Qu'est-ce qu'un matériau PP ?

Le polypropylène (PP) est l'un des matériaux plastiques les plus utilisés dans le monde. Il s'agit d'un thermoplastique semi-cristallin et rigide qui a été initialement polymérisé en 1951 et qui est maintenant largement utilisé à diverses fins commerciales et résidentielles. À environ 45 tonnes métriques aujourd'hui, la demande de polypropylène est considérée comme la plus élevée jamais atteinte.

Certaines sources affirment que le matériau a actuellement un marché annuel de 45 millions de tonnes métriques en raison de l'augmentation de la demande mondiale, qui devrait atteindre 62 millions de tonnes métriques d'ici 2020.

De plus, les matériaux en polypropylène sont généralement considérés comme sûrs ; ainsi, les rendant aptes à être utilisés dans différents secteurs. De plus, il est également doux et flexible, ce qui le rend adapté à plusieurs applications, telles que la fabrication de contenants de yaourt.

Applications du matériau PP

Comme mentionné précédemment, les propriétés matérielles du plastique PP le rendent adapté à diverses applications. La surface lisse et tactile du polypropylène le rend parfait pour :

Applications à faible frottement telles que les engrenages de machines
Meubles en plastique

De plus, le PP a une résistance chimique élevée et n'est donc pas sensible à la corrosion, ce qui en fait une excellente option pour emballer les éléments suivants :

Produits de premiers secours
Agents de blanchiment
Produits de nettoyage

De plus, le PP a une réputation bien méritée de dureté et de longévité grâce à sa résistance à la fatigue et sa flexibilité exceptionnelles. Le polypropylène possède également d'excellentes qualités isolantes, ce qui le rend sans danger pour l'enveloppe en plastique des câbles et des équipements électriques.

Sous sa forme de fibre, le polypropylène peut être utilisé pour une gamme de produits beaucoup plus large que les seuls sacs fourre-tout, tels que les suivants :

Cordes
Ficelle
Bande
Les tapis
Meubles rembourrés
Vêtements
Matériel de camping

Le polypropylène fonctionne également particulièrement bien pour l'industrie maritime en raison de ses qualités imperméables. De plus, sa flexibilité, ses qualités d'étanchéité, sa solidité et sa résistance aux moisissures, aux bactéries et à la corrosion chimique sont toutes appréciées dans l'industrie médicale.

De plus, le polypropylène nettoie efficacement et peut résister aux techniques de stérilisation à la vapeur. Cela rend le PP adapté à la fabrication des dispositifs médicaux suivants :

Bouteilles d'échantillons
Conteneurs de médicaments
Seringues
des boîtes de Pétri

Un autre secteur où le polypropylène est également fréquemment utilisé est l'industrie automobile. Il est utilisé pour les boîtiers de batterie, les plateaux et les porte-gobelets, les pare-chocs, les accents intérieurs, les tableaux de bord et les garnitures de porte.

Propriétés chimiques et physiques

Le polypropylène a plusieurs caractéristiques qui le rendent idéal pour plusieurs applications. Certaines de ses principales caractéristiques sont :

Transmissivité : Bien qu'il ait la capacité d'être rendu transparent, le polypropylène est généralement produit avec une teinte opaque. Les applications où un certain transfert de lumière est crucial ou a une valeur esthétique peuvent utiliser du polypropylène. Les options préférables pour les polymères à haute transmissivité sont l'acrylique et le polycarbonate.
Résistance chimique: Le polypropylène ne réagit pas facilement avec les bases faibles et les acides, ce qui en fait un matériau idéal pour les récipients contenant des liquides tels que les solutions de nettoyage, les fournitures de premiers soins, etc.
Resistance à la fatigue: Lorsqu'il est soumis à une torsion, une flexion et une flexion importantes, le polypropylène conserve sa forme. Faire des charnières vivantes est une application bénéfique de cette caractéristique.
Élasticité et ténacité : En général, le polypropylène est considéré comme un matériau «résistant» car, comme tous les matériaux, il présente une élasticité sur une plage de déflexion particulière, mais subit également une déformation plastique au début du processus de déformation. La capacité d'un matériau à se déformer (plastiquement et non élastiquement) sans se rompre est appelée ténacité en ingénierie.
Isolation: Le polypropylène est excellent pour les composants électroniques en raison de sa haute résistance électrique.

