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Innovation Review

La grande percée du plastique

[Article du 12/05/2017]

Concurrencé par l’essor des composites ou ramené au rang de simple matière première par l’impression 3D, le plastique n’en est pas moins l’objet d’innovations majeures. Plus résistant, plus performant, voire « fonctionnalisé », ce matériau a réussi à faire évoluer ses fonctions pour devenir essentiel dans des secteurs comme l’industrie, l’électronique ou la santé.

La grande percée du plastique

La grande percée du plastique

Légende : Le plastique à illusion métal fait florès dans l’industrie du luxe. (© Materiautech®)

Décrié pour son manque de solidité et son impact sur l’environnement, le plastique a vu ses propriétés s’améliorer au fil du temps pour trouver de nouvelles applications. « C’est un matériau qui offre une grande liberté de conception et d’assemblage, pour la fabrication de pièces en surmoulage par exemple, fait valoir Sébastien Moussard, ingénieur matériaux chez Matériautech et Allizé-Plasturgie. Par ailleurs, son process de transformation est moins énergivore que celui du verre ou du métal. C’est un matériau plus léger, plus coloré, qui offre de plus grandes possibilités en termes de design. »

Plastiques à haute résistance
L’allègement des produits est l’un des grands vecteurs d’innovation pour ce matériau. En témoigne l’emploi grandissant de pièces plastiques à la place du métal dans des secteurs comme l’électronique, le BTP ou l’automobile. « Il y a de plus en plus de plastique dans les véhicules », confirme Bertrand Fillon, directeur général à la recherche du Centre technique industriel Innovation, plasturgie, composites (IPC). Dans une automobile, le plastique peut avantageusement remplacer certaines pièces métalliques, comme le hayon du coffre. Mais pas n’importe quel plastique : un matériau rendu plus résistant grâce à l’incorporation de charges, comme des fibres de verre. C’est ainsi que Plastic Omnium a lancé le premier hayon hybride composite et thermoplastique pour la Peugeot 508 SW. L’utilisation de ce plastique « haute performance » à la place du métal permet d’alléger les véhicules et de réduire l’impact environnemental. Par ailleurs, les pièces en plastique ne risquent pas la corrosion, contrairement au métal. Une innovation qui a permis à la firme SHW Automotive de commercialiser une pompe à huile régulant la distribution en fonction des besoins, fonctionnant grâce à un plastique ultra-résistant fabriqué par le groupe allemand BASF ; ce plastique supporte également les températures élevées.
L’apparition des plastiques à haute résistance thermique a aussi révolutionné le champ d’application de ce matériau. Ont été développés des polymères résistant à des températures allant jusqu’à 310 °C en continu, comme le polyétheréthercétone (PEEK). « Il s’agit souvent de plastiques modifiés auxquels on va ajouter des agents ignifugés, explique Sébastien Moussard. On les utilise lorsqu’on ne veut pas que la pièce s’enflamme, par exemple sur des interrupteurs ou dans des boîtiers électriques. » Ces plastiques à haute performance peuvent aussi se substituer au métal dans des objets de consommation usuels : la firme Tupperware, par exemple, propose des plats en plastique qui passent au four. « Il existe aussi des plastiques à conduction thermique, auxquels on rajoute des charges céramiques ou métalliques pour les rendre conducteurs lorsqu’on a besoin de matériaux qui dissipent la chaleur, ajoute l’ingénieur. Dans les LED, par exemple, le plastique remplace les pièces en aluminium. »
Sur un plan plus esthétique, le plastique à illusion métal fait florès dans l’industrie du luxe. « Souvent, on associe le métal à du haut de gamme par rapport au plastique qui peut faire “cheap“, explique Sébastien Moussard. Mais il est possible de lui rajouter des charges pour le rendre plus dense, au niveau des couvercles de cosmétiques par exemple, ce qui en augmente la valeur perçue au toucher. »

❚ Le défi environnemental
L’industrie plastique doit également innover pour répondre au défi environnemental. Deux voies s’ouvrent : celle du recyclage des déchets plastiques, qui représente déjà en Europe plus de 1 million de tonnes par an, mais aussi celle des plastiques biosourcés, conçus à partir de matières renouvelables comme le maïs ou la pomme de terre. Toutefois, ce matériau reste un marché de niche : l’emballage concentre 90 % de sa production. « Comme le prix du pétrole est redescendu, le plastique biosourcé a du mal à se positionner du point de vue prix », explique Bertrand Fillon. Par ailleurs, « tous les plastiques biosourcés ne sont pas biodégradables », prévient Hervé Guerry, gérant de Créastuce, un bureau d’étude et de conception de produits plastiques éco-conçus. Des marchés commencent toutefois à s’ouvrir, comme celui des sacs et couverts en plastique. « Les plastiques biodégradables peuvent également être utilisés dans l’agriculture, dans des toiles de paillage par exemple », ajoute Hervé Guerry. Au demeurant, un projet baptisé 2Bimulch et piloté par le groupe Barbier, labellisé par le pôle de compétitivité Axelera, en Haute-Loire, vise à mettre au point un film de paillage biodégradable et bio-assimilable. Ce projet a été distingué en avril dans le cadre du 23e appel à projet du Fonds unique interministériel (FUI).

Plastiques intelligents
A l’avenir, « on va de plus en plus vers des plastiques dits intelligents », indique Bertrand Fillon. Les pièces plastiques peuvent intégrer de plus en plus de fonctions, à travers la plastronique notamment. « Cette technique consiste à imprimer les pistes conductrices et à déposer directement les composants sur les pièces plastiques », explique Sébastien Moussard. Se débarrasser ainsi des cartes électroniques permet de réduire l’encombrement et d’augmenter le nombre de fonctionnalités possibles, au niveau des pavés tactiles par exemple. Des constructeurs comme BMW utilisent cette technologie pour les tableaux de bord des véhicules.
Un plastique qui véhicule de la lumière : une innovation rendue possible grâce à la technologie OLED (pour « diode électroluminescente organique »), qui ouvre la voie à de multiples applications. Fonctionnant sur le principe d’un empilement de couches de polymères organiques semi-conducteurs, cette innovation permet de créer des écrans extra-plats, voire flexibles. A la pointe dans ce domaine, LG propose toute une gamme de téléviseurs utilisant cette technologie. La société a également a conçu le premier écran flexible pour smartphone, capable de plier sans casser.
Dans un autre domaine, « en intégrant certains marqueurs au sein des plastiques, il est possible de leur donner des propriétés permettant la traçabilité et la sécurisation des produits », indique Sébastien Moussard. Ces marqueurs peuvent prendre la forme de poudres micrométriques qui émettent de la couleur sous UV, par exemple. « Cette technologie commence à se mettre en place, dans l’industrie pharmaceutique notamment », ajoute l’ingénieur matériaux. Merck Pharma l’utiliserait ainsi dans l’emballage de ses médicaments pour lutter contre la contrefaçon.
La conception de plastiques à mémoire de forme ou autoréparables offre également des perspectives prometteuