent. D’autre part, l’hexaméthylène tétramine, si elle est présente, se décompose en libérant du formol et de l’ammoniac, toxiques et irritants.
b) Aux températures supérieures à 300 °C , en cas de pyrolyse ou de combustion et en fonderie lors de la coulée notamment [39], [47], les produits de décomposition sont les suivants [6], [30], [33] :
— oxyde de carbone toxique ;
— anhydride carbonique ;
— hydrocarbures aliphatiques (méthane…) ;
— phénol.
Il peut y avoir également formation de produits toxiques :
— ammoniac, acide cyanhydrique, nitriles dans le cas de résines durcies à l’hexaméthylène tétramine ;
— anhydride sulfureux si l’acide p-toluène sulfonique ou des produits soufrés sont utilisés.
166
AMINOPLASTES
URÉE-FORMALDÉHYDE OU URÉE-FORMOL Abréviation normalisée : UF
Noms commerciaux
AMINOCEL KAURIT SCARAB
AMINOLAC UF MÉLOCOL UF SIRIT
BEETLE UF
CASCO-RÉSINE
PLASTOPAL
POLLOPAS S
SKANOPAL
SYNRÉSINE UF
CIBAMINE UF
CIBANOIDE
PRYSTALINE
RÉSICART UF
HYGROMULL RÉSUFIN
URALITE UF
URAMEX UF
UROPLAS
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les résines d’urée-formol résultent de la polycondensation de l’urée avec le formaldéhyde. Leur motif de base se développe sur trois dimensions.
Elles peuvent être livrées soit sous forme de sirops peu polycondensés
(milieux aqueux ou solvant) pour le moulage ou le collage, soit sous forme de poudres ou granulés contenant généralement divers adjuvants.
1.
–
Plastifi ants.
On emploie la glycérine et l’eau, à raison de 0,5 à 5 % du poids de la résine.
2. – Charges.
La meilleure est l’alpha cellulose. On emploie également :
— des charges d’origine végétale : farine de bois, pâte de bois ;
167
— des charges synthétiques : fi bres de polyamides ;
— des charges minérales : silice, mica, amiante, graphite, noir de carbone ;
— des charges métalliques : oxydes et poudres de métaux.
3. – Pigments et colorants.
La coloration est obtenue sur de la poudre de résine, ou bien dans l’émulsion aqueuse, par incorporation de :
— pigments minéraux : sels de cadmium, manganèse, cobalt, oxydes de fer hydratés et anhydres, oxydes de chrome anhydres ;
— colorants organiques.
4. – Lubrifi ants.
Les plus employés sont l’eau et les glycols.
5. – Émulsifi ants.
Ils sont à base d’acide phosphorique et de phénol.
6. – Solvants.
Ce sont généralement l’eau ou les alcools.
7. – Durcisseurs et catalyseurs de moulage.
On utilise habituellement des acides (acide phosphorique, acide chlorhydrique à 10 % dans l’alcool éthylique) ou des sels, notamment le chlorure d’ammonium.
Ils permettent l’achèvement de la polycondensation tridimensionnelle au cours du moulage, pour conduire à l’objet fi nal en matière thermodurcie.
II. – MISE EN ŒUVRE
La transformation des résines urée-formol s’effectue soit à partir de poudres ou granulés généralement chargés, plastifi és et colorés, soit à partir de résines en solution.
Les techniques les plus utilisées sont :
1. – Moulage.
— Par compression.
La poudre est la plus souvent pastillée au préalable et préchauffée à
100 °C.
168
On opère à des températures comprises entre 130 et 170°C sous pression.
— Par injection .
De très fortes pressions sont mises en jeu.
— Par extrusion.
Pour la fabrication de joncs, tubes et profi lés.
— Par coulée.
Les résines utilisées sont préparées en sirops avec 10 % d’eau.
Après addition d’un durcisseur (généralement acide), on cuit pour achever la polycondensation.
La coulée peut se faire, soit dans les moules (objets en forme), soit sur un tablier mobile chauffant (obtention de fi lms à partir de la résine plastifi ée).
2. – Fabrication des stratifi és et des agglomérés.
— Stratifi és.
À partir d’une résine peu polycondensée (sirop de résine catalysée au moment de l’emploi par un acide ou un sel, chlorure d’ammonium par exemple) on enduit le support (papier, bois, fi bres de verre, tissus, etc.). On peut également utiliser une dissolution de résine solide dans un solvant.
Après enduction, on presse à température convenable.
— Agglomérés.
Ils sont préparés de façon identique à partir de déchets industriels divers : copeaux de bois, de liège…
3. – Enduction et imprégnation.
Les enduits sont soit des sirops épais, soit des émulsions aqueuses de résine, mélangée à des charges et colorants. En général, ils durcissent à froid.
4. – Vernis.
Pour obtenir des vernis plus souples et plus résistants, on utilise des résines urée-formol modifi ées, solubles dans les solvants habituels des vernis
(alcool, esters, hydrocarbures benzéniques).
Ces vernis peuvent durcir au four vers 120-180 °C ou simplement à l’air en présence d’un catalyseur de durcissement.
169
5. – Colles.
Les colles à base d’urée-formol peuvent être utilisées à chaud et à froid.
Il suffi t d’ajouter le catalyseur acide ou sel d’ammonium juste avant l’emploi.
6. – Usinage.
Découpage, perçage, tournage, etc.
Parmi les nombreuses applications de ces résines, on peut citer leur emploi dans la fabrication de mousses isolantes, de moules et noyaux de fonderie, d’apprêts pour l’industrie textile…
III. – RISQUES
*
1. – Résines et adjuvants.
La résine pure d’urée-formol est ininfl ammable.
Toutefois, l’incorporation de certains adjuvants (charges et solvants) peut favoriser son infl ammation, mais dans ce cas, la combustion est lente et s’arrête d’elle-même [24].
a) Les résines d’urée-formol peuvent entraîner des réactions d’irritation et de sensibilisation [35]. En effet, elles peuvent contenir jusqu’à 10 % de formol et d’urée non condensés.
— L’urée est considérée comme relativement peu nocive. Toutefois, l’urée technique du commerce préparée par synthèse peut provoquer dans certains cas, des irritations dermiques, du fait de la réaction fortement alcaline du produit.
— Le formaldéhyde est un irritant et un sensibilisant [133]. Il est également nocif pour les yeux et le système respiratoire. C’est le grand responsable des dermatoses remarquées chez le personnel manipulant ces résines
[3].
L’action nocive du formaldéhyde peut se manifester, soit par contact cutané, soit par inhalation des vapeurs dégagées.
b) La toxicité éventuelle des adjuvants doit également être prise en considération.
— Durcisseurs.
L’acide phosphorique exerce, sur la peau, une forte action corrosive et il est particulièrement dangereux pour les yeux.
L’acide chlorhydrique est également un produit corrosif.
également le tableau en fi n de volume.
170
— Charges.
Elles peuvent présenter un danger au moment de leur incorporation dans les mélanges ou lors de travaux de fi nition.
La silice, sous sa forme cristallisée, peut provoquer la silicose ; par contre la silice amorphe qui constitue la majeure partie des silices ultrafi nes ne présente pas les mêmes risques.
Les fi bres d’amiante sont responsables, d’une part de l’asbestose, d’autre part de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
— Pigments et colorants.
Certains pigments minéraux présentent des risques au moment de leur incorporation :
• les sels de cadmium sont nocifs par inhalation et contact cutané. Ils peuvent provoquer des troubles intestinaux, rénaux et nerveux ;
• les sels de cobalt sont sensibilisants [123] ;
• l’anhydride chromique peut provoquer des ulcérations de la peau et des muqueuses ;
• les oxydes de fer peuvent entraîner par inhalation une fi brose pulmonaire, la sidérose.
— Solvants.
Ce sont surtout des alcools qui interviennent dans la préparation des colles, vernis et enduits.
Parmi eux, l’alcool méthylique, est toxique en particulier par inhalation.
Les hydrocarbures benzéniques (toluène, xylènes) sont nocifs par inhalation (action ébrio-narcotique) et irritants pour la peau et les muqueuses.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (jusqu’à 200 °C environ).
On note essentiellement un dégagement de vapeurs de formol notamment dans les opérations de moulage et en particulier lors du dégazage des moules. Ces vapeurs sont irritantes et sensibilisantes comme il a été dit au paragraphe précédent.
Il peut y avoir également formation d’ammoniac.
b) Lors de la pyrolyse, en fonderie lors des coulées notamment [47] ou en cas
d’incendie, les résines urée-formol se décomposent en libérant les produits suivants :
— oxyde de carbone toxique ;
— anhydride carbonique ;
— ammoniac, gaz toxique et irritant pour les muqueuses oculaires et respiratoires ;
— acide cyanhydrique très toxique par inhalation et nitriles aux vapeurs le plus souvent toxiques ;
— hydrocarbures aliphatiques légers (méthane…).
171
AMINOPLASTES
MÉLANINE-FORMALDÉHYDE ou MÉLANINE-FORMOL
Abréviation normalisée : MF
Noms commerciaux
AMINOLAC MELMEX RÉSART
BEETLE MF MÉLOCHEM RÉSICART MF
CIBAMINE FM MÉLOCOL MF RESMELIN
ERVAMINE MÉLOLAM RUTAFORM
LAMÉLITE MEL-RON SUPRAPLAST
MÉLASESTO
MÉLIT
MELWIT E URALITE MF
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les résines de mélamine-formol résultent de la polycondensation incomplète de la mélamine et du formaldéhyde. Leur motif de base : se développe de façon irrégulière et complexe sur trois dimensions. Elles sont livrées sous forme de résines à couler, de poudres ou granulés à mouler, ou de sirops (généralement dans l’eau ou les alcools), en fonction des usages auxquels elles sont destinées.
Leurs principaux adjuvants sont :
1.
–
Plastifi ants.
Phtalates et phosphates, huiles de ricin, glycérine.
172
2. – Charges.
Il est encore plus facile de charger les résines de mélamine-formol que celles d’urée-formol, car elles sont compatibles avec un plus grand nombre de produits cellulosiques et minéraux.
Les principales charges utilisées sont l’alpha-cellulose, la poudre d’amiante fi nement broyée, la farine de bois, les fl ocons de bois et la silice.
3. – Colorants et pigments.
Ce sont les mêmes que pour les résines d’urée-formol, c’est-à-dire :
— des colorants organiques ;
— des pigments minéraux (sels de cadmium, de manganèse, de cobalt, oxydes de fer hydratés ou anhydres, oxydes de chrome anhydres).
4. – Catalyseurs de durcissement.
Les plus utilisés sont des acides (acide chlorhydrique par exemple) ou des sels (chlorure d’ammonium entre autres).
Ils permettent l’achèvement de la polycondensation tridimensionnelle au cours du moulage qui conduit à l’objet fi nal en matière thermodurcie.
Dans le cas particulier des vernis à base de copolymères d’allylemélamine (et en particulier des leurs esters) on emploie des catalyseurs peroxydes avec un accélérateur au cobalt.
5. – Solvants.
Les résines mélanine-formol sont rendues solubles dans les solvants organiques par éthérifi cation avec des alcools.
Les principaux solvants utilisés pour la préparation de colles et vernis sont les alcools, les cétones et les hydrocarbures benzéniques.
II. – MISE EN ŒUVRE
Les différentes techniques de transformation sont les suivantes :
1. – Moulage.
Comme pour les résines urée-formol, il est fortement recommandé de préchauffer les poudres à mouler de mélamine-formol dans une étuve à air chaud 80-100 °C par chauffe infrarouge ou par haute fréquence puis de pastiller ou de préformer.
— Par compression.
Température 145-165 °C.
173
La durée du moulage et les températures dépendent de l’épaisseur de la pièce à mouler. Pour des pièces minces, on moule à des températures
élevées pendant un temps très court, tandis que pour les pièces épaisses, on préfère travailler à température moins élevée, mais plus longtemps.
— Par transfert.
Le moulage par transfert est une opération délicate, qui repose essentiellement sur une bonne conception du moule. Les températures sont de l’ordre de 120-160 °C.
2. – Stratifi és.
Les stratifi és mélamine-formol ont pris une expansion ces dernières années.
Les différents supports (papier, coton, tissu de verre, amiante) sont imprégnés d’une solution ou d’une dispersion de résines en présence d’un catalyseur de durcissement, puis comprimés à chaud dans une presse. Les températures sont de l’ordre de 120-160 °C.
3. – Usinage.
Les pièces moulées sont caractérisées par un bel aspect de surface.
Elles peuvent être usinées par découpage, poinçonnage, sciage, perçage, fraisage, etc.
Le polissage peut se faire par voies mécanique ou chimique, à l’aide de solvants.
4. – Vernis.
On fabrique généralement les vernis à partir de résines mélamine-formol modifi ées, pour en améliorer la qualité. Ces vernis sont fréquemment livrés dans le commerce en solution dans l’alcool butylique. Le séchage peut se faire à l’air en présence d’un catalyseur acide, mais le plus souvent il se fait dans un four.
Des copolymères d’allyle-mélamine ont été récemment mis au point pour la préparation de vernis en particulier des esters d’allyle-mélamine.
Ils durcissent entre 0 et 80 °C, sous l’action d’un catalyseur peroxyde et
éventuellement d’un accélérateur.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants. diffi cilement [24].