De plus, le PP ne présente aucun problème de fissuration sous contrainte à des températures plus élevées et offre une grande résistance électrique et chimique. Bien que les caractéristiques du PP et celles du polyéthylène soient similaires, certaines distinctions essentielles existent.

Propriétés matérielles du polypropylène :

Ceux-ci incluent une densité plus faible, une rigidité et une dureté plus élevées et un point de ramollissement plus élevé (le PP ne fond pas en dessous de 160°C ; le polyéthylène, un plastique plus populaire, recuit à environ 100°C). Toutes les résines de polypropylène produites dans le commerce contiennent des additifs pour préserver le polymère pendant la production et améliorer les performances de l'utilisateur final.

Ainsi, les principales propriétés matérielles des matériaux PP sont les suivantes :

Point de fusion: Le point de fusion des homopolymères se situe entre 160 et 165 degrés Celsius et entre 135 et 159 degrés Celsius pour les copolymères.
Densité: Le PP est l'un des polymères les plus légers parmi tous les plastiques courants. C'est une bonne alternative pour les applications légères en raison de sa capacité. Voici les densités pour différents polymères :
0,904 à 0,908 g/cm3 d'homopolymère
0,904 à 0,908 g/cm3 pour le copolymère statistique.
0,898 à 0,900 g/cm3 pour le copolymère choc
Résistance chimique: Comme mentionné ci-dessus, le PP est très résistant aux réactions chimiques. Il résiste aux acides dilués et concentrés, aux alcools et aux bases. Il est également résistant aux hydrocarbures aliphatiques, aux esters, aux aldéhydes et aux cétones. De plus, il a une résistance limitée aux agents oxydants, aux hydrocarbures aromatiques et halogénés, et aux deux.

Par la suite, le bas point de fusion le rend également hautement inflammable.

Types de polypropylène

Il existe deux principaux types de polypropylène disponibles sur le marché. Ceux-ci sont:

Homopolymère de polypropylène

C'est le grade d'usage général le plus fréquemment utilisé. Il contient exclusivement du monomère de propylène, qui est présent sous forme de solide semi-cristallin. Les utilisations les plus courantes sont les emballages, les textiles, les pipelines, les soins de santé et les applications électriques.

Copolymère polypropylène

Cette famille contient les éléments suivants :

Copolymères blocs : Dans cette catégorie, il y a plus de teneur en éthène (entre 5 et 15%). Les unités comonomères sont organisées selon un schéma (ou blocs) prévisible. Par conséquent, le motif régulier rend le thermoplastique plus résistant et moins cassant que le copolymère statistique. Ces polymères conviennent à des usages, y compris industriels qui nécessitent une grande résistance.
Copolymère aléatoire : Ceci est créé en mélangeant de l'éthène avec du propène pour former un polymère. Il contient des unités Ethène insérées de manière aléatoire dans les chaînes de polypropylène, généralement jusqu'à 6% en masse. Ces polymères sont adaptables et optiquement clairs, ce qui les rend parfaits pour les articles qui doivent être beaux et les applications qui nécessitent de la transparence.

Le type choisi pour l'utilisation dépend de ses propriétés et de son adéquation.

Dérivés de polypropylène

Voici les principaux exemples caractéristiques de dérivés de polypropylène :

Polypropylène expansé (PPE) : Il s'agit d'une mousse à cellules fermées et à très faible densité composée de billes. Les articles en mousse polymère tridimensionnelle sont fabriqués à l'aide d'EPP. La mousse de perles EPP offre un meilleur rapport résistance/poids, une grande résistance aux chocs, une isolation thermique supérieure et une résistance aux produits chimiques et à l'eau.

Le PPE est utilisé dans une variété de produits et d'applications, y compris les biens de consommation, les emballages, les biens de construction et les automobiles.

