Plastiques utilisés en BTP

Présentation au sujet: "Plastiques utilisés en BTP"— Transcription de la présentation:

1 Plastiques utilisés en BTP
MOUKHTARI Fatima Ez-zahra LEHBAOUI Hajar 2GC1

2 Pour un ingénieur du BTP, il est bon de savoir ce que sont les matériaux que l’on utilise couramment en tous corps d’état. Dans notre exposé, on se chargera de vous présenter les plastiques. Des questions doivent se poser: Quelle est l’origine de ce matériau ? Quelles transformations subit-il pour devenir le matériau que l’on connaît ? Comment et pourquoi utilise-t-on ce matériau dans le BTP ? Ce sont à ces questions que cette présentation répond.

3 Plan Introduction Définition du plastique Formulation des plastiques
Caractéristiques des plastiques Procédés de transformation des plastiques Les grandes catégories des plastiques L’utilisation des plastiques dans le BTP Conclusion

4 Introduction A l’échelle mondiale, les matériaux plastiques représentent un fort potentiel pour le secteur du bâtiment. Leurs caractéristiques et leur adaptabilité vis-à-vis des fonctionnalités recherchées les rendent incontournables. Des fondations à la toiture, les matériaux plastiques sont présents partout pour des bâtiments économes en énergie, résistants dans le temps, esthétiques et conformes aux réglementations environnementales, thermiques et incendies. Ils sont principalement utilisés pour les joints, les profilés (fenêtres et portes), les tuyaux, les câbles, les revêtements de sol et l'isolation. Le secteur du BTP est le second secteur le plus important en termes d’usage des plastiques après celui de l’emballage ( en prenant l’Europe comme exemple, les applications bâtiment y constituent près de 21 % du marché de l’utilisation des plastiques). Les enjeux de l’intégration des plastiques dans le BTP comprennent : La résistance à la corrosion. L’amélioration de l’efficacité énergétique. La multiplicité des applications possibles. L’allègement des structures (excellent rapport poids/qualité) par des matériaux non métalliques. La durabilité des matériaux. L’entretien des matériaux. Le recyclage des matériaux. 

5 Définition de la matière plastique
Le plastique est une matière composite. Il constitue un mélange contenant une matière de base qui est susceptible d’être moulé ou qui a été moulé. La matière de base est en général un mélange de macromoléculaires ou hauts polymères organiques ou semi-organiques à caractères résineux, résultant le plus souvent d’une réaction naturelle ou artificielle de polycondensation ou de polymérisation. On distingue trois grandes classes des plastiques: Thermodurcissables. Thermoplastiques. Les élastomères.

6 Les résines de base ( les polymères) :
Formulation des plastiques: Matière plastique = polymère(s) brut(s) (résine(s) de base) + charges + plastifiant(s) + additifs . Les plastiques Les charges : diminuer le coût de la pièce, améliorer certaines propriétés mécaniques ou des propriétés spécifiques. On distingue : -Les charges d’origine minérale. -Les charges organiques. -Les charges métalliques. -Les charges renforçantes fibreuses. Les  résines de base ( les polymères)  : assure la  cohésion du matériau. Les  plastifiants : diluants peu volatils de faible masse molaire , à l'état solide , ou à l'état liquide (plus ou moins visqueux) ; rendre en particulier le composé obtenu plus flexible, plus résilient, diminuer la température de transition vitreuse et la température de mise en œuvre  ; ajouté(s) en proportion variable Les additifs: En général, ils accroissent notablement une propriété spécifique et sont incorporés à faible proportion. On cite à titre d’exemple: -stabilisants. -ignifugeants. -agents gonflants. -lubrifiants. ….