également le tableau en fi n de volume.
174
Les résines incomplètement polycondensées contiennent des teneurs importantes de monomères libres qui agissent par contact cutané ou inhalation des vapeurs :
— la mélamine est considérée comme relativement peu nocive [3] ;
— le formol est un irritant et un sensibilisant [133], il agit sur la peau, les yeux et les voies respiratoires. Il est responsable des symptômes observés chez le personnel manipulant les résines, tels que maux de tête, accidents pulmonaires, dermatoses.
b) Les risques dus aux adjuvants qui se manifestent surtout au moment de leur incorporation peuvent aussi intervenir au cours de la transformation ou lors des travaux de fi nition.
— Plastifi ants.
La plupart des phosphates organiques sont des substances nocives et irritantes pour les yeux, la peau et les voies respiratoires. L’orthotricrésylphosphate est toxique et peut être à l’origine de polynévrites. Toutefois, il intervient le plus souvent à une concentration inférieure à 1 % dans le phosphate de tricrésyle industriel.
Les phtalates sont légèrement irritants pour les muqueuses.
— Charges.
La silice, sous sa forme cristallisée, peut provoquer la silicose ; par contre la silice amorphe qui constitue la majeure partie des silices ultrafi nes ne présente pas les mêmes risques.
L’amiante est responsable, d’une part de l’asbestose, d’autre part de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
— Catalyseurs.
L’acide chlorhydrique est un produit corrosif.
Les peroxydes utilisés dans les vernis à base d’esters d’allyle-mélamine sont irritants pour la peau et particulièrement dangereux pour les yeux. De plus, ils sont instables et peuvent donner lieu à des décompositions explosives. Il est impératif de respecter certaines règles de sécurité relative à leur stockage et leur manipulation. Se reporter au chapitre III.5. des Généralités.
— Pigments.
Les sels de cadmium sont nocifs par inhalation et contact cutané. Ils peuvent provoquer des troubles intestinaux, rénaux et nerveux.
Les sels de cobalt sont sensibilisants.
L’anhydride chromique peut provoquer des ulcérations de la peau et des muqueuses.
Les oxydes de fer peuvent entraîner par inhalation une fi brose pulmonaire, la sidérose.
175
— Solvants.
Parmi les alcools, l’alcool méthylique est toxique en particulier par inhalation, l’alcool butylique est nocif.
Les hydrocarbures benzéniques sont nocifs par inhalation et irritants pour la peau et les muqueuses.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (jusqu’à 180 °C environ).
Il y a principalement un dégagement de vapeurs de formol, produit irritant et sensibilisant (comme il a été dit au paragraphe précédent).
b) Aux températures supérieures lors de la pyrolyse ou de la combustion les principaux gaz dégagés sont [30], [33] :
— l’oxyde de carbone, toxique ;
— l’anhydride carbonique ;
— l’acide cyanhydrique, très toxique par inhalation ;
— l’ammoniac, toxique et irritant pour les muqueuses oculaires et respiratoires ;
— des hydrocarbures aliphatiques.
176
RÉSINES ALKYDES MODIFIÉES AUX HUILES
OLÉOGLYCÉROPHTALIQUES
Noms commerciaux
ALCREA CARGIL SICALYD
ALKYDAL GLYPTAL SYNRÉSATE
ALKYNOL NAXOL URADIL
BECKACITE RÉSIAL URATHIX
BECKOSOL ROUTALKYD
I. – CARACTÉRISTIQUES polycondensation d’un polyacide ou d’un anhydride d’acide (anhydride phtalique, acides terpéniques, colophane) et d’un polyalcool (glycol, glycérol), en présence d’un agent modifi cateur, généralement un acide gras, ou une huile végétale siccative ou non.
Les glycérophtaliques sont plus précisément les alkydes obtenus à partir d’anhydride phtalique et de glycérol. On peut les représenter par la formule suivante :
L’utilisation principale des résines alkydes concerne les opérations de fi nition des objets manufacturés : traitements de surface par peintures, vernis et émaux au four. Elles sont aussi utilisées dans les encres d’imprimerie.
On classe habituellement les résines alkydes en longueur d’huile [36].
Ce sont :
— les alkydes « longues » séchant à l’air et contenant entre 70 et 80 % d’huile par rapport à la résine. Les solvants habituellement utilisés sont des essences et des hydrocarbures aliphatiques ;
— les alkydes « moyennes » séchant à l’air et au four contenant entre 40 et
60 % d’huile par rapport à la résine. Les solvants les plus employés sont le
177
solvant naphta, le white-spirit, les mélanges d’hydrocarbures benzéniques et alcools ;
— les alkydes « courtes » séchant au four et contenant moins de 40 % d’huile par rapport à la résine. Les solvants spécifi ques sont les hydrocarbures benzéniques et les alcools. On utilise aussi des solvants polaires, en particulier l’acétate d’éthylglycol et l’acétate de l’éther éthylique du diéthylène glycol.
La notation industrielle de ces résines repose sur la juxtaposition de deux nombres dont le premier représente le pourcentage de résine alkyde pure et le second la proportion d’huile. En pratique, on peut mentionner plus simplement la longueur d’huile (ex : alkyde 60/40 ou alkyde à 40 % d’huile).
Les résines glycérophtaliques les plus utilisées en peinture sont celles comprises dans l’intervalle 30/70 et 70/30.
Il existe maintenant des alkydes sans huile, qui sont des polyesters saturés que l’on peut rendre thermodurcissables par combinaison avec des aminoplastes, des polyuréthannes ou des composés époxydes. Dans cette classe, on trouve des produits pour peintures en poudre à appliquer au pistolet électrostatique et des agglomérants pour sables de fonderie (résine alkyde durcie notamment à l’aide de diisocyanate de diphénylméthane). Les résines alkydes se présentent le plus souvent en solution dans les solvants cités plus haut. Elles ne contiennent pas de plastifi ants. On leur ajoute des pigments et des charges dans le cas des peintures satinées ou mates.
Les résines pour peintures brillantes ne contiennent évidemment pas de charges.
1. – Les pigments.
Ils sont dispersés dans le liant par exemple par passage sur des broyeurs rapides à billes de verre ou de stéatite. On emploie des pigments organiques ou des pigments minéraux (dioxyde de titane, sels et oxydes de chrome, de cadmium, de cobalt, de fer, de molybdène, de manganèse, etc.).
2.
–
Les charges.
Ce sont des carbonates de calcium (craie, marbre), de la dolomie, du talc, etc.
II. – MISE EN ŒUVRE
Les résines alkydes sont livrées soit en solutions prêtes à l’emploi, soit en émulsions.
L’application des peintures et vernis peut se faire :
— par pulvérisation au pistolet ;
— à la brosse ou au rouleau ;
— au trempé (immersion de l’objet à peindre dans des bacs de peinture) ;
— par électrodéposition : l’objet à peindre, relié à un pôle électrique, est plongé dans une cuve de peinture en solution dans l’eau et qui contient une électrode de polarité inverse.
178
Le séchage s’effectue à température variable, suivant le produit utilisé, à partir de la température ambiante jusqu’à environ 200 °C environ.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Certaines résines alkydes sont légèrement allergisantes, l’anhydride phtalique pouvant être l’agent sensibilisant [35].
Mais les risques, lors de leur emploi, tiennent essentiellement à l’utilisation de solvants [42].
On peut classer ces risques en deux catégories distinctes :
— risques d’intoxication par inhalation des vapeurs et par contact cutané ;
— risques d’incendie et d’explosion.
Ils sont élevés en particulier lorsque l’application des produits s’effectue au pistolet et le séchage à l’air libre.
Les solvants les plus dangereux sont les hydrocarbures benzéniques
(action ébrio-narcotique notamment).
essentiellement à la présence d’hydrocarbures benzéniques et d’hexane, composé à l’origine de polynévrites.
L’acétate d’éthylglycol est nocif par inhalation et contact cutané.
Parmi les pigments, l’anhydride chromique est corrosif, les sels de chrome et de cobalt sont sensibilisants pour la peau, les sels de cadmium peuvent provoquer des troubles intestinaux, rénaux et nerveux.
Pour les mesures de prévention, se reporter notamment à la brochure citée en référence [42].
2. – Dégradation thermique.
Il existe peu d’information à ce sujet. Les seules données actuellement en notre possession portent sur la dégradation à haute température (800-
900 °C) de résines alkydes durcies avec le diisocyanate de diphénylméthane et utilisées en fonderie [37], [39]. Les principaux produits de décomposition sont :
— l’oxyde de carbone toxique ;
— l’anhydride carbonique ;
— des hydrocarbures benzéniques nocifs par inhalation ;
— des aldéhydes (notamment l’acroléine) irritants pour les voies respiratoires.
également le tableau en fi n de volume.
179
POLYÉPOXYDES OU RÉSINES ÉPOXYDIQUES
Abréviation normalisée : EP
Noms commerciaux
ARALDITE EUREPOX
BECKOPOX LEKUTHERM
DOW D.E.H.
DOW D.E.N.
LEVEPOX
LOPOX
DOW D.E.R. POLYDROX
ECCOMOLD RUTAPOX
EPIKOTE (EPON) SCOTCHCAST
ÉPIPHEN SCOTCHKOTE
ÉPOCAST SCOTCHWELD
ÉPONAL SILIROLITE
ÉPONOL (ÉPIKOTE OL) STYCAST
(phénoxydes) URANOX
ÉPOSIR VEREPOX
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les résines époxydiques résultent généralement de la polycondensation de l’épichlorhydrine avec un polyalcool ou un phénol. Lorsque ce dernier est le bisphénol A ou diphénylolpropane, leur formule peut s’écrire :
Il existe également des résines époxydiques à base de novolaques et des résines époxydiques aliphatiques ou cycloaliphatiques suivant leur poids moléculaire, ces résines ont l’aspect de liquides épais ou de solides jaunâtres. Celles qui ont un poids moléculaire inférieur à 1 000 sont en général des liquides plus ou moins visqueux, ou des semi solides. Elles sont livrées
180
sous des formes très variées : résines à couler, poudres à mouler, résines d’imprégnation et de revêtement, stratifi és, colles.
Ce sont des résines thermodurcissables de degré de polycondensation peu élevé, qu’il est nécessaire, sauf exception, d’associer à un durcisseur pour atteindre le stade thermorigide fi nal, par formation de ponts entre les chaînes linéaires.
Durcisseurs.
Le choix du durcisseur est fonction de l’application envisagée et des caractéristiques souhaitées pour le produit fi ni. Les durcisseurs peuvent agir entre 15 et 200 °C, suivant leur nature chimique. On les classe habituellement en deux groupes.
— Durcisseurs acides.
À raison de 30 à 150 % du poids de la résine. Ce sont généralement des anhydrides d’acides (anhydrides méthyltétrahydrophtalique, endométhylène tétrahydrophtalique, phtalique, hexahydrophtalique, chlorendique, pyromellitique…).
— Durcisseurs basiques.
À raison de 5 à 100 % du poids de la résine.
Ce sont habituellement :
• des amines aromatiques (agissant généralement à chaud) : diaminodiphénylméthane, phénylène diamine… ;
• des amines aliphatiques ou cycloaliphatiques (agissant généralement
à température ambiante) triéthylène tétramine, éthylène diamine, triéthanolamine, isophorone diamine, méthylène diamine… ;
• des polyaminoamides ;
• des adducts de polyamines aliphatiques (mélanges de résines ayant partiellement réagi et contenant un excès d’amines).
— Le durcissement peut également être obtenu sous l’action de résines synthétiques telles que phénoplastes et aminoplastes. Dans ce cas, il se développe une réaction d’addition conduisant à la résine thermorigide.
— Certaines résines époxydiques modifi ées, en particulier celles utilisées dans les applications électriques, sont des résines durcies sous l’action de polyanhydrides en présence de catalyseurs spéciaux qui sont généralement des amines tertiaires ou des aminophénols.
— Le complexe trifl uorure de bore/monoéthylamine est souvent utilisé comme catalyseur latent, c’est-à-dire stable à froid, associé au durcisseur ainsi que le dicyanodiamide dans les poudres époxydiques pour peintures.
Différents adjuvants peuvent être ajoutés aux résines. Ce sont :
1. – Charges.
On peut ajouter jusqu’à 200 % du poids de la résine. Ce sont surtout des charges minérales (silice, talc, ardoise, mica, kaolin, graphite, amiante, fi bres de verre, charges métalliques, baryte) et dans certains cas de la farine de bois.
181
2. – Solvants.
Les résines époxydiques, peu polycondensées, sont solubles dans les solvants organiques polaires : alcools, cétones, acétates, chloroforme.
On utilise souvent des mélanges de solvants, par exemple :
— acétate de méthyle + acétate d’éthyle + alcool méthylique + toluène ;
— diacétone-alcool + toluène + xylène + acétate d’éthyle ;
— méthylisobutylcétone + méthylisobutylcarbinol + toluène.
Les mises en solution de résines sont effectuées pour fabriquer les revêtements, adhésifs, peintures et vernis à base de polyépoxydes, ainsi que les préimprégnés destinés à la stratifi cation.
3. – Diluants réactifs.
De nombreuses résines polyépoxydes liquides sont additionnées de diluants réactifs le plus souvent monoépoxydés. Ce sont en général, des
éthers ou esters mono ou polyglycidiques à bas poids moléculaires, lors du durcissement, partiellement ou intégralement à la réaction : butylglycidyléther, crésylglycidyléther, phénylglycidyléther…
4. – Pigments et colorants.
Une vaste gamme de substances colorantes peut être utilisée.
5. – Plastifi ants.
Certains phtalates sont quelquefois ajoutés aux résines.
6. – Extendeurs.
Ce sont des liquides non réactifs, ajoutés aux polyépoxydes, pour en abaisser le prix de revient :
— huile de pin pour les résines liquides sans solvant ;
— brais de houille ou de pétrole, goudrons pour les revêtements routiers.
7. – Flexibilisateurs.
Ce sont des liquides réactifs, c’est-à-dire susceptibles de réagir avec les groupes époxy, qui interviennent dans la réaction conférant une certaine fl exibilité et souplesse aux résines. On utilise notamment des élastomères polysulfurés.
II. – MISE EN ŒUVRE
Suivant la nature de la résine époxydique de départ, les méthodes de transformation varient :
182
1. – Moulage.
— Par coulée.
Les résines faiblement polycondensées se présentent sous la forme de liquides visqueux ou de solides. Le durcisseur est ajouté à la résine liquide, ou bien à la résine préalablement fondue vers 130-140 °C. Le durcissement s’effectue ensuite dans un moule, soit à froid, soit à chaud jusqu’à 200 °C.
— À la presse par compression et transfert.
Il est utilisé pour l’obtention de matériaux renforcés à partir de granulés de polyépoxydes modifi és et chargés notamment de fi bres de verre. Le durcissement s’effectue à des températures allant de 140 à 220 °C sous l’action de la pression.
— À la presse par injection.
Cette technique est utilisée pour mouler les pièces en polyépoxydes.
Les températures sont de l’ordre de 150-220 °C.
2. – Revêtements.
Les résines époxydiques trouvent de larges applications dans l’industrie des vernis et peintures et dans les opérations d’imprégnation.
— Peintures et vernis.
Ces produits présentent de bonnes caractéristiques de dureté, souplesse et résistance aux produits chimiques. Leurs qualités d’adhérence permettent l’application sur les métaux.
On distingue :
• des systèmes multicomposants (résine et durcisseur) avec ou sans solvants susceptibles de durcir à froid ou à chaud. Ces systèmes font appel aux réactions du groupe époxy avec des fonctions amines, des résines aminoplastes ou phénoplastes.
• des esters d’acides gras obtenus par réaction des groupes époxy et hydroxyles d’une résine époxydique avec des acides gras. Ces produits en solution associés à des siccatifs ou des résines aminoplastes, permettent d’obtenir des vernis séchant à l’air ou durcissant au four. L’application peut
être réalisée au pistolet, à la brosse. Le séchage peut s’effectuer, selon le cas, à la température ambiante ou par cuisson de 160 à 240 °C.
— Poudres pour revêtements.
Un mélange de résine fi nement broyée, avec les charges et le durcisseur est pulvérisé au pistolet électrostatique ou appliqué par immersion d’une pièce chaude dans un lit fl uidisé. Le durcissement fi nal s’opère par cuisson à l’étuve à 150-180 °C.
— Résines d’imprégnation.
Ce sont, soit des résines polyépoxydes contenant un durcisseur agissant
à chaud, soit des résines contenant un accélérateur, auxquelles on ajoute le durcisseur agissant à froid avant l ‘emploi.
183
Des polyépoxydes modifi és peuvent également être employés.
3. – Colles.
Les colles à base de polyépoxydes ont d’excellentes propriétés d’adhérence. Elles se présentent sous forme de bâtonnets, de liquides, de solutions ou de pâtes. Elles peuvent être mono ou bicomposants (résine et durcisseur).
Selon leur présentation physique et les données de la production, les colles peuvent être appliquées manuellement (brosse, spatule, gant) ou à la machine (pulvérisation, extrusion, encolleuse à rouleau, etc.).
4. – Stratifi és.
Les supports sont à base de fi bres ou tissus de verre, papier, coton, carbone…
Ils sont imprégnés d’une solution de résine et durcisseur.
La cuisson s’effectue aux environs de 100 °C pour les durcisseurs agissant à chaud. D’autres systèmes durcissent à froid.
Les matériaux préimprégnés et prégélifi és peuvent être moulés à la presse.
Il existe d’autres procédés de stratifi cation, dont l’un consiste à effectuer la projection simultanée de résines et de verre.
III. – RISQUES*
1.
–
Résines et adjuvants.
Les polyépoxydes sont des résines diffi cilement infl ammables mais brûlant assez facilement lorsque la combustion est entretenue.
Leur mise en œuvre présente des risques divers. En particulier, elle peut donner lieu à l’apparition de réaction d’irritation et de sensibilisation de la peau relativement fréquentes [134]. Les phénomènes d’irritation sont provoqués par les résines, les durcisseurs et/ou les solvants. Les réactions de sensibilisation se manifestent comme des allergies envers la résine, envers le durcisseur, envers la résine et le durcisseur ou envers d’autres constituants : les diluants réactifs, les résines formophénoliques notamment. Les lésions
également le tableau en fi n de volume.
184
sont localisées le plus souvent au visage, aux mains et aux avant-bras [35],
[135]. Des troubles respiratoires beaucoup plus rares peuvent également être observés [136], [137].
a) Résines.
Les résines époxydiques solides à base de bisphénol A ne sont pas irritantes et pratiquement pas sensibilisantes.
Les résines à base de bisphénol A liquides non modifi ées, semi solides ou solides en solution, les résines à base de novolaques liquides et les résines aliphatiques sont plus ou moins irritantes pour la peau et peuvent être sensibilisantes.
Les résines liquides modifi ées, c’est-à-dire contenant des abaisseurs de viscosité du type éthers glycidiques sont plus irritantes et peuvent être fortement sensibilisantes. Une allergie de groupe a été signalée [30] entre les résines et les éthers glycidiques.
Les résines époxydiques modifi ées et les diluants glycidiques peuvent contenir des traces (quelques p.p.m.) d’épichlorhydrine résiduelle, toxique par inhalation et contact cutané, cancérogène suspecté.
Certaines résines cychloaliphatiques ont été à l’origine de cancers chez l’animal.
b) Durcisseurs :
— amines : ce sont des composés à réaction fortement basique, facilement absorbés par la peau. Elles ont une action irritante et sensibilisante [17].
Parmi les amines aliphatiques, la trièthylènetétramine corrosive et sensibilisante peut avoir une action nocive sur le foie.
Les amines aromatiques peuvent provoquer des irritations, des troubles sanguins et pour certaines, des cancers. Le diamino-4-4’-diphénylméthane est, en particulier, un poison du foie [41] ;
— anhydrides [25] : ce sont également des irritants et des sensibilisants mais leur action est moins marquée que celle des amines ;
— résines synthétiques (phénoplastes et aminoplastes) : ajoutées comme modifi cateur de la résine époxydique, elles peuvent apporter leur pouvoir réactogène propre (allergie au formol notamment) ;
— les aminophénols : ils sont utilisés comme catalyseurs de certaines résines
époxydiques modifi ées ; ils peuvent également être irritants et allergisants
[29].
Les durcisseurs agissent surtout par contact direct au moment de leur incorporation à la résine et lors de la manipulation du mélange « résine + durcisseur ». Sont également à incriminer les souillures des outils, des postes de travail et l’ébavurage des pièces coulées.
c) Diluants réactifs.
Les éthers glycidiques sont à des degrés variables irritants et sensibilisants pour la peau [140] ; leurs vapeurs sont irritantes pour les muqueuses oculaires et respiratoires. De plus, ils peuvent contenir un peu plus d’épichlorhydrine résiduelle que les résines elles-mêmes.
185
d) Solvants.
L’action nocive et irritante des solvants utilisés dans les vernis, colles et adhésifs s’ajoute à celle des durcisseurs. Les hydrocarbures benzéniques, toluène et xylène, sont les plus nocifs.
e) Charges.
La plupart des résines époxydiques sont fortement chargées.
L’action des charges (fi bres de verre, silice, amiante…) peut se manifester au moment de leur incorporation dans le mélange ainsi qu’à l’usinage :
— les fi bres de verre sont irritantes pour la peau et les voies respiratoires ;
— la silice et le talc peuvent contenir des quantités variables de silice libre cristallisée qui peut provoquer la silicose contrairement à la forme amorphe qui ne présente pas les mêmes risques.
f) Extendeurs.
Parmi eux, l’huile de pin peut être allergisante et le brai de houille comporte des risques d’effet cancérogène.
g) Produits pour traitement de surface.
À la mise en œuvre des colles et vernis, les surfaces des objets doivent
être préparées au préalable. Les produits utilisés à cet effet (acide sulfurique, mélange sulfochromique, solvants chlorés, sable) font intervenir un risque supplémentaire. Se reporter au tableau en fi n de volume.
D’une manière générale, lors de l’emploi de résines époxydiques, des
mesures de prévention [134], [138], collective et individuelle, doivent être prises de façon à empêcher tout contact direct de l’épiderme ou des muqueuses avec les résines et leurs durcisseurs. Se reporter notamment aux documents cités en référence [134], [138] et [42] plus spécialement pour l’application par pulvérisation. Par ailleurs, il est nécessaire d’attirer l’attention de l’utilisateur sur la possibilité qu’il a d’effectuer un choix des produits les moins dangereux parmi les durcisseurs notamment.
Enfi n en cas de souillures de la peau, ce qui doit être exceptionnel, il ne faut pas utiliser de solvants mais des crèmes dissolvantes spéciales du commerce.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre.
Lors du durcissement à chaud (température pouvant atteindre 240 °C) il peut y avoir des dégagements des constituants volatils des résines notamment. Leurs vapeurs ont irritantes pour les voies respiratoires et parfois sensibilisantes, comme il est dit au paragraphe précédent.
186
Au cours du durcissement à chaud obtenu par le complexe trifl uorure de bore-monoéthylamine des gaz fl uorés toxiques et corrosifs se dégagent malgré le faible pourcentage de fl uorures.
La dégradation thermique des résines ne commence réellement qu’à partir de 250 °C [139] et même vers 350 °C pour certaines résines durcies
[7].
b) En cas de pyrolyse ou de combustion [33], [48].
Les principaux produits de dégradation sont l’oxyde de carbone, toxique, l’anhydride carbonique, des hydrocarbures aliphatiques (méthane,
éthylène…), des hydrocarbures benzéniques légers (toluène…), nocifs et irritants, de petites quantités d’aldéhydes (formol…) irritants des voies respiratoires. Des produits azotés toxiques (ammoniac, acide cyanhydrique) peuvent également se dégager dans le cas de résines durcies avec des amines.
Les résines polyépoxydes, bien que diffi cilement infl ammables, peuvent brûler assez facilement en dégageant en plus des gaz, des fumées noires de carbone [24]. La manipulation des résines en poudre notamment lors de l’application des revêtements comporte des dangers d’explosion, comme pour toutes les poussières organiques combustibles [42], [141].
187
POLYIMIDES
Noms commerciaux
KINEL
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les polyimides, derniers-nés des matières plastiques ayant une bonne résistance à la chaleur (thermostables), sont caractérisés par la présence dans la macromolécule d’hétérocycles imides.
Ils peuvent être obtenus par polycondensation d’un dianhydride aromatique avec une diamine aromatique. Lorsque ce sont l’anhydride pyromellitique et le diaminobenzène par exemple, leur formule peut s’écrire :
Ils peuvent être également obtenus par polymérisation d’un composé contenant préalablement l’hétérocycle imide, l’aminobismaléimide notamment [142].
Il existe aussi les polyamides-imides, famille dérivée des polyimides.
Ces polymères sont caractérisés par leurs propriétés de résistance à la chaleur, aux radiations, à certains produits chimiques (huiles, solvants, fl uides frigorigènes).
Des adjuvants peuvent leur être associés.
1. – Charges.
Les poudres à mouler sont habituellement chargées. Les charges sont de nature fi breuses (verre, carbone, amiante…) ou pulvérulentes (graphite, oxydes ou sulfures métalliques, polytétrafl uoréthylène).
188
2. – Solvants.
Les polyimides sont peu solubles dans les solvants. Les prépolymères peuvent être mis en solution dans les solvants polaires.
Les vernis d’émaillage sont généralement utilisés sous forme de solution dans les mélanges de solvant polaire et de diluant benzénique, le mélange Nméthylpyrrodilone-xylène notamment.
II. – MISE EN ŒUVRE
Les polyimides se présentent dans le commerce sous des formes variées pour lesquelles les mises en œuvre sont différentes.
1. – Poudres à mouler.
Ce sont des poudres ou des granulés constitués de résines associées à des charges. Les résines utilisées sont des prépolymères thermodurcissables possédant un point de ramollissement allant généralement de 70 à 200 °C.
La transformation peut être effectuée par compression, par transfert avec préalablement un pastillage à chaud des préformes.
Le moulage par compression s’effectue vers 200-250 °C et est suivi d’un recuit à 250 °C.
Les pièces moulées sont utilisées en tant qu’élément de structure,
élément de friction ou élément autolubrifi ant. L’application de la technique du surmoulage permet l’obtention d’éléments complexes associant plusieurs de ces fonctions.
2. – Vernis d’émaillage.
Ce sont généralement des solutions de polymère à 25 % environ dans des mélanges de solvant (N-méthylpyrrodilone/xylène).
Ils peuvent être utilisés pour l’émaillage direct ou le surcouchage. L’émail obtenu a une bonne résistance à l’abrasion, aux hydrocarbures fl uorés et une bonne tenue aux surcharges thermiques.
3. – Résines d’imprégnation.
Ce sont des prépolymères thermodurcissables en solution dans des solvants polaires qui servent à l’imprégnation de substances fi breuses. On opère en continu par trempé dans la résine fondue ou dans une solution à
50 % de résine.
L’imprégnation de « rovings » est utilisée dans l’enroulement fi lamentaire.
Les préimprégnés à base de tissus de verre permettent la réalisation de stratifi és plans ou tubulaires et l’obtention de circuits imprimés multicouches.
189
Le moulage des stratifi és peut s’effectuer par cuisson sous presse ou moulage à sec. On fait suivre le moulage d’un recuit à 200-250 °C.
4. – Ébauches.
Elles permettent la réalisation de pièces à géométrie complexe.
5. – Adhésifs.
Ce sont des adhésifs haute température destinés à l’assemblage de pièces métalliques (acier, titane) ou composites (structures isolantes) devant conserver une haute résistance en traction-cisaillement après des expositions
à des températures de 200-300 °C. Ils sont utilisés dans l’électrotechnique et l’aéronautique.
6. – Films.
Dotés d’un ensemble inhabituel de propriétés physiques, chimiques et électriques, ils ont ouvert des perspectives nouvelles au niveau des applications pratiques.
Ces applications concernent le guidage des fi ls de bobinage de moteurs et de câbles d’avion, les garnitures d’encoches de moteurs, les circuits imprimés souples, les condensateurs, les transformateurs.
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
La manipulation et la mise en œuvre des résines et des polymères peut comporter des risques. Il est possible notamment qu’ils contiennent de petites quantités d’amines aromatiques servant à leur préparation.
Certaines de ces amines peuvent, à l’état pur, être responsables d’irritations cutanées, de méthémoglobinémie et de cancers.
D’autre part, les risques attribuables aux charges et aux solvants ne doivent pas être négligés.
— Charges.
Elles interviennent dans les poudres à mouler au moment de leur incorporation et au cours de la transformation.
Les fi bres de verre sont irritantes pour les voies respiratoires et la peau.
Les fi bres d’amiante sont responsables, d’une part, de l’asbestose, d’autre part, de cancers bronchiques et de mésothéliomes.
également le tableau en fi n de volume.
190
— Solvants.
Ils interviennent dans la préparation et la mise en œuvre des résines à imprégnation, des adhésifs et des vernis.
Les diluants benzéniques, les xylènes notamment, sont nocifs par inhalation et irritants pour la peau et les voies respiratoires.
Le N-méthylpyrrolidone est moyennement irritant pour la peau et les muqueuses.
2.
–
Dégradation thermique.
Les polyamides sont thermiquement stables. Ils commencent à se décomposer entre 400 et 500 °C suivant la nature des composés de départ
[7], [32]. Les produits de dégradation sont principalement l’oxyde de carbone, toxique, l’anhydride carbonique, l’acide cyanhydrique, très toxique en particulier par inhalation, et en quantité moins importante, l’hydrogène, l’ammoniac et des hydrocarbures benzéniques [33].
191
POLYURÉTHANNES
Abréviation normalisée : PUR
Noms commerciaux
Polyuréthannes ou composants pour polyuréthannes.
ATPOL (polyols) LUPRANOL (polyols)
BAYFILL LUVIPREN
BAYFIT MARSIPOL
BAYMER MO-DO
BECKADUR NIAX
BERMODOL NOVADUR
CARADATE (isocyanates)
CARADOL (polyols)
NOVATRON
PAPI (isocyanates)
DALTOCAST (polyols)
DALTOCEL (polyols)
PLURACOL (polyols)
POLYFAN
DALTOLAC (polyols) POLYLEN
DALTOROL POLYPHEN
DESMODUR (isocyanates)
DESMOPHEN (polyols)
QUADROL
RIMTHANE
DURÉTHAN U ROUTANATE
EKAMÈRE ROUTANOL
EKANATE (isocyanates) SCOTCHCAST
ESTAL SCURANE
FLEXOROB (polyols)
FLEXOTHANNE (isocyanates)
FORMREZ (polyols)
GLENDION (polyols)
HYLÈNE (isocyanates)
ISONATE (isocyanates)
ISOROB (polyols)
ISOTHANNE (isocyanates)
SCURATAN
SODÉTHANE (polyols)
SORANE
SUPRASEC (isocyanates)
TÉDIMON (isocyanates)
TERCAROL
TOLONATE
UCÉCOAT
IXOL (polyols) UGIPOL (polyols)
LASTANE URADUR
LILÈNE (isocyanates) VORANOL (polyols)
Mousses de polyuréthannes.
ALVÉOFLEX POLINA
BAYDUR POLITAN
DALTOFLEX ROTANE
DUNLOPREN ROTSTYL
KLEMOCELL SCURAFLEX
192
KLETHERCELL TEXAS
MOLTOPREN URAFLEX
NERTRIL URAFOAM
Élastomères polyuréthannes thermoplastiques.
ADIPRÈNE JECTOTHANE
CYANAPRÈNE PELLETHANE
DALTOMOLD ROYLAR
DESMOPAN TEXIN
E 275 VULKOLLAN
ESTANE prépolymères, isocyanurates, adducts polyisocyanates…
La notation « polyols » signifi e polyols, polyétherpolyols, polyesteropolyols, pouvant contenir des additifs, catalyseurs aminés notamment.
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les polyuréthannes constituent une famille très vaste de produits : mousses rigides ou souples, thermoplastiques et thermodurcissables durs ou mous, élastomères, peintures, vernis, colles, solutions et dispersions pour enduction.
Ils résultent généralement de la réaction exothermique d’addition de polyisocyanates sur des polyols auxquels on peut ajouter, selon le cas, des catalyseurs, des tensio-actifs, des agents d’expansion, des solvants, des pigments, etc.
Lorsque les matières premières sont des diisocyanates et des diols, leur formule générale peut s’écrire :
R et R’ étant des radicaux organiques variables. Des réticulations interviennent ensuite entre les chaînes conduisant à un réseau tridimensionnel. Des réactifs secondaires aminés ou de l’eau peuvent aussi réagir avec les polyisocyanates.
1. – Matières premières réactives [147]
— Isocyanates :
Diisocyanates de 2,4 et 2,6-totuylène (TDI).
Diisocyanate de diphénylméthane (MDI).
Diisocyanate d’hexaméthylène (HDI).
Diisocyanate d’isophorone (IPDI).
Polyisocyanates de polyarylène, etc.
193
— Composés à terminaison isocyanate.
Ils dérivent des précédents et se comportent comme des isocyanates lourds, présentant une tension de vapeur et une réactivité diminuées. Ils contiennent des quantités variables de l’isocyanate monomère d’origine. Ce sont :
• les adducts polyisocyanates : le plus classique est l’adduct diisocyanate de toluylène-triméthylolpropane ;
• les prépolymères notamment le polyméthylène polyphénylisocyanate (poly
MDI) ;
• les isocyanurates obtenus par polymérisation des diisocyanates.
— Polyols :
Ce sont des produits à chaîne carbonée plus ou moins longue possédant des groupements hydroxylés : polyéthers polyols, polyesters polyols, glycérine butanediol, etc.
Des polyols halogénés et/ou phosphorés sont utilisés pour améliorer le comportement au feu des produits fi nis.
— Amines (réactifs secondaires) :
•
4,4’-méthylène bis (orthochloraniline) (MOCA), méthylènedianiline…
• méthyldiéthanolamine, N,N,N’,N’tétrakis (2-hydroxypropyl) éthylène-diamine…
— Eau (réactif secondaire).
L’eau neutralise les fonctions isocyanates avec dégagement de gaz carbonique qui peut servir à l’expansion des mousses.
2. – Matières non réactives. a) Catalyseurs :
•
Amines secondaires ou tertiaires tétraméthyléthylènediamine, benzyldiméthylamine…
•
Naphténates de plomb et de cobalt.
b) Agents d’expansion pour mousses et matériaux allégés :
•
Composés fl uorocarbonés : trichlorofl uorométhane (F11), dichlorodifl uorométhane (F12).
•
Solvants légers halogénés : dichlorométhane… c) Solvants pour peintures, vernis, colles, enduction et pour le nettoyage des machines :
•
Esters : acétates d’éthyle, de butyle, de méthylglycol.
•
Cétones : acétone, méthyléthylcétone (MEC), cyclohexanone.
•
Solvants chlorés : dichlorométhane, 1,2-dichloréthane.
•
Sulfate de méthyle, tétrahydrofuranne (THF), diméthylformamide.
•
Diluants : alcools, toluène, xylène, solvant naphta.
d) Tensio-actifs pour produits alvéolaires et émulsions :
•
Silicones oxydes d’alkylène.
e) Stabilisants :
•
Sels organiques d’étain, dilaurate de dibutylétain notamment.
194
f) Charges – Pigments :
•
Craie, sulfate de baryum, oxyde de titane, kaolins, oxydes de fer, poudres métalliques, graphite.
•
Charges ignifugeantes : oxyde d’antimoine, alumine hydratée, composés halogénés, phosphorés notamment le phosphate de trischloroéthyle.
II. – MISE EN ŒUVRE
On doit distinguer la fabrication proprement dite des polyuréthannes à partir des matières premières de base réactives et la transformation qui ne fait plus appel à des réactions chimiques.
1. – Prépolymères et adducts.
Ils sont obtenus généralement par réaction à température rigoureusement contrôlée des isocyanates avec tout ou partie des polyols devant entrer dans la composition fi nale. Si nécessaire, on ajoute des solvants pour éviter la prise en masse ou faciliter la mise en œuvre ultérieure.
Les prépolymères à fort excès d’isocyanates (dits semi-prépolymères) sont pour la plupart liquides sans adjonction de solvants. Après achèvement de la réaction, on refroidit et on stocke.
2. – Mousses et élastomères expansés.
Les mousses sont fabriquées directement à partir des matières premières réactives : polyisocyanates (ou prépolymères) et polyols, en présence de catalyseurs, de tensio-actifs et d’agents d’expansion.
Les différents constituants, dosés en quantités bien déterminées, sont mélangés vigoureusement. Le plus souvent l’opération se fait dans une machine à pompe doseuse et tête mélangeuse. Le mélange liquide, dont l’expansion commence très vite, est coulé sur une bande (blocs) ou dans des modules (moulages) ou dans des cavités à remplir (coulée in situ pour isolation thermique par exemple), ou bien il est projeté comme de la peinture
(isolation thermique également).
3.
–
Élastomères et pièces coulées.
Ils se fabriquent comme les mousses mais sans agents d’expansion ; ils peuvent être moulés (pièces fi nies) ou coulées in situ (joints de bâtiment par exemple).
Les élastomères thermoplastiques polyuréthannes, obtenus à partir de diols simples et macromoléculaires et d’isocyanates sont des polymères séquencés comprenant des segments rigides et d’autres fl exibles [45] (voir aussi le chapitre II des généralités).
4. – Peintures, vernis et enductions [148].
Les peintures et vernis peuvent se présenter sous des formes variées.
195
a) Vernis réactifs à un composant.
Il s’agit de prépolymères à terminaisons isocyanates généralement en solution qui réticulent sous l’action de l’humidité atmosphérique ; la réaction, lente, n’entraîne pas la formation de mousses.
b) Peintures, vernis et enductions réactifs à deux composants.
Ils sont constitués d’un prépolymère à terminaison isocyanate et d’un polyol ou d’une diamine plus ou moins complexes ; ces composants sont en solution ; on les mélange en proportions déterminées au moment de l’application.
Les charges et pigments, ainsi que les catalyseurs, le cas échéant, sont incorporés dans le polyol, plus rarement dans l’isocyanate.
c) Peintures et enductions non réactives.
Ce sont des uréthannes fi nis en solution. On peut leur assimiler les
« huiles d’uréthannes » qui sont des peintures usuelles modifi ées par des quantités plus ou moins importantes d’isocyanates (totalement uréthanisés) pour améliorer les propriétés.
d) Vernis aux isocyanates bloqués.
Ce sont des prépolymères dont la fonction isocyanate est bloquée par un phénol. Par chauffage, le phénol est libéré, les fonctions isocyanates sont régénérées et peuvent réagir avec l’agent de réticulation choisi. Ces produits sont employés pour l’émaillage des fi ls électriques.
5.
–
Thermoplastiques.
Ce sont des uréthannes fi nis, obtenus en solution ou émulsion, séchés et granulés ou mis en écailles. Après addition éventuelle de charges et colorants, on les transforme par compression, injection ou extrusion. Selon les cas, ils se comportent comme des thermoplastiques vrais ou comme des caoutchoucs injectables. Certains peuvent être mis en solution pour enduction.
6. – Utilisations diverses.
Les polyuréthannes sont utilisés comme liants dans la fabrication des noyaux de fonderie [37], [46].
III. – RISQUES*
1. – Résines et adjuvants.
Les résines polyuréthannes sont combustibles mais assez diffi cilement infl ammables, exception faite des mousses qui peuvent donner lieu à des infl ammations spontanées.
également le tableau en fi n de volume.
196
Totalement polymérisés, les produits fi nis sont physiologiquement inactifs. Toutefois, ils peuvent renfermer des restes de catalyseurs (voir les risques ci-dessous) et pendant quelques heures après leur fabrication certains peuvent dégager des vapeurs d’isocyanates qui sont progressivement neutralisées par la vapeur d’eau atmosphérique.
Au cours de leur fabrication et de leur mise en œuvre [143], [144],
[147], par contre, les polyuréthannes entraînent des risques, notamment lors du moulage, de la projection par pistolet pour enduction des moules, de la coulée, de l’application des mousses par projections et des peintures par pulvérisation [42], de la préparation des mélanges, etc. Ces risques sont différents suivant les postes de travail et sont liés en particulier à la toxicité des produits de départ et des adjuvants.
a) Isocyanates et prépolymères [145], [146].
Les isocyanates sont particulièrement dangereux. Leurs vapeurs sont irritantes pour les yeux et l’appareil respiratoire, et sensibilisantes. Leur inhalation peut provoquer des accidents pulmonaires aigus graves et des syndromes asthmatiformes.
Les 2,4 et 2,6-diisocyanate de toluylène (TDI) sont toxiques et particulièrement dangereux à cause de leur volatilité. Il en est de même du diisocyanate d’hexaméthylène. Le diisocyanate de diphénylméthane (MDI) est également dangereux malgré sa moins grande volatilité. Il peut pénétrer dans les voies respiratoires sous forme de vapeurs quand il est chauffé ou sous forme de gouttelettes quand il est pulvérisé. C’est aussi souvent le cas des prépolymères qui se comportent comme des isocyanates à poids moléculaire plus ou moins élevé. Leur toxicité dépend également de leur teneur en monomère libre.
L’action de ces composés intervient aussi bien lors de la préparation des mélanges que pendant la mise en œuvre lorsque les produits sont appliqués notamment à la brosse ou au pistolet (peintures, vernis, colles, etc.) [152].
b) Polyols.
Ce sont des produits stables à haut point d’ébullition donc relativement inoffensifs lorsqu’ils sont purs. Mais ils sont souvent livrés en mélange avec les catalyseurs parmi lesquels fi gurent des amines, ou avec d’autres additifs
(agents d’expansion notamment), qui leur apportent leur toxicité propre.
c) Amines.
Les amines sont irritantes et parfois corrosives pour la peau. Certaines peuvent être sensibilisantes (dermites eczématiformes) [145]. Les amines aromatiques sont à l’origine de troubles sanguins et certaines sont responsables de cancers.
La méthylène bis o-chloraniline (MOCA) notamment est un cancérogène puissant chez l’animal [41].
d) Stabilisants.
Parmi les sels organiques d’étain, les dérivés dibutyles, le dilaurate de dibutylétain notamment, sont généralement nocifs, ils peuvent contenir
197
de faibles quantités de dérivés de tributylétain, toxiques du système nerveux.
e) Agents d’expansion.
Les hydrocarbures fl uorés peu nocifs à faible concentration sont narcotiques à concentration élevée. Ils se décomposent en produits toxiques par contact avec une fl amme ou une surface métallique portée au rouge.
Le dichlorométhane est nocif par inhalation.
f) Solvants.
Ils interviennent à des quantités relativement importantes et s’évaporent d’autant plus facilement que beaucoup d’opérations font intervenir l’action de la température.
Les hydrocarbures chlorés, ainsi que le toluène et les xylènes, sont nocifs par inhalation et contact cutané.
Le tétrahydrofuranne est un irritant des voies respiratoires et des muqueuses.
Le sulfate de méthyle est particulièrement toxique par inhalation. Il est soupçonné d’être cancérogène pour l’homme [31], [161].
g) Charges.
Parmi les charges ignifugeantes, l’oxyde d’antimoine est nocif et irritant pour les voies respiratoires.
Parmi les composés halogénés et/ou phosporés, le phosphate de trischloréthyle notamment est nocif.
Des mesures de prévention sont nécessaires lors de la fabrication et de la mise en œuvre des polyuréthanes. Se reporter notamment aux documents cités en référence [144], [145], [166] et [42] pour l’application par pulvérisation.
2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (jusqu’à 250 °C environ)
L’action de la chaleur augmente les risques de volatisation des produits de départ (isocyanates monomères, prépolymères…) et des autres réactifs utilisés lors de la fabrication ou encore présents au cours de la transformation.
En outre, il a été constaté pour des mousses ne contenant pas de composés de départ résiduels, une possibilité de dépolymérisation, parfois dès 200 °C, avec formation d’isocyanates et libération d’amines et de diols.
La toxicité de ces composés a été précisée au paragraphe précédent.
On peut également observer pour certains polyuréthannes à partir de 180-
200 °C une libération de traces de cétones, d’aldéhydes et d’hydrocarbures légers.
198
Certains modes de transformation, découpe au fi l chaud notamment, peuvent accélérer cette décomposition.
Il y a lieu de remarquer que, dans certains cas (vernis au four livrés prêts
à l’emploi) où les polyisocyanates sont remplacés par des phényluréthannes, l’infl uence de la chaleur peut libérer du phénol, produit corrosif pour la peau et les muqueuses.
b) En cas de pyrolyse ou de combustion [33], [48], [150].
Les principaux produits de décomposition sont l’anhydride carbonique, l’oxyde de carbone, toxique, des nitriles (acétonitrile, benzonitrile, acrylonitrile), tous toxiques par inhalation, de l’acide cyanhydrique, également très toxique, et des hydrocarbures aliphatiques et benzéniques. La dégradation s’accompagne également de la production de fumées composées de diisocyanates, de leurs dimères ou de leurs premiers polymères et de molécules possédant des terminaisons isocyanates [149]. Si la résine contient des retardateurs de combustion ou des polyols halogénés ou phosphorés, des acides corrosifs chlorhydrique ou bromhydrique notamment ou des produits phosphorés toxiques peuvent se dégager lors de la pyrolyse ou de la combustion [153].
Les polyuréthannes compacts sont combustibles mais propagent mal la fl amme. Par contre, les produits alvéolaires (mousses) sont facilement infl ammables [44]. Leur pouvoir calorifi que est élevé (environ 10 000 kcal/ kg) [8]. Leur combustion est assez vive et provoque une forte élévation de température. Certaines qualités ignifugées s’enfl amment moins facilement mais brûlent aussi rapidement que les mousses non traitées [43] ; les mousses
à base d’isocyanurates sont également moins infl ammables [151].
Une attention particulière doit être portée aux blocs de mousse épais qui sont susceptibles de s’enfl ammer spontanément pendant quelques heures après leur fabrication, notamment s’ils sont empilés aussitôt.
199
POLYORANOLSILOXANES
Abréviation normalisée : SI
Noms commerciaux
DOW CORNING FLUIDS SILASTIC
ECCOSIL SILECTO
RHODORSIL SILITRITE
SILASTÈNE
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les polyorganosiloxanes ou silicones ont pour formule générale : où R est un groupe alkyle ou aryle.
Les silicones sont obtenus par polycondensation de silanols dérivés eux-mêmes de chlorosilanes par hydrolyse.
Leurs caractéristiques sont leur grande stabilité thermique, leur caractère hydrophobe, leur résistance aux agents chimiques et atmosphériques et leurs propriétés diélectriques en basse comme en haute fréquence.
Ces produits se trouvent dans le commerce sous des formes variées :
— Huiles : ce sont des liquides transparents, inodores, stables au vieillissement. Leur propriété la plus remarquable est certainement la faible variation de leur viscosité en fonction de la température.
— Pâtes et graisses : elles sont constituées par des huiles silicones pour la plupart épaissies par des charges minérales très fi nes. Certaines graisses contiennent en outre des adjuvants de lubrifi cation. Leur consistance varie très peu avec la température et leur stabilité thermique est excellente.
— Résines : généralement livrées en solution, les résines se trouvent dans un
état de polymérisation incomplète. Au moment de l’utilisation par chauffage et sous l’action d’un catalyseur, le solvant est éliminé et la polycondensation est achevée. Le produit obtenu est un solide de rigidité variable.
— Poudres à moules : elles se différencient entre elles par la nature des charges utilisées.
200
— Des élastomères sont également obtenus à partir de silicones.
Différents produits peuvent être ajoutés aux résines brutes de silicones :
1. – Solvants.
Les solvants les plus courants sont le toluène et le méthylcyclohexane, parfois employés conjointement.
D’autres solvant sont parfois utilisés et notamment :
— des hydrocarbures : xylènes, essence ;
— des hydrocarbures chlorés : trichloréthylène, perchloréthylène ;
— des cétones : acétone, etc.
2. – Charges.
On emploie surtout la silice, mais également les fi bres de verre, la terre d’infusoires, le carborundum en poudre, le bronze d’aluminium, l’oxyde de zirconium, etc.
3.
–
Pigments.
Ajoutés à raison de 1 à 3% en poids de la résine, ce sont :
— des oxydes métalliques (titane, chrome, cobalt, fer, zinc) ;
— du sulfure de cadmium ;
— du noir de fumée.
II. – APPLICATIONS – MISE EN ŒUVRE
Elles varient avec la nature des silicones (fl uides, solutions, émulsions, poudres, pâtes, etc.).
1. – Fluides.
Les fl uides peuvent être utilisés chargés ou non, en solution ou en
émulsion.
Ce sont d’excellents liquides thermoplastiques, supportant de grands
écarts de température, particulièrement indiqués pour le refroidissement des moteurs d’avions et des compresseurs.
Ils trouvent encore de nombreuses applications comme agents de démoulage, anti-adhésifs, antimousses, adjuvants pour peintures.
2. – Pâtes et graisses. températures élevées, comme agents d’étanchéité pour les vannes,
201
coussinets, roulements à billes, axes, etc., et comme agents de protection de connections ou des isolateurs élecriques.
3. – Résines et vernis.
Une première gamme de résines appelées « hydrofugeants » sert à l’hydrofugation de matériaux très divers : textiles, cuir, papier, matériaux de construction, produits pulvérulents, etc.
Ces hydrofugeants se présentent sous forme de fl uide par silicone, en solution ou en émulsion dans l’eau.
Une deuxième gamme de produits, qui sont des solutions de résines dans un solvant, trouve des applications, d’une part dans les industries
électriques et électroniques (vernis isolants – confection de stratifi és), d’autre part pour les revêtements protecteurs ou décoratifs (pigments) présentant une bonne stabilité à la chaleur et au vieillissement naturel. Ces produits ajoutés aux résines organiques leur apportent également ces avantages.
Les applications de ces résines sont faites au trempé, à la brosse, au rouleau ou bien au pistolet. Le séchage peut être réalisé à l’air, en étuve ou au four.
Lorsque le dépôt est appliqué sur des surfaces métalliques, celles-ci doivent être préparées à l’avance par trempage dans un mélange d’alcool, d’acide phosphorique et de chromate de zinc.
Dans certains cas, on recouvre ou imprègne à partir d’un chlorosilane utilisé en phase liquide ou en phase vapeur. Par hydrolyse (action de l’eau) on obtient les silicones correspondants avec départ d’acide chlorhydrique. Ce dernier est éliminé par chauffage. On lave et on sèche ensuite.
4. – Poudres à mouler.
Ce sont généralement des granulés formés d’un mélange de résines de silicones et de fi bres textiles, de fi bres de verre ou d’autres matières minérales.
Le moulage peut être réalisé par transfert ou par compression à des températures de l’ordre de 170-190 °C.
5. – Stratifi és.
Ils sont à base de fi bres de verre ou d’amiantes. Les fi bres sont imprégnées d’une résine à 60 % dans le toluène, puis préséchées et pressées
à une température de l’ordre de 175 °C sur presse « basse pression ».
202
III. – RISQUES
*
1. – Résines et adjuvants.
Les silicones brûlent très diffi cilement.
Excepté une légère action irritante pour la conjonctive [49], les résines ne présentent pas de risque toxicologique particulier à température ordinaire
à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’elles sont manipulées sous forme pulvérulente.
Par contre, les chlorosilanes (produits intermédiaires dans la fabrication des silicones) sont des produits corrosifs. Ils dégagent au contact de l’humidité, de l’acide chlorhydrique, particulièrement dangereux pour les yeux et les voies respiratoires.
La préparation des surfaces métalliques, avant l’application d’une enduction de silicones, fait intervenir l’acide phosphorique et le chromate de zinc. Le premier, lorsqu’il vient au contact de la peau, exerce une forte action corrosive et est particulièrement dangereux pour les yeux. Le chromate de zinc peut provoquer des troubles par inhalation.
Les risques dus aux adjuvants qui se manifestent surtout au moment de leur incorporation peuvent aussi intervenir au cours de la transformation.
— Solvants.
Ils interviennent notamment dans la préparation des adhésifs, vernis
« hydrofugeants ».
Les hydrocarbures benzéniques, toluène et xylènes sont infl ammables et nocifs par inhalation (action ébrio-narcotique).
Les hydrocarbures chlorés : trichloréthylène et perchloréthylène sont nocifs par inhalation et contact cutané.
Tous ces solvants ajoutent à leur toxicité une action irritante pour la peau et les muqueuses.
— Charges.
Elles présentent un risque au moment de leur incorporation.
La silice sous sa forme cristallisée peut provoquer la silicose. Par contre, la silice amorphe qui constitue la majeure partie des silices ultrafi nes ne présente pas les mêmes risques.
Les fi bres de verre sont irritantes pour les voies respiratoires et la peau.
— Pigments.
Se reporter au tableau en fi n de volume.
également le tableau en fi n de volume.
203
2. – Dégradation thermique.
Les silicones commencent généralement à se décomposer au-dessus de 350 °C, les polyphénylsiloxanes sont plus résistants à la chaleur que les polyméthylsiloxanes [32]. Lors de l’anhydride carbonique, de l’oxyde de carbone, des hydrocarbures aliphatiques ou benzéniques et des poussières de silice [33].
204
C. TABLEAU
CARACTÉRISTIQUES DE DIVERS PRODUITS ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES
MATIÈRES PLASTIQUES OU POUVANT SE DÉGAGER LORS DE LA MISE EN ŒUVRE
OU EN CAS DE DÉGRADATION THERMIQUE
Acétate de n-amyle
Acétate d’éthyle
Acétate d’éthylglycol
Acétate d’isopropyle
Acétate de méthyle
Acétate de méthylglycol
Acétate de n-propyle
Produits
Acétone
Acétonitrile
Acétophénone
Acide acétique
(glacial)
Acide chlorhydrique
Acide cyanhydrique
Acide fl uorhydrique
Acide formique
Acide phosphorique
Acide sulfurique
Acroléine
Acrylate d’éthyle
Acrylate de méthyle
Acrylonitrile
Températures d’ébullition ou de fusion en °C
Eb.
149
Eb.
77
Eb.
82
Eb.
202
Eb.
118
Eb.
-83
Eb.
26
Eb.
156
Eb.
89
Eb.
57
Eb.
144
Eb.
102
Eb.
56
Eb.
19,5
Eb.
101
Eb.
260
Eb.
290
(décomp.)
Eb.
53
Eb.
100
Eb.
80
Eb.
77
Points d’éclair coupelle fermée en °C
25
- 5
52
6
- 13
52
13
- 18
6
(C.O.)
82-105
40
- 18
69
(C.O.)
- 26
17
- 2,8
- 1
Limites d’explosivité en volume % dans l’air inf.
1,1
2,5
1,7
1,8
3,1
1,7
1,9
2,5
5,4
6
2,8
1,8
2,8
3,0 sup.
7,5
9,0
5,8
8,0
16
8,2
6,3
12,8
16 à 100 °C
41
31
25
17
Fiche toxicologique
INRS n°
175
18
71
107
88
131
107
3
104
24
13
4
6
149
37
30
57
185
181
105
206
CARACTÉRISTIQUES DE DIVERS PRODUITS ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES
MATIÈRES PLASTIQUES OU POUVANT SE DÉGAGER LORS DE LA MISE EN ŒUVRE
OU EN CAS DE DÉGRADATION THERMIQUE
Produits
Alcool amylique
Alcool n-butylique
Alcool
éthylique
Alcool isopropylique
Alcool méthylique
Aldéhyde acétique
Aldéhyde crotonique
Aldéhyde formique
(formol)
Aldéhyde furfurylique
Amiante
Ammoniac
Anhydride carbonique
Anhydride chlorendique
Anhydride chromique
Anhydride maléique
Anhydride phtalique
Anhydride (di-) pyromellitique
Anhydride sulfureux
Aniline
Antimoine
(trioxyde d’)
Azo-bis (iso- butyronitrile)
AIBN
Températures d’ébullition ou de fusion en °C
Eb.
138
Eb.
118
Eb.
78
Eb.
82
Eb.
65
Eb.
21
Eb.
104
Eb.
- 19
Eb.
162
Eb.
- 33
Sublimation
– 78
Fus.
240
Fus.
196
Fus.
53
Fus.
131
Fus.
285
Eb.
- 10
Eb.
184
Fus.
655
Points d’éclair coupelle fermée en °C
33
29
13
12
12
- 38
13
60
102
151
70 se décompose dès 30 °C solide infl am.
Limites d’explosivité en volume % dans l’air inf.
1,2
1,4
3,3
2,0
6,0
4,0
2,1
7,0
2,1 à 152 °C
16
1,4
1,7
1,3 sup.
10 à 100 °C
11,2
19,0
11,8
36,5
57
15,5
73
25
7,1
10,4
20-25
Benzène
Eb.
80
- 11 1,4 8
Fiche toxicologique
INRS n°
206
80
48
66
5
120
7
40
145
16
1
205
38
41
19
49
207
CARACTÉRISTIQUES DE DIVERS PRODUITS ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES
MATIÈRES PLASTIQUES OU POUVANT SE DÉGAGER LORS DE LA MISE EN ŒUVRE
OU EN CAS DE DÉGRADATION THERMIQUE
Chloroforme
Chlorophénols
(o-, m- ou p-)
Chromates et bichromates
(sels de chrome hexavalent)
Cobalt (sels de)
Crésols : o-
mp-
Cumène (iso- propylbenzène)
Cyanurate de triallyle
Cyclohexane
Produits
Benzonitrile
Benzophénone
Biphényles chlorés
Dérivés à 42% de CI
Dérivé à 54% de CI
Bisphénol A
(diphénylol propane)
Brai de houille
Températures d’ébullition ou de fusion en °C
Eb.
191
Fus.
26-49
Points d’éclair coupelle fermée en °C
75
Eb.
340-375
Fus.
153
195
79
Eb.
171
60 Butylglycol
Cadmium
(composés du)
Camphre 66
ε
-Caprolactame
Fus.
180
Fus.
69
Eb.
61 non infl ammable
64-121
Cyclohexanone
Diacétonealcool
Fus. 31
12
35
Eb.
152
Fus.
27
Eb.
81
Eb.
156
Eb.
166-169
81
86
86
44
166-170
- 20
44-164 pur 54 technique
< 21
Limites d’explosivité en volume % dans l’air inf.
sup.
1,1
à 170°C
0,6
1,4
}
1,1
0,9
1,3
1,3
1,8
10,6
3,5
6,5
8,4
9,4
6,9
Fiche toxicologique
INRS n°
194
91
76
60
82
180
128
97
17
39
61
208
CARACTÉRISTIQUES DE DIVERS PRODUITS ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES
MATIÈRES PLASTIQUES OU POUVANT SE DÉGAGER LORS DE LA MISE EN ŒUVRE
OU EN CAS DE DÉGRADATION THERMIQUE
Produits
Températures d’ébullition ou de fusion en °C
4,44’-diamino- diphénylméthane
(méthylène dianiline)
1,2- ou o-di chlorobenzène
1,2dichloroéthane
(chlorure d’éthylène)
1,2dichloréthylène
- cis
- trans
2,4-diisocyanate de toluylène (TDI)
Fus.
90
Eb.
180
Eb.
83,5
Eb.
60
48
Dichlorodifl urométhane
(F 12)
Dichlorométhane
(chlorure de méthylène) gaz se liquéfi e à
- 30
Eb.
40
Diéthanolamine
Diéthylaniline
Diéthylènetriamine
Diisocyanate de diphénylméthane
(MDI)
Fus.
28
Eb.
215
Eb.
207
Fus.
37-39
Diisocyanate d’hexaméthylène
(HDI)
Diisocyanate d’isophorone
(IPDI)
Eb.
187
(à 133 mB)
Eb.
310
Fus.
21,8
Eb.
251
Points d’éclair coupelle fermée en °C
226
68-78
(C.O.)
13
4
2 non infl ammable non infl ammable
137-151
(C.O.)
85
102
(C.O.)
196
(C.O.)
135
(C.O.)
155
(C.O.)
132-135
(C.O.)
Diméthylacétamide
77
(C.O.)
Diméthylaniline
Diméthylformamide
(DMF)
Diméthylsulfoxyde
(DMSO)
Eb.
165
Eb.
193
Eb.
153
Eb.
189
63
67
(C.O.)
95
(C.O.)
Limites d’explosivité en volume % dans l’air inf.
2
6,2
9,7
9,7
15,5
9
15,9
12,8
12,8 dans l’oxygène
0,9
2,0
2,2
2,6
(à 160 °C)
à 100 °C sup.
66,4
9,5
11,5
15,2
28,5
135
Fiche toxicologique
INRS n°
218
73
54
79
34
147
143
129
164
166
46
69
137
209
CARACTÉRISTIQUES DE DIVERS PRODUITS ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES
MATIÈRES PLASTIQUES OU POUVANT SE DÉGAGER LORS DE LA MISE EN ŒUVRE
OU EN CAS DE DÉGRADATION THERMIQUE
Produits
Dioxanne
Dioxolane
Épichlorydrine
Essences spéciales
A, B, C, E, F, G...
Éthers glycidiques
Températures d’ébullition ou de fusion en °C
Eb.
101
Eb.
75
Eb.
117
Interv. de distillation
30-160
Éthylène
Éthylène diamine (1,2diamino-éthane)
Gaz
Eb.
117
Éthylène-glycol
Eb.
197
Éthylglycol
Huiles de ricin de soja de lin
Eb.
135
Glycérine
Fus.
18
Eb.
290
Hexaméthylène tétramine
Solide
Sublim. vers
260
Eb. 313
Fus. 22
Eb. 343
Jaune de chrome
(chromate de plomb)
Fus.
844
Lactate d’éthyle
Eb.
154
Mélamine
Fus.
250
Méthacrylate de méthyle
Eb.
101
Méthane
Méthylal gaz
Eb.
42
2-méthylcyclohexanone
Eb.
160-170 fermée en °C
40 coupelle
160
250
229
282
206
46
10
48
Points d’éclair
12,2
1,7
(C.O.)
40
(C.O.)
En général
< 0
43,7
- 18
(C.O.)
111
Limites d’explosivité en
2,6
1,5
2,1
5,3
1,6 volume % dans l’air inf.
2,0
1 voir oxydes de glycidyle
2,7
3,2
15,7
11,4
12,5
15
6,1 sup.
22,2
6,5
36 toxicologique
58
177
59
62
139
Fiche
INRS n°
28
187
96
25
210
CARACTÉRISTIQUES DE DIVERS PRODUITS ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES
MATIÈRES PLASTIQUES OU POUVANT SE DÉGAGER LORS DE LA MISE EN ŒUVRE
OU EN CAS DE DÉGRADATION THERMIQUE
Méthylisobutyl- cétone (MIBK)
N-méthyl- pyrrolidone
Monochloro- benzène
Monoéthanol- amine
Naphténate de cobalt
Nitrométhane
Oxyde de carbone
Oxyde de glycidyle et de butyle
Oxyde de glycidyle et de crésyle
Oxyde de glycidyle et de phényle n-Pentane
Produits
Méthylène bis
(o-chloraniline)
(MOCA)
Méthyléthylcétone
(MEC)
Méthylglycol
Températures d’ébullition ou de fusion en °C
Points d’éclair coupelle fermée en °C
Fus.
99-107
Eb.
80
Eb.
124
Eb.
116
Eb.
202
Eb.
132
Eb.
170
- 6
41
16
95
24-29
93
(C.O.)
Perchloréthylène
Eb.
101
Gaz
Eb.
164
Eb.
245
Eb.
36
Eb.
121
35
121
< - 40
Non infl am.
Limites d’explosivité en volume % dans l’air inf.
1,8
1,4
1,3 voir cobalt
7,3
12,5
1,5 sup.
11,5
7,5
7,1
74,2
7,8
Peroxydes
Se reporter au chapitre
« Catalyseurs » pour les risques d’explosions
1,5 Phénol p-Phénylène diamine
Phosgène
Phosphate de tributyle
182
267
Gaz
Eb.
293
79
155
146
(C.O.)
Fiche toxicologique
INRS n°
14
103
56
213
23
146
210
47
29
33
50
15
72
211
CARACTÉRISTIQUES DE DIVERS PRODUITS ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES
MATIÈRES PLASTIQUES OU POUVANT SE DÉGAGER LORS DE LA MISE EN ŒUVRE
OU EN CAS DE DÉGRADATION THERMIQUE
Produits
Températures d’ébullition ou de fusion en °C
Phosphate de tricrésyle commercial
(TCP) (mélange des 3 isomères o, m, p)
Phosphate de triphényle (TPP)
Phtalate de diallyle
Phtalate de dibutyle (DBP)
Phtalate de diéthyle (DEP)
Phtalate de diméthyle (DMP)
Phtalate de dioctyle (DOP)
Plomb
(composés du) mais non les dérivés alkylés
Eb.
> 400
Solvant naphta
Styrène
Sulfate de diméthyle
Sulfure de carbone
Tétrachlorure de carbone
Tétrahydrofuranne
(THF)
Thiourée
Titane (oxyde de)
Intervalle de distillation
140-210
Eb.
146
Fus.
32
Eb.
189
Eb.
46
Eb.
76
Eb.
64-66
Fus.
177
Fus.
1 860
(décomp.)
111 Toluène
1,1,1-
Trichloréthane
74
Eb.
302
Eb.
282
Eb.
385
Fus.
48
Eb.
157
Eb.
340
Points d’éclair coupelle fermée en °C
230-250
220
165
171
(C.O.)
162
146
218
(C.O.)
30-60
31
83
- 30 non infl am.
- 17
4 non infl am.
212
Limites d’explosivité en volume % dans l’air inf.
sup.
Fiche toxicologique
INRS n°
1
1,1
1,25
2,3
1,3
6
6,1
50
11,8
7
44
98
161
59
106
2
78
12
8
42
74
26
CARACTÉRISTIQUES DE DIVERS PRODUITS ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES
MATIÈRES PLASTIQUES OU POUVANT SE DÉGAGER LORS DE LA MISE EN ŒUVRE
OU EN CAS DE DÉGRADATION THERMIQUE
Produits
Trichloréthylène
Trichlorobenzène technique
Températures d’ébullition ou de fusion en °C
Eb.
87
Intervalle de distillation
205-220
Trichlofl uorométhane (F11)
Triéthanolamine
Triéthylamine
Triéthylène tétramine
Eb.
23,8
Eb.
360 (décomp.)
Eb.
89
Eb.
278
Urée
White-spirit
Fus.
132
Intervalle de distillation
135-205 o, m, p-Xylène 138-144
Zinc (composés du)
Points d’éclair coupelle fermée en °C non infl am.
100 non infl am.
180
- 7
(C.O.)
135
30-65
25-30
2,5
1,2
1,1
1
Limites d’explosivité en volume % dans l’air inf.
sup.
6,6
7,9
6,5
6-7
22
151
136
148
115
94
77
75
Fiche toxicologique
INRS n°
213
D. INDEX ALPHABÉTIQUE
DES NOMS COMMERCIAUX
(à titre indicatif)
INDEX ALPHABÉTIQUE DES NOMS COMMERCIAUX
Noms commerciaux Pages Noms commerciaux Pages Noms commerciaux
AETERNAFORM
AETERNALEN PE
AETERNALEN PP
AETERNAMID
AETERNAPHEN
AETERNAPOL
AETERNYROL
AFCOLAC C
AFCOLENE
AFCOLENE E
AFCORYL
AIRFOAM
AKULON
ALATHON
ALATHON EVA
ALBERTOL
ALCALINOX
ALCIVER
ALCOTEX
ALCREA
ABLAPHENE
ABSACON
ABSON
ACELE
ACELOID
ACÉTAT
ACÉTAVER
ACÉTOPHANE
AC PE
ACRILAN
ACRONAL
ACRYBEL
ACRYLITE
ACRYTEX
ADIPRÈNE
AERODUX
AEROPHEN
AETERNABON
AETERNACRYL
ALFTALAT
ALGOFLON
ALKATHENE
ALKYDAL
ALKYNOL
ALNOVOL
ALPOLIT
ALTENAL
ALTUCHOC
ALTUFIX
ALTUGLAS
ALTULEX
ALTULITE
ALVEOFLEX
ALVEOPHEN
ALVYL
AMBROLITHE
AMBYLENE
AMBYRENE
45
160
160
45
84
78
99
45
62
177
138
45
50
99
148
120
78
69
78
78
96
193
160
160
96
90
96
90
107
84
160
84
84
110
110
110
138
110
45
90
107
90
192
160
62
160
45
78
177
124
45
177
177
160
153
153
84
90
AZOLONE
BAKELITE
BALIPOR
BAREX
BAYDUR
BAYFILL
BAYFIT
BAYLON
BAYMER
BAYMID
BAYTEC
BAYTHERM
BECKACITE
BECKADUR
BECKAMINE
BECKOPOX
BECKOSOL
BECKUROL
BEETLE MF
BEETLE UF
A.M.C.
AMINOCEL
AMINOLAC M
AMINOLAC UF
AMPAGLAS
AQUAREX
ARALDITE
ARDYLAN
ARGUTAN
ARNITEL
ARNITE PETP et PBTP
ARTEVYL
ASTREL
ATLAC
ATLAS
ATPOL
AVICAR
AVI-SUN
BENVIC
BERMODOL
BLENDEX
BLENDEX MBS
BRALEN
BRAX
BREON
BREON CS
BULITOL
BUTACITE
BUTAVER
BUTOFAN
BUTVAR
CALEPPIOFILM
CAPRAN
CAPRINYL
CAPROLAN
CARADATE
CARADOL
177
167
172
167
84
90
180
45
192
120
CELLON
CELLONEX
CELLUFILM
CELLULOID
CELMAR
CELON
CELORON
CESTIDUR
CESTILITE
CHEMASBESTO
CHEMPLEX
CIBAMIDE MF
CIBAMINE UF
CIBANOIDE
CIPONYL
CIPOVIOL
CIPSARENE
CIRES
CLARIFOIL
CODIX
CARBAVER
CARBON
CARGIL
CARIFLEX TR
CARINA
CARINEX
CARLONA
CARLONA P
CASCOPHEN
CASCO-RÉSINE
CAURITE
CEGEITE
CÉGEMIX
CELANAR
CELCON
CÉLÈNE
CELLIDOR, A,
S, U
CELLOBOND
COLUMBIAN
CORVIC
COSDEN
COURTELLE
CRASTIN
CRESLAN
CRILAT
CRIOBEX
CRYLOR
CRYSTIC
CYANAPRENE
CYCOLAC
CYOLON
DACRON
DAIFLOIL
DAIFLON
DALTOCAST
DALTOCEL
DALTOFLEX
54
192
84
84
45
62
54
69
160
74
192
192
177
192
167
180
177
167
172
167
84
78
74
110
99
54
99
192
192
160
160
78
96
192
192
192
45
192
188
120
54
142
153
90
192
78
50
Pages
167
167
160
153
120
138
45
107
45
177
84
54
78
45
50
160
110
153, 160
110
110
110
115
50
99
160
45
45
167
45
172
167
167
99
62
45
45
110
50
193
84
84
120
130
130
192
192
192
54
78
96
120
96
90
78
96
153
217
Noms commerciaux
DUNLOPREN
DURACON
DURETHAN B,
A, C
DURETHAN U
DUREZ
DUROPHEN
DURVINYL
DUTRAL TP
DYFLOR 2000
DYLAN
DYLENE
E275
ECCOMOLD
ECCOSIL
EDIMET
EDISTIR
EXAMERE
EKANATE
EKAVYL
EKTAR PCT E
ELAP
ELOTEX PAE
ELTEX
ELTEX P
ELVACITE
ELVANOL
ELVAX
DALTOLAC
DALTOMOLD
DALTOROL
DAPLEN
DAPON
DEGADUR
DEGALAN
DEGLAS
DEHOPLAST
DELRIN
DERAKANE
DEROTON
DESMOCOLL
DESMODUR
DESMOPAN
DESMOPHEN
DEWOGAN
DEXEL
DIAKON
DIKARYL
DIOFAN
DIOLEN
DISTRENE
DORLYL
DOW ABS
DOW CORNING
FLUIDS
DOW DEH.
DOW DEN
DOW DER
DOW-PE
DRALON
218
200
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Noms commerciaux
ESTYPRENE
ESTYPRO
ESTYSAN
ETHYVER
EUREPOX
EUROPHEN
EUROPOL
EUROPRÈNE
SOL. T
EVAFLEX
EVATANE
EVATATE
EXLANSOR
EXTIR
EXTRULAM
FABELNYL
FATURAN
FELOR
FENOCHEM
FENOLIK
FENYL
FERTENE
FIBERITE
FLAMOLIN
FLEXOROB
FLEXOTHANNE
FLUON
FLUOROLUBE
ERTALENE PP
ERTALON
ERTALYTE
ERTAPHENYL
ERVADUR
ERVAMINE
ERVAPHENE
ESCORENE
PE bd
ESCORENE
Ultra
ESSENE
ESTAL
ESTANE
ESTOLABS
ESTYLENE
EMULSITE
ENJAY
ENKALON
EPIKOTE
EPIPHEN
EPOCAST
EPOK
EPOK V
EPON
EPONAL
EPONOL
EPOSIR
ERACLENE
ERTACETAL
ERTAFLUOR
ERTALENE
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45
Noms commerciaux
HALON
HOSTAFLON
HOSTAFORM
HOSTALEN G, LD
HOSTALEN PP
HOSTALIT
HOSTAPHAN
HOSTAPOR
HOSTYREN
HYDEX
HYGROMULL
HYLÈNE
HYTREL
IMIDAL
IMPOLEX
ISOMIN
ISONATE
ISOROB
ISOTHANNE
IXAN
IXOL
JECTOTHANE
KAPRONET
KAPTON
KAURIT
KELANEX
KEL F
KELTAR TP
GEDEX
GEDEXAL
GELVATOL
GEON
GEON 200
GERGLASS
GERPALON
GLASSESTER
GLENDION
GLYALKYDE
GLYPTAL
GLOHSENOL
GRILAMID
GRILON
HALAR
HALOCARBON
FLUOROTHENE
FLUOSITE
FORAFLON
FORMALDAFIL
FORMREZ
FORMVAR
FORTIFLEX
FREQUENCITE
FTORLON 3
FTORLON 4
GABRASTER
GABRITE
GAFLON
GARBEL
GEDELITE
GEDEVYL
Pages
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Noms commerciaux
MERAKLON
MERAKRIN
MERLON
METACRYLENE BS
MINLON
MIRASON
MIRATHEN
MO-DO
MOLDESITE
MOLTOPREN
MONOCAST
MONOCOLLE
MONSANTO PE
MONTOPORE
MOPLEN
MOPLEN RO
MOWILITH
MOWIOL
MOWITAL B
MYLAR
NABUTENE
NACCONATE
NACROLAQUE
NAPIOL
NAPRYL
NATENE
NAXELLOSE
NAXOID
MELALIT
MELAMITE
MELASBESTO
MELBRITE
MELINEX
MELIT
MELMEX
MELOCHEM
MELOCOL MF
MELOCOL UF
MELOLAM
MELOPAS
MEL-RON
MELSIR
MELSPREA
MELWIT E
LURAN
LUREX
LURON
LUSTRAN A
LUSTRAN I
LUSTREX
LUVIPREN
MAERSK
MAKRISOL
MAKROLON
MANOLENE
MARANYL
MARLEX
MARLEX MG 400
MARSIPOL
MAURYLENE
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54
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Noms commerciaux
LATAN
LATENE
LATENE HD
LATILON
LEACRIL
LEGUVAL
LEKUTHERM
LEVAPREN
LEVEPOX
LEXAN
LILENE
LOPAC
LOPOX
LORKALENE
LORKARIL
LOTRENE
LUCITE
LUCOLENE
LUCOMIX
LUCOREX
LUCOVYL
LUMALINE
LUMIPLAN
LUPOLEN
LUPOLEN V
LUPRANAT
LUPRANOL
LUPRENAL
KYNAR
LACQRENE
LACQTENE
LACQTENE P
LACQVYL
LAMELITE
LARIL
LARODUR
LARTON
LASTANE
LASTER
LASTIL
LASTILAC
LASTIROL
LASULF
LATAMID
KEMATAL
KERIMID
KERIPOL
KERIT
KINEL
KLEGISAB
KLEMOCELL
KLETHERCELL
KODAR
KORAD
KOSTIL
KRALASTIC
KRATON
KRENE
KRILIUM
KRYSTON
Noms commerciaux
NYLON
NYLSENE
NYLTEST
OBTEL
OFALENE
OKITEN
OPALON
ORGALAN
ORGAMIDE R
ORGASSAN
ORGATER
ORLON
OROGLAS
PALATAL
PANTILE
PAPELAC
PAPI
PARAGLAS
PARAPLEX
PAS-POLY-
ETHYLENE
PEG
PELASPAN
PELLETHANE
PERLON L
PERLON N
PERSPEX
PES
NORSODYNE
NORSOLYDE
NORSOMIX
NORSOPHEN
NORSOPLAST
NORSORAU
NORYL
NOVADUR
NOVATEC
NOVATRON
NOVODUR
NOVOID
NOVOLEN
NUC-PE
NYLATRON
NYLFRANCE
NAXOL
NAXOLITE
NEOKARIL
NERTRIL
NESTORITE
NIAX
NICABEL
NIPOFLEX
NIPOLON
NOBEPHENE
NOGELITE
NOLIMID
NOMELLE
NOMEX
NORCHEM
NORDEL TP
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Noms commerciaux
POLNAC
POLYANE
POLYANYL
POLYCARBAFIL
POLYDROX
POLYFAN
POLYFLEX
POLYFLON
POLYLEN
POLYLITE
POLYPENCO PTFE
POLYPHEN
POLYSTYROL
POLYTHENE
POLYVIOL
PRESSAMINE
PRESTER
PRODILAN
PROFAX
PROGILITE
PROPATHENE
PROPYLAN
PROPYLEN
PROPYVER
PROTESINE
PROTESINE-ZOURON
PRYLENE
PRYSTALINE
PLASTOID
PLASTONEIGE
PLASTOPAL
PLASTYRYL
PLEXIDUR
PLEXIGLAS
PLURACOL
PLYOPHEN
POCAN
POKALON
POLIDENE
POLIMUL
POLINA
POLISOL
POLITAN
POLLOPAS S
PETEN
PETERGLAS
PETERLITE
PETILEN
PETROTHENE
PEVALON
PHENARON
PHENEXPAN
PHENOREZ
PHENOSTRAT
PHENYVER
PIBITER
PIOLOFORM B
PIOLOFORM F
PLASKON CTFE
PLASKON FR PP
220
Noms commerciaux
PYRALEN
QUADROL
QUIRVYL
RAVIKRAL
REDUX
RENYL
RESARIT
RESART
RESUFIN
RESURFENE
REVYL B
REVYL F
REVYLOL
REYNOLON
REXENE
REXLON
RHENOSTYROL
RHIAMER PP
RHODANITE
RHODEFTAL
RHODESTER
RHODEX
RHODIALINE
RHODIALITE
RHODIALON
RHODOID
RESARTGLAS
RESART MPV
RESCOVIN
RESIACRIL
RESIAL
RESICART MF
RESICART UF
RESINA UF
RESIN M 33
RESINOL
RESINOPLAST
RESMELIN
RESOCEL
RESOPHENE
RESPOL
RESTICEL
RESTIL
RESTIRAN
RESTIROLO
RHODOPAS
RHODOPHANE
RHODORSIL
RHODOVIOL
RHOPTIX
RHOVINAL B
RHOVINAL F
RIBLENE
RILFORM
RILSAN A
RILSAN B
RIMTHANE
ROBEX
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Noms commerciaux
ROCKITE
RONFALIN
ROOFMATE
ROPOL
ROPOTEN
ROSKYDAL
ROTANE
ROTSTYL
ROUTALKYD
ROUTANATE
ROUTANOL
ROYALEX
ROYLAR
RUMITEN
RUTAFORM
RUTAPOX
RYNITE
RYTON PPS
SABEX
SARAN
SARNYLENE
SCARAB
SCLAIR
SCOTCHCAST
SCOTCH KOTE
SCOTCHPAK
SCOTCHWELD
SCURADEZ
SCURAFLEX
SCURANATE
SCURANE
SCURANOL
SCURATAN
SETACEGEITE
SETAROL
SETILITHE
SHINKOLITE A
SHOLEX
SICALIT
SICALYD
SICOFLEX ABS
SICOFLEX MBS
SICOSTIROL
SICRON
SILASTÈNE
SILASTIC
SILECTO
SILIRITE
SILITROLITE
SIMONA PE
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SIRFEN
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SIRITLE
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SIRMINOL MF
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Noms commerciaux
STARPHENYL
STARPYLEN
STARSULFIDE
STARSULFONE
STERLAC
STERNITE
STERPON
STERVYL
STRATO
STRATYL
STYCAST
STYLAC
STYPAC (ABS)
STYPAC PS
STYPOL
STYRABIL
STYRACON
STYRAFIL
STYRANEX
STYRANIL
