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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme ISO 75-1 d'avril 2013 citée dans cet article a été remplacée par la norme ISO 75-1(T51-005-1) : Plastiques - Détermination de la température de fléchissement sous charge - Partie 1 : Méthode d'essai générale (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez les bulletins de veille normative VN2002 (Mars 2020) et VN2003 (Avril 2020).
RÉSUMÉ
Les rayonnements ionisants, initialement développés pour la stérilisation du matériel et la conservation de produits alimentaires, ont également donné lieu au développement de la chimie sous rayonnement, par formation de radicaux libres. Appliqués principalement aux polymères, ces traitements de polymérisations, de polyadditions, de coupures de chaîne, aboutissent notamment à des applications de dégradation et de réticulation des plastiques, ainsi que de greffage sur polymères. Cet article décrit les traitements industriels associés à ces modifications : la radioréticulation étant aujourd’hui la plus appliquée et le radiogreffage en plein développement.
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les rayonnements ionisants (électrons accélérés et rayons gamma γ – émis par une source de 60Co ou de 137Cs) ont été développés industriellement dès les années 1960 pour la stérilisation de matériel médico-chirurgical et la conservation de produits agroalimentaires.
Ils ont parallèlement donné lieu au développement de la chimie sous rayonnement, de type radicalaire, appliquée principalement aux polymères. En déclenchant un processus chimique de formation de radicaux libres, les rayonnements ionisants peuvent ensuite amorcer un certain nombre de réactions chimiques telles que des coupures de chaînes, des polyadditions, des polymérisations, etc., qui peuvent donner lieu à diverses applications, dont les principales sont :
-
la dégradation de plastiques (notamment pour améliorer leur recyclabilité ;
-
la réticulation de plastiques, de bois imprégné de résine ;
-
le greffage sur polymères.
Le traitement par rayonnement des matières plastiques était limité jusqu'ici à quelques applications : la fabrication du caoutchouc, du câble et du tube réticulés (tube pour le chauffage par le sol) ainsi que de la gaine thermorétractable. Il était essentiellement mis en œuvre avec des accélérateurs d'électrons de faibles énergies (0,1 MeV à 3 MeV), permettant uniquement des traitements en surface (limités à quelques millimètres de profondeur).
Les accélérateurs d'électrons de haute énergie (10 MeV) et les installations Gamma (fort pouvoir de pénétration du rayonnement) développés depuis, sont adaptés pour des traitements sur des épaisseurs beaucoup plus importantes allant de la taille d'un carton (plusieurs centimètres) à celle d'une palette (1 m), permettant ainsi le traitement de produits directement dans leur emballage.
Ce sont les traitements industriels réalisés sur plastiques au moyen de tels équipements qui sont décrits dans ce dossier, tant du point de vue de leurs effets que de leur mise en œuvre industrielle et de leurs applications.
La réticulation des plastiques et le greffage par les rayonnements ionisants (appelés encore respectivement radioréticulation et radiogreffage) sont plus particulièrement approfondis ici. En effet, la radioréticulation est aujourd'hui la plus appliquée et le radiogreffage, qui suscite de plus en plus d'intérêt par la multiplicité de ses applications, donne lieu à de plus en plus de développements.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2002 par Sophie ROUIF
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Réticulation des polymères par les rayonnements ionisantsArticle inclus dans l'offre
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1. Action des rayonnements ionisants sur les polymères
Un rayonnement ionisant se caractérise par le fait qu'il possède une énergie suffisante pour créer au sein du matériau ionisé des entités réactives, appelées ions, autorisant un traitement à température ambiante et à une profondeur maîtrisée [40].
1.1 Différents types de rayonnements ionisants
Les rayonnements les plus usuels sont les rayons UV, les rayons infrarouge, les micro-ondes, les rayons X, les électrons accélérés et le rayonnement gamma. Seuls les trois derniers sont des rayonnements ionisants. En effet, ils agissent pour absorption d'énergie et leur énergie est suffisante pour arracher et expulser des électrons du nuage électronique des atomes.
En conséquence, ils peuvent provoquer des modifications chimiques importantes, sans ajout d'initiateur, à l'opposé des rayons UV nécessitant un photoamorceur [43].
De plus, ils sont très pénétrants et peuvent modifier une pièce volumique à cœur.
Parmi ceux-ci, seuls les électrons accélérés et les rayons gamma sont mis en œuvre industriellement. Les électrons accélérés forment un rayonnement corpusculaire alors que les rayons gamma sont de nature électromagnétique (photons).
HAUT DE PAGE
Leur pouvoir de pénétration dépend de leur énergie : dans un accélérateur (générateur d'électrons), l'énergie conférée aux électrons peut être de plusieurs mégaélectronvolts (MeV). C'est le seul rayonnement corpusculaire qui ait un pouvoir pénétrant suffisant et des énergies acceptables pour être utilisé industriellement.
1 électronvolt (eV) est l'énergie communiquée à un électron accéléré sous une différence de potentiel de 1 volt (1 eV = 1,6 ·10–19 J...
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Action des rayonnements ionisants sur les polymères
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Radiation chemistry of polymeric systems (Chimie sous rayonnements des systèmes polymériques).
-
Manuel de radioactivité à l'usage des utilisateurs. Tome 2.
-
*
-
Ciba Speciality Chemicals – Crosslinking and long term thermo stability : a contradiction ? (Réticulation et stabilité thermique à long terme : une incompatibilité?).
-
*
-
Radiation chemistry of polymers (Chimie sous rayonnements des polymères)....
ANNEXES
1 Stations de traitement à façon par les rayonnements
(liste non exhaustive)
Ionisos http://www.ionisos.com
Usine de Dagneux (station gamma)
Usine de Pouzanges (station gamma)
Usine de Sablé (station gamma)
Usine Aube-Champagne (accélérateur d'électrons)
Usine d'Orsay (Laboratoire CARIC) (accélérateur d'électrons)
HAUT DE PAGE2 Fournisseurs de résines polymères radioréticulables
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE
Agence Internationale pour l'Énergie Atomique AIEA [International Atomic Energy Agency IAEA]
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