7 Caractéristiques des plastiques
la densité des matières plastiques est faible par rapport à celle des métaux. La densité d'un polymère est directement fonction du taux de cristallinité. Par ailleurs, la rigidité et la résistance mécanique augmentent avec ce taux ; température de transformation plus basse : couramment comprise entre 100 °C Élasticité plus élevée; Thermostabilité  des polymères thermoplastiques nettement inférieure à celle des métaux. Rares sont les plastiques résistant à plus de 250 °C pendant de longues périodes dans l'air. Des modifications structurales, particulièrement parmi les matières thermoplastiques, permettent d'élargir le domaine thermique d'utilisation vers les basses ou hautes températures ; Module d'élasticité plus faible, donc les plastiques sont des matériaux fragiles . Une incorporation croissante de fibres augmente le module d'élasticité et la contrainte à la rupture (ténacité ) du composite. La dilatation thermique des matériaux est inversement proportionnelle à leur module de traction. cerains plastiques manifestent une grande résistance à l'impact (PC, PET, PMMA, etc.) ; la conductivité thermique des polymères est faible relativement aux métaux; ainsi, beaucoup de matières plastiques, en particulier les mousses, sont utilisées comme isolants ; conductivité électrique très faible ; les plastiques servent traditionnellement pour l'isolation  de fils  et câbles électriques (PTFE, PEHD). Isolation : les plastiques offrent une isolation efficace contre le froid et la chaleur, permettent d'économiser de l'énergie et réduisent la pollution sonore. Durabilité et résistance à la corrosion : les plastiques sont durables, ce qui les rend idéaux pour des applications telles que les châssis de fenêtres et la tuyauterie. La tenacité :La résistance au choc donne une mesure de la ténacité ou de la capacité du matériau de résister à la rupture sous l'effet d'un impact à grande vitesse. Dans des conditions normales d'utilisation, les polymères peuvent être soit fragiles soit tenaces. Par exemple, le polystyrène, le poly (méthacrylate de méthyle) ainsi que le PVC non modifié et non plastifié sont habituellement fragiles; ils se cassent brusquement. Les PVC plastifiés sont considérés comme des matériaux tenaces. Selon la température d'utilisation et l'intensité du choc (c'est-à-dire le taux de déformation), un matériau polymère aura un comportement fragile ou tenace. La résistance au choc des polymères et des plastiques correspondants dépend de l'écart entre leur température de transition vitreuse (Tv) et la température d'utilisation ainsi que de leur taux de cristallinité. Bien au-dessous du Tv, les polymères amorphes sont cassants, mais ils deviennent plus tenaces lorsque la température s'approche du Tv. Au-dessus du Tv, les polymères amorphes deviennent caoutchouteux, et on ne peut plus parler de choc.

8 Exemples des caractéristiques de certains types de plastiques
Type de matériaux polymères Caractéristiques des matériaux polymères Dur et fragile Dur et résistant Dur et tenace Mou et tenace PS, PMMA, Phénoliques PVC rigide, Mélanges de PS PE, PTFE PVC plastifié, Caoutchoucs Élevé Faible Nulle Elevée Mod. Elevé Module d'élasticité Contrainte à la limite élastique Résistance à la rupture Allongement à la rupture

9 Procédés de transformation des plastiques
A partir de la matière première, on distingue plusieurs modes de fabrication parmi lesquels: -L’extrusion : Dans un cylindre chauffé, une vis pousse la masse à mouler vers l’avant, la compression la ramollit et l’homogénéise. A la sortie du cylindre, la masse plastifiée prend la forme désirée ( granules par exemple). -On peut aussi combiner l’extrusion avec le soufflage. Ainsi, à la sortie du cylindre, la matière est collée contre les parois d’un moule, ce qui permet de fabriquer des corps creux à des cadences de production très élevées; - Le moulage, par compression, par injection ou par trempage ( pour la fabrication d’objets minces ou de films plastiques…). Comme on distingue les polymères thermoplastiques des polymères thermodurcissables, la mise en forme des uns diffèrent de celle des autres : le moulage par compression à chaud est le moulage-type des polymères thermodurcissables. Il faut éviter la prise en masse (l'atteinte du « point de gel ») de la matière avant que l'opération de moulage soit terminée. Les temps de polymérisation des thermodurcissables limitent les cadences de production de type industriel ; le calandrage (passage de la matière entre deux cylindres chauffés), l'extrusion (passage à travers une filière ) et le moulage par injection sont les techniques de transformation typiques des polymères thermoplastiques. Ces composés autorisent des temps de cycle plus courts.