Polypropylène biosourcé : Il s'agit d'une variante biosourcée du polypropylène, et les matières premières utilisées pour fabriquer son propylène biosourcé monomère sont renouvelables. Le composant biosourcé peut aller du 30% au 100%.
Terpolymère polypropylène : Il est composé de segments de propylène liés entre eux par les comonomères éthylène et butane, qui apparaissent à des emplacements aléatoires le long de la chaîne polymère.

La transparence du terpolymère PP est supérieure à celle du PP homo. De plus, l'ajout de comonomère diminue l'homogénéité cristalline du polymère, ce qui le rend approprié pour les applications de film d'étanchéité.

Ces caractéristiques des dérivés sont essentielles pour les industriels qui utilisent le Polypropylène comme plastique de base.

Avantages du polypropylène

Voici les avantages de l'utilisation du matériau PP :

Le polypropylène est extrêmement difficile à casser car il peut tolérer des mouvements de torsion jusqu'à 360 degrés sans casser. Il est facile à produire, à un prix raisonnable et largement accessible dans de nombreux pays et cultures différents.
Sa durabilité et son adaptabilité en tant que matériau d'emballage et le choix de charnières et de bouchons de bouteille reliés à la bouteille principale par une fine couche de plastique sont renforcés par une résistance élevée aux produits chimiques et à la fatigue.
Puisqu'il peut être fabriqué sous forme de thermoplastique opaque ou transparent et utilisé lorsqu'un certain transfert de lumière est nécessaire, il peut fournir une excellente variété de couleurs. En raison de sa faible densité, il peut être utilisé dans des applications où la réduction de poids doit être une priorité absolue.
Parce qu'il est imperméable et incroyablement résistant à l'absorption d'humidité, le polypropylène présente des avantages supplémentaires en matière d'emballage et de polyvalence.
En raison de sa haute résistance à la flexion et de sa structure semi-cristalline, il est également résistant à l'usure générale, ce qui le rend parfait pour les produits qui doivent résister à des contraintes physiques plus importantes.
De plus, il résiste aux germes, à la pourriture, à la moisissure et à la moisissure.

Ces avantages sont essentiels pour décider d'utiliser ou non un matériau PP.

Inconvénients du polypropylène

Bien que le matériau PP soit généralement idéal pour une utilisation dans différents secteurs, il présente également certains inconvénients, tels que les suivants :

L'incapacité du polypropylène à être facilement recyclé est un inconvénient majeur lorsqu'il s'agit de protéger l'environnement et les ressources mondiales.
Il subit une transformation chimique irréversible lorsqu'il brûle.
Le polypropylène qui a déjà fondu et s'est formé brûlerait si vous tentiez de le réchauffer ; il ne se liquéfierait plus.
Des techniques de recyclage ou de reconditionnement beaucoup plus coûteuses doivent être envisagées lors de l'utilisation de matériaux PP.
En raison de son point de fusion bas, le polypropylène est également hautement inflammable, a une tolérance limitée aux températures plus élevées et est vulnérable à l'oxydation et aux dommages causés par les UV.
Alors que l'éclat brillant du polypropylène le rend pratique à manipuler et esthétiquement beau, il rend également plus difficile l'adhérence d'autres surfaces et matériaux, comme les peintures et les colles.
Le polypropylène ne peut pas être utilisé pour construire un joint ou une charnière sans d'autres techniques de collage, comme le soudage.

Par conséquent, les inconvénients du polypropylène doivent également être pris en compte lors du choix d'un matériau à utiliser dans différentes applications.

Sécurité et toxicité du polypropylène

Bien que le polypropylène soit produit à l'aide de certains produits chimiques potentiellement nocifs, il est généralement reconnu comme un produit fini sûr. Il est fréquemment utilisé dans les emballages en plastique pour les aliments, les boissons et les fournitures médicales.

Les produits en polypropylène peuvent être réutilisés en toute sécurité et sont suffisamment robustes pour résister à l'usure typique pour de nombreuses utilisations, malgré le fait qu'il n'est pas largement considéré comme un matériau respectueux de l'environnement en raison des défis du processus de recyclage.