STYRAVER
STYROCELL
STYROFLEX
STYROFOAM
STYROMAT
STYRON
STYROPOR
STYVACRIL
SOLUPHENE
SOLVIC
SORANE
SOREFLON
SPRIGEL
STAFLENE
STAMYLAN
STAMYLAN P
STARABS
STARAMIDE
STARASAN
STARASTYR
STARBONATE
STARESTER
STARETAL
STARETEN
SIRMINOL UF
SIRPOL
SIRTENE
SIRTENE P
SKANOPAL
SKYBOND
SNIAMID
SNIATRON
SNIAVITRID
SOCARYL
SOCARENE
SODETHANE
SOLAPRENE
SOLEF
SOLOMBREX
SOLPRENE
Noms commerciaux
STYVARENE
SULFIVER
SULFOVER
SUMIKATHENE
SUPER BECKACITE
SUPRALEN
SUPRANE
SUPRAPLAST
TENITE PET et PBT
TENITE PP
TERCAROL
TERENAL
TERGAL
TERITAL
TERLURAN
TERPHANE
TETRAFLON
TEXAS
TEXEL
TEXICOTE
TEXICRYL
TEXIN
TOLONATE
SUPRASEC
SUPRONYL
SURFIL
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SYNRESATE
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SYNRESITE
SYNRESOL
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TECHNYL
TEDIMON
TEFANYL
TEFLON
TEFZEL
TELCAR
TEINTE Acétate
TENITE PE
TORLON
TOROLITHE
TOROMIX
TOTAL VESTOLEN
TPR
TRANSPREX
TRESPAPHAN
TREVIRA
TRIAFOL
TRIALITHE
TROGAMID T
TROLITAN
TROLITUL
TRONAL
TROSIPLAST
TUBICETA
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78
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Noms commerciaux
URANOX
URATHIX
URAVAR
UROCHEM
UROPLAS
URTAL
VALOX
VARCUM
VARLAN
VEDRIL
VEDRILENE
VELICREN
VENTENE
VERAMIDE
VEREPOX
VERSAMID
VERSAN
VESPEL
VESTAMID
VESTODUR
A ET B
VESTOLEN A
VESTOLEN P
VESTOLIT
VESTOPAL
VESTOPREN TP
VESTORAN
VESTYPOR
TYRIL
UBE
UCECOAT
UDEL
UFORMITE
UGIKADIOL
UGIKAPON
UGIKRAL
UGIPOL
ULSTRON
ULTRADUR
ULTRAFORM
ULTRAMID A
ULTRAMID B
ULTRAMID S
ULTRAPAS MF
ULTRAPAS UF
ULTRAPHAN
ULTRATHENE
ULTRYL
URADIL
URADUR
URAFLEX
URAFLO
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URALAC
URALAM
URALITE MF
URALITE UF
URAMEX MF
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153
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Noms commerciaux
VESTYRON
VIBRIN
VICLAN
VIDÈNE
VINAMULL
VINAROL
VINATEX
VINAVIL
VINAVILOL
VINNAPAS
VINNOL
VINOFLEX
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Noms commerciaux
VINCHLORE
VINYDUR
VINYLITE
VINYLON
VIPLA
VISTAFLEX
VITREDIL
VITROSIL
VIXIR
VOLTALEF
VONDAFOL CA
VORANOL
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192
Noms commerciaux
VULKOLLAN
VYNCOLITE
WALOMID
WALOTHEN
WEFAPRESS 1 000
X CEL
XYLOK
YUKALON
ZEFRAN
ZOL
ZYTEL
Pages
193
160
99
50
45
110
160
45
96
167
99
222
E. BIBLIOGRAPHIE
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65 Hautes-Pyrénées, 81 Tarn,
82 Tarn-et-Garonne)
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52 Haute-Marne,
54 Meurthe-et-Moselle, 55 Meuse,
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RHÔNE-ALPES
(01 Ain, 07 Ardèche, 26 Drôme,
38 Isère, 42 Loire, 69 Rhône, 73 Savoie,
74 Haute-Savoie)
26 rue d’Aubigny
69436 Lyon cedex 3 tél. 04 72 91 96 96 – fax 04 72 91 97 09
SUD-EST
(04 Alpes-de-Haute-Provence,
05 Hautes-Alpes, 06 Alpes-Maritimes,
13 Bouches-du-Rhône, 2A Corse Sud,
2B Haute-Corse, 83 Var, 84 Vaucluse)
35 rue George
13386 Marseille cedex 5 tél. 04 91 85 85 36 – fax 04 91 85 79 01
SERVICES PRÉVENTION DES CGSS
GUADELOUPE
Immeuble CGRR
Rue Paul-Lacavé
97110 Pointe-à-Pitre tél. 05 90 21 46 00 – fax 05 90 21 46 13
GUYANE
Espace Turenne Radamonthe
Route de Raban, BP 7015
97307 Cayenne cedex tél. 05 94 29 83 04 – fax 05 94 29 83 01
LA RÉUNION
4 boulevard Doret
97405 Saint-Denis cedex tél. 02 62 90 47 00 – fax 02 62 90 47 01
MARTINIQUE
Quartier Place-d’Armes
97232 Le Lamentin, BP 576
97207 Fort-de-France cedex tél. 05 96 66 50 79 – fax 05 96 51 54 00
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L’Institut national de recherche et de sécurité (INRS)
Dans le domaine de la prévention des risques professionnels, l’INRS est un organisme scientifique et technique qui travaille, au plan institutionnel, avec la CNAMTS, les CRAM-CGSS et plus ponctuellement pour les services de l’État ainsi que pour tout autre organisme s’occupant de prévention des risques professionnels.
Il développe un ensemble de savoir-faire pluridisciplinaires qu’il met à la disposition de tous ceux qui, en entreprise, sont chargés de la prévention : chef d’entreprise, médecin du travail,
CHSCT, salariés. Face à la complexité des problèmes, l’Institut dispose de compétences scientifiques, techniques et médicales couvrant une très grande variété de disciplines, toutes au service de la maîtrise des risques professionnels.
Ainsi, l’INRS élabore et diffuse des documents intéressant l’hygiène et la sécurité du travail : publications (périodiques ou non), affiches, audiovisuels, site Internet… Les publications de l’INRS sont distribuées par les CRAM.
Pour les obtenir, adressez-vous au service prévention de la Caisse régionale ou de la Caisse générale de votre circonscription, dont l’adresse est mentionnée en fin de brochure.
L’INRS est une association sans but lucratif (loi 1901) constituée sous l’égide de la CNAMTS et soumise au contrôle financier de l’État.
Géré par un conseil d’administration constitué à parité d’un collège représentant les employeurs et d’un collège représentant les salariés, il est présidé alternativement par un représentant de chacun des deux collèges. Son financement est assuré en quasi- totalité par le Fonds national de prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles.
Les Caisses régionales d’assurance maladie (CRAM) etCaisses générales de sécurité sociale (CGSS)
Les Caisses régionales d’assurance maladie et les Caisses générales de sécurité sociale disposent, pour participer
à la diminution des risques professionnels dans leur région, d’un service prévention composé d’ingénieurs-conseils et de contrôleurs de sécurité. Spécifiquement formés aux disciplines de la prévention des risques professionnels et s’appuyant sur l’expérience quotidienne de l’entreprise, ils sont en mesure de conseiller et, sous certaines conditions, de soutenir les acteurs de l’entreprise (direction, médecin du travail,
CHSCT, etc.) dans la mise en œuvre des démarches et outils de prévention les mieux adaptés à chaque situation.
Ils assurent la mise à disposition de tous les documents édités par l’INRS.
Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l’INRS, de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite.
Il en est de même pour la traduction, l’adaptation ou la transformation, l’arrangement ou la reproduction, par un art ou un procédé quelconque (article L. 122-4 du code de la propriété intellectuelle).
La violation des droits d’auteur constitue une contrefaçon punie d’un emprisonnement de deux ans et d’une amende de 150 000 euros (article L. 335-2 et suivants du code de la propriété intellectuelle).
© INRS, 2006.
NORD-EST
(08 Ardennes, 10 Aube, 51 Marne,
52 Haute-Marne, 54 Meurthe-et-Moselle,
55 Meuse, 88 Vosges)
81 à 85 rue de Metz
54073 Nancy cedex tél. 03 83 34 49 02 fax 03 83 34 48 70 [email protected]
NORD-PICARDIE
(02 Aisne, 59 Nord, 60 Oise,
62 Pas-de-Calais, 80 Somme)
11 allée Vauban
59662 Villeneuve-d’Ascq cedex tél. 03 20 05 60 28 fax 03 20 05 63 40 www.cram-nordpicardie.fr
NORMANDIE
(14 Calvados, 27 Eure, 50 Manche,
61 Orne, 76 Seine-Maritime)
Avenue du Grand-Cours, 2022 X
76028 Rouen cedex tél. 02 35 03 58 21 fax 02 35 03 58 29 [email protected]
PAYS DE LA LOIRE
(44 Loire-Atlantique, 49 Maine-et-Loire,
53 Mayenne, 72 Sarthe, 85 Vendée)
2 place de Bretagne
BP 93405, 44034 Nantes cedex 1 tél. 0 821 100 110 fax 02 51 82 31 62 [email protected]
RHÔNE-ALPES
(01 Ain, 07 Ardèche, 26 Drôme,
38 Isère, 42 Loire, 69 Rhône,
73 Savoie, 74 Haute-Savoie)
26 rue d’Aubigny
69436 Lyon cedex 3 tél. 04 72 91 96 96 fax 04 72 91 97 09 [email protected]
SUD-EST
(04 Alpes-de-Haute-Provence,
05 Hautes-Alpes, 06 Alpes-Maritimes,
13 Bouches-du-Rhône, 2A Corse Sud,
2B Haute-Corse, 83 Var, 84 Vaucluse)
35 rue George
13386 Marseille cedex 5 tél. 04 91 85 85 36 fax 04 91 85 75 66 [email protected]
Services prévention des CGSS
GUADELOUPE
Immeuble CGRR
Rue Paul-Lacavé
97110 Pointe-à-Pitre tél. 05 90 21 46 00 fax 05 90 21 46 13 [email protected]
GUYANE
Espace Turenne Radamonthe
Route de Raban, BP 7015
97307 Cayenne cedex tél. 05 94 29 83 04 fax 05 94 29 83 01
LA RÉUNION
4 boulevard Doret
97405 Saint-Denis cedex tél. 02 62 90 47 00 fax 02 62 90 47 01 [email protected]
MARTINIQUE
Quartier Place-d’Armes
97210 Le Lamentin cedex 2 tél. 05 96 66 51 31
05 96 66 51 33 fax 05 96 51 81 54 [email protected]
g
Institut national de recherche et de sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles
30, rue Olivier-Noyer 75680 Paris cedex 14
Fax 01 40 44 30 99
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Internet : www.inrs.fr
•
•
Tél. 01 40 44 30 00 e-mail : [email protected]
Édition INRS ED 638
3 ème édition
• réimpression octobre 2006
•
1000 ex.
•
ISBN 2-85599-442-X
Matières plastiques
& adjuvants hygiène et sécurité
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