10 Les thermoplastiques Les polymères composés de chaînes macromoléculaires linéaires ou avec ramifications sont désignés sous le terme thermoplastiques.  Sous l'effet de la chaleur, les chaînes de ces polymères glissent les unes par rapport aux autres. Le polymère se ramollit, peut se déformer et être mis en forme. Après refroidissement, la forme donnée est figée. Cette opération peut être répétée : à nouveau chauffé, le polymère redevient malléable et peut être remis en forme. Exclusivement possédée par les polymères thermoplastiques, cette caractéristique permet la recyclabilité de ces matières.  Dans cette catégorie se trouvent les polymères suivants : - le polycarbonate : PC (verre   organique)  - les polyamides : PA (Nylon)  - les styréniques : PS, PSE les polyoléfines : PE, PP  - les vinyliques : PVC  - ...

11 Les thermodurcissables
Les polymères réticulés (contenant des nœuds entre les chaînes macromoléculaires) ou en réseau constituent les thermodurcissables. A l'inverse des thermoplastiques, la mobilité thermique est réduite. Plus la température est élevée, plus les chaînes tridimensionnelles se figent ; les liaisons ou nœuds se renforcent. L'opération est irréversible. Le polymère se rigidifie dès la première transformation jusqu'à se dégrader si la température continue d'augmenter. Dans cette catégorie se trouvent les polymères suivants : - les phénoplastes (Bakélite®) - les polyépoxydes (Araldite®) - les polyuréthannes : PU - les silicones - ...

12 Les élastomères Les élastomères sont caractérisés par leur grande déformabilité (6 à 8 fois leur longueur initiale).  Ils sont obtenus à partir de polymères linéaires caractérisés par des liaisons extrêmement faibles. Ces polymères sont donc des liquides très visqueux. Pour être utilisés comme caoutchouc, des liaisons pontales (noeuds de réticulation) doivent être introduites entre les chaînes, conférant ainsi aux matériaux une structure tridimensionnelle qui assure la réversibilité de la déformation mécanique. Les nœuds de réticulation sont introduits par une réaction chimique appelée vulcanisation après la mise en forme du matériau.  Dans cette catégorie se trouvent les polymères suivants : - le polyisoprène : NR (caoutchouc   naturel - le polyisoprène de synthèse : IR  - le polychloroprène (Néoprène) - les polysiloxanes (silicones) - ...

13 L’utilisation des plastiques dans le BTP
Dans la construction et le bâtiment, les plastiques sont utilisés de façon pérenne. Ils ne génèrent donc pas de grosses quantités de déchets. Néanmoins, le recyclage s’intensifie par exemple dans les tuyaux : le taux de recyclage (16%) y progresse de 3 points par rapport à l’année précédente. Dans ce qui suit, on cite plusieurs types de plastiques, dont certains occupent une grande importance dans le domaine du BTP.

14 Le polyéthylène (PE) LE PE possède une excellente résistance aux agents chimiques et aux chocs. On distinguent principalement deux types de polyéthylènes! Polyéthylènes à « basse densité » (LDPE) , appelés également PE « ramifiés  ». Ils offrent une bonne résistance aux chocs, sont de bons isolants même en milieu humide et peuvent être utilisés dans l’alimentaire. Polyéthylènes à « haute densité » , (HDPE) ou « linéaires », ceux-ci sont les plus utilisés en Bâtiment . Ils ont les mêmes propriétés que les LDPE, tout en étant plus rigides, plus résistants ( notamment aux températures) et plus transparents. Le polyéthylène, constitué de chaînes de molécules d’éthylène, un dérive du pétrole brut, est une des résines thermoplastiques les plus répandues dans le monde. Il est conçu pour des utilisations telles que: -Revêtements. -Tuyaux -Fibres. -Des membranes en polyéthylène pour des traitements de cuvelage externe.

15 Le polypropylène (PP) Le polypropylène ( PP) est à peu près similaire au polyéthylène dans sa structure. C’est un polymère très polyvalent, il est utilisé à la fois comme thermoplastique et comme fibres: Sous forme de thermoplastique, il permet des applications résistant à des températures élevées, car il ne fond qu’à 160  C. Il est également rigide et résiste aux chocs. Sous forme de fibres, il est utilisé pour fabriquer des revêtements de sols intérieurs et extérieurs, tels ceux que l’on trouve autour des piscines et des golfs miniatures. Le PP se colore très facilement.

16 Chlorure de polyvinyle ( PVC)
Le chlorure de polyvinyle ( PVC) est constitué de 43 % d’éthylène et 57 % de chlore, issu dus el ou de l’acide chlorhydrique. C’est le troisième plastique le plus utilisé au monde, après le PE et le PP. Le PVC offre une excellente résistance au vieillissement, aux agressions chimiques, aux rayons ultraviolets, à la corrosion, aux chocs et à l’usure; il est également léger et a de bonnes propriétés d’isolation électrique, thermique et phonique. Grâce à cette résistance, 65% des articles fabriqués en PVC ont des durées de vie supérieure à 15 ans, 24 entre 2 et 15 ans, 12% de moins de 2 ans. Un grand pourcentage de la production du PVC est destiné au secteur de la construction, dont on cite à titre d’exemple: - Châssis de fenêtres. -Canalisations d’eau et autres tuyaux. -Toiles et membranes de revêtement des toits et des sols. -Mobilier urbain…

17 Polystyrène (PS) Le polystyrène ( PS) est relativement proche du polyéthylène dans sa structure. Selon les différents modes de polymérisation et les adjuvants utilisés, on trouve du PS sous de multiples formes, avec des propriétés qui varient: Le produit de base (« PS cristal ») est très cassant, n’offre pas une bonne résistance sur le plan chimique et se fissure facilement. On le reconnaît à son bruit métallique lorsqu’il tombe sur une surface dure. Le « PS choc » est plus résistant aux chocs grâce à un additif. Le PS expansé (EPS) est un matériau-mousse utilisé dans les emballages pour protéger des chocs ou pour isoler thermiquement des bâtiments ( appelé communément Sagex ou Styropor, à l’origine deux marques déposées).

18 Polyéthylène téréphtalate (PET)
Le polyéthylène téréphtalate ( PET) est fabriqué à base d’éthylène glycol ( un alcool dérivé de l’éthylène) et d’acide téréphtalique. Le PET se distingue par les propriétés suivantes: transparence, brillance, bonne résistance aux chocs, à la pression et aux produits chimiques, étanchéité au gaz.

19 Résine acrylique Ce produit a une bonne résistance chimique et mécanique ; il est transparent et se laisse facilement travailler ; il remplace souvent le verre, car il est plus léger et incassable. Egalement utilisé dans les peintures, comme liant dans le béton de polymère, réparation des fissures. Inflammable !

20 Résines Phénol (PF) : Adhésives résistants à l’eau (utilisation industrielle car très acide). Mélamine (MF) : inflammables, résistants aux solvants, peuvent être colorés et émaillés ; fabrication des stratifiés. Polyester (UP) :pour les peintures ou sous forme textile pour la fabrication des panneaux, souvent renforcé avec des fibres de verre. Citerne d’eau froide, piscine préfabriquée, …

21 Caoutchouc naturel, NR Caoutchouc silicone
Appuis pour les ponts, diminution de la vibration dans les bâtiments. Caoutchouc silicone Pour étanchéité, bonne adhésion, bonne propriétés élastiques, bonne durabilité.

22 Conclusion Vu leurs caractéristiques très variées, les plastiques s’imposent par leurs efficacités, leurs coûts bas par rapport à d’autres articles, leurs aspects esthétiques ainsi que d’autres avantages, dans le bâtiment, d’où la gamme très large des plastiques utilisés dans le domaine du BTP.