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Michel BIRON : Ingénieur de l’Institut national supérieur de chimie industrielle de Rouen (INSCIR) et de l’Institut français du Caoutchouc (IFC) - Consultant
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Entre les thermoplastiques à mise en œuvre aisée mais à propriétés élas-tiques restreintes, et les élastomères aux propriétés élastiques remarquables, mais à mise en œuvre plus complexe, des matériaux intermédiaires ont fait leur apparition, les élastomères thermoplastiques ; TPE (ThermoPlastic Elastomer). Ils constituent une famille de matériaux relativement récents (apparition du concept dans les années 1960) et, de par leur structure hétérogène constituée de domaines souples et rigides, ils se situent à mi-chemin (figure A) :
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des caoutchoucs ou élastomères réticulés irréversiblement pour leur conférer élasticité (déformation réversible sous contrainte) et souplesse ;
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et des thermoplastiques : thermoplasticité réversible, plasticité (déformation irréversible sous contrainte), souplesse ou rigidité.
Les TPE offrent une combinaison de propriétés particulières :
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élasticité, limitée à un domaine de températures modérées inférieures aux températures de ramollissement des domaines rigides ;
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facilité de mise en œuvre des thermoplastiques, sans vulcanisation ;
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facilité de recyclage des déchets de thermoplastiques.
En fait, il n’existe pas de frontière définie entre thermoplastiques et TPE mais une continuité. Par contre, si les propriétés des TPE s’approchent de certaines propriétés des élastomères, il y a discontinuité au niveau des morphologies et mises en œuvre.
Le développement des TPE est encore limité mais le taux de croissance est supérieur à ceux des thermoplastiques et des caoutchoucs. Le grand intérêt des TPE pour les plasturgistes réside dans le fait que leur matériel : presses à injection, extrudeuses..., et leur expérience de la mise en œuvre des thermoplastiques leur permet d’accéder au marché des élastomères.
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- Version courante de oct. 2012 par Michel BIRON
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2. Évolution et perspectives
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Bien que certains polyuréthannes thermoplastiques ou TPU (Desmopan) soient apparus en 1950, il semble que le concept des TPE date des années 1960.
L’historique suivant, loin d’être exhaustif, date approximativement l’apparition de quelques produits ou familles :
1950 :TPU, polyuréthanne thermoplastique (Desmopan/Estane)
PVC/NBR, mélange physique de PVC et NBR
1961 : TPU, polyuréthanne thermoplastique (Elastollan)
1965 : SBS, styrène-butadiène-styrène (Cariflex TR)
1970 :SEBS, styrène-éthylène/butylène-styrène (Kraton G)
COPE, copolymère éther ester (Hytrel)
TPO, mélange polyoléfine/élastomère non réticulé
1975 : TPO-VD, mélange polyoléfine/élastomère vulcanisé dynamiquement
1976 : COPE, copolymère éther ester (Arnitel)
1980 : PEBA, copolymère éther amide (Pebax)
1981 : TPO-VD, PP/EPDM vulcanisé dynamiquement (Santoprene)
1984 : EVA/VC, EVA/chlorure de vinylidène (Alcryn)
1985 : PP/NBR-VD, PP/NBR vulcanisé dynamiquement (Geolast)
1987 : PP/NR-VD, PP/NR vulcanisé dynamiquement (Vyram)
1988 : PP/IIR-VD, PP/butyl bromé vulcanisé dynamiquement (Trefsin)
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Les TPE continuent à évoluer avec des recherches et développements tous azimuts :
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Copolymères divers à segments souples et rigides : PA/PUR, cofluoropolymères, copolymères à cristaux liquides, ionomères.
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Alliages de polymères existants : SBS et EVA réticulé, fluorothermoplastique et fluoroélastomère réticulé, TPU de type ester ou éther et NBR, alliage de deux TPE de natures chimiques différentes, PP et caoutchouc naturel époxydé vulcanisé, PP et EVA vulcanisé dynamiquement, PA et NBR réticulé, PA et polyéthylène chloré vulcanisé, PA et COPE, SAN et caoutchouc naturel époxydé vulcanisé, polyacétal et NBR réticulé.
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Modification de polymères existants : les modifications peuvent être d’ordre chimique (greffage, système vulcanisant de la phase souple, hydrogénation) ou physico-chimique (compatibilisation de phases) ou physique (renforcement par des fibres). Par exemple : EPDM ionomères, PP/EPDM-VD compatibilisés...
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