Le polypropylène est utilisé pour fabriquer les articles suivants en raison de sa sécurité :

Conteneurs alimentaires
Biberons
Gobelets pour boissons chaudes
Ustensiles jetables tels que tasses et assiettes
Pailles

Selon les recherches, lorsque le plastique est rayé ou chauffé, les produits chimiques des récipients, des assiettes et des bouteilles s'infiltrent dans les repas. Le polypropylène est moins nocif que les autres plastiques car il ne contient pas de bisphénol A, ou BPA, comme on l'appelle plus communément.

Le BPA, un œstrogène synthétique, est utilisé dans les plastiques rigides plutôt que dans des plastiques plus flexibles comme le polypropylène.

Traitement du polypropylène

Il existe plusieurs méthodes de traitement du polypropylène, telles que le moulage par injection, le moulage par soufflage, l'extrusion et l'impression 3D.

Moulage par injection

Lors du processus de moulage par injection du polypropylène, la température de fusion est fixée entre 200 et 300 °C et entre 10 et 80 °C pour le moule. Une température de moule élevée améliorera la luminosité et la beauté de la pièce.

S'il est stocké correctement, le séchage n'est pas nécessaire. De plus, le retrait au moule varie de 1,5 à 3%, selon les circonstances de traitement, la rhéologie du polymère et l'épaisseur du produit fini.

Extrusion

Ce procédé est utilisé pour fabriquer des câbles, des tubes et des films soufflés et coulés. La température de fusion doit être comprise entre 200 et 300 °C avec un taux de compression du cylindre : de 3:1 et des températures de 205 à 180 °C. Une fois terminé, les pièces doivent être placées pour être réaffûtées au lieu d'être pré-séchées pendant trois heures à 105-110°C (221-230°F).

impression en 3D

Le polypropylène est un matériau résistant et rigide difficile à imprimer en 3D, mais ses composants peuvent toujours être manipulés.

Aujourd'hui, un certain nombre de producteurs ont amélioré les caractéristiques physiques du PP ou même développé des mélanges avec une ténacité accrue le rendant approprié pour les applications d'impression 3D.

Par conséquent, il est conseillé d'examiner attentivement la documentation du fournisseur concernant la température d'impression, le lit d'impression, etc., lors de l'impression 3D avec du polypropylène.

L'impression 3D peut être utilisée pour fabriquer les articles suivants en polypropylène pp :

Prototypes
Modèles compliqués
Modèles fonctionnels

Cependant, la formule chimique pour mélanger le polypropylène avec d'autres substances pour le rendre sensible à l'impression 3D doit être précise.

Pourquoi le polypropylène est populaire

Les applications du polypropylène se trouvent dans les environnements domestiques et commerciaux. Il se distingue comme un matériau précieux pour une variété d'utilisations grâce à ses qualités particulières et sa capacité à s'adapter aux différentes techniques de production.

La double fonctionnalité du polypropylène en tant que plastique et fibre est une autre qualité importante (comme ces sacs fourre-tout promotionnels qui sont offerts lors d'événements, de courses, etc.).

Étant donné que le polypropylène peut être produit de différentes manières et pour diverses utilisations, il a rapidement commencé à remplacer de nombreuses alternatives traditionnelles, en particulier dans les secteurs de l'emballage, des fibres et du moulage par injection. Il a maintenu son expansion au fil des ans et reste un acteur important du commerce mondial des plastiques.

Conclusion

Le polypropylène est souvent confondu avec le plastique. Cependant, la principale distinction entre le polypropylène et le plastique est que, alors que le matériau plastique est généralement opaque, il est possible de fabriquer un matériau transparent en cristal à partir de polypropylène. Par exemple, lors du choix d'un matériau pour un sac destiné à emballer un article, nous tenons souvent compte des caractéristiques du matériau.

Un sac complètement transparent est nécessaire si nous souhaitons exposer le produit. Dans cette situation, les sacs en plastique ne sont pas une solution judicieuse car ils sont opaques. Cependant, le polypropylène reste l'un des meilleurs matériaux pour cet usage.