Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le polyéthylène haute densité est un matériau largement répandu en France et dans le monde. Cet article décrit les procédés de polymérisation permettant d’obtenir différents grades de polyéthylène haute densité en fonction du type de catalyseur utilisé (Ziegler-Natta, chrome, métallocène) ainsi que du type de réacteur utilisé (en phase gazeuse, en solution, en suspension…). La grande variété de grades ainsi produits permet de couvrir une large gamme de propriétés (mécaniques, thermiques, chimiques…) qui seront également détaillées dans cet article ainsi que les principales applications commerciales et les procédés de transformation correspondants.
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Christian PENU : Responsable du département technique des emballages flexibles - TotalEnergies, Feluy, Belgique
INTRODUCTION
Les polyoléfines représentent, en volume, environ la moitié de la production mondiale de polymères thermoplastiques. Cette famille est composée des différents types de polypropylènes et polyéthylènes. Parmi ces derniers, on retrouve le polyéthylène haute densité qui est un matériau largement répandu en France et dans le monde.
Depuis sa découverte dans les années 1960, le polyéthylène haute densité a su s'imposer dans de nombreuses applications du fait de ses propriétés intrinsèques sans cesse améliorées par le développement de nouveaux procédés de fabrication ainsi que de nouveaux catalyseurs.
Aujourd'hui lorsque l'on achète une bouteille de lait, un sac plastique réutilisable, un flacon de shampoing ou encore un bidon de lessive, il y a de grandes chances qu'ils soient fabriqués en polyéthylène haute densité.
Parmi d'autres applications plus particulières, on peut citer les réservoirs à carburant qui présentent de nombreux avantages par rapport aux anciens réservoirs en acier et notamment plus de sécurité, une occupation de l'espace optimale et un gain de poids. De nos jours, la grande majorité des réservoirs de carburant pour automobile fabriqués en Europe le sont en polyéthylène haute densité.
Un autre domaine moins connu, car moins visible, concerne l'acheminement de l'eau potable et du gaz qui se fait en grande partie dans des tuyaux en polyéthylène haute densité. Ces derniers, de par leur durée de vie estimée à plus de 50 ans ainsi que de par leur facilité d'installation, ont remplacé, dans certains cas, des matériaux plus traditionnels tels que la fonte ductile ou le béton.
Enfin, on peut citer aussi les grands conteneurs de stockage de mazout ou d'eau de pluie qui sont fabriqués par extrusion soufflage ou par rotomoulage.
Cet article a pour objectif de donner une vue d’ensemble du polyéthylène haute densité de sa polymérisation à son utilisation commerciale en passant par sa caractérisation et sa mise en œuvre.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2011 par Christian PENU
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Contrôle2. Fabrication
Le polyéthylène haute densité est obtenu par des procédés de polymérisation de l'éthylène à basse pression, seul ou avec des comonomères.
Les premières unités de production datent du milieu des années 1950. En 1955, la société Hoechst démarra la première unité basée sur la catalyse Ziegler-Natta suivie, en 1956, par la société Phillips Petroleum et son réacteur industriel employant un catalyseur au chrome.
Dans les années 1960, des améliorations furent apportées au procédé Ziegler par l'utilisation de catalyseurs superactifs permettant de supprimer la coûteuse opération d'élimination des résidus catalytiques. Par la suite, de nouveaux procédés furent développés, comme par exemple la polymérisation en phase gazeuse ou les procédés de type particle-form.
Dans les années 1990, l'emploi de réacteurs de polymérisation en série a permis la synthèse de PE-HD bimodaux permettant d'allier bonnes propriétés mécaniques et facilité de transformation de la résine.
Enfin, depuis le début des années 2000, un grand nombre de PE-HD sont synthétisés par catalyse métallocène.
2.1 Procédés et catalyseurs de polymérisation
Le procédé Standard Oil (procédé Zletz), basé sur l'emploi d'un catalyseur à l'oxyde de molybdène, est maintenant, à notre connaissance, totalement abandonné.
Le procédé Phillips est basé sur l'emploi d'un catalyseur à l'oxyde de chrome hexavalent (CrO3) sur un support de silice et/ou d'alumine. Le premier procédé Phillips consistait en une polymérisation en solution dans le cyclohexane. Il a été largement supplanté par le procédé particle-form beaucoup plus économique en énergie, dans lequel la réaction s'effectue en suspension dans un hydrocarbure liquide, généralement l'isobutane. La température du milieu, qui est de l'ordre de 100 °C, règle la masse molaire du polymère, la pression devant être suffisante (3 MPa) pour que le milieu reste liquide.
Le procédé Ziegler est fondé sur l'emploi d'un catalyseur à base de tétrachlorure de titane associé à un composé...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PEACOCK (J.A.) - Handbook of polyethylene – Structure, properties & applications. - Marcel Dekker Inc. (2000).
-
(2) - GRANN-MEYER (E.) - Polyethylene pipes in applied engineering – Handbook. - Total (2005).
-
(3) - PLASTICS EUROPE - The Fast Facts 2024. - https://plasticseurope.org/wp-content/uploads/2024/11/PE_TheFacts_24_digital-1pager.pdf
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Marque NF 388 – Réservoirs en matières plastiques utilisés pour le stockage non enterré du fioul domestique en local.
Marque NF 114 – Tubes en polyéthylène pour réseaux de distribution de gaz combustibles, réseaux de distribution d'eau potable, irrigation et applications industrie, eau non potable et assainissement sous pression.
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Presses à injecter horizontales électriques
Arburg SAS Hawaï distribué par Arburg France
HAUT DE PAGE2.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Organisme professionnel de prévention du bâtiment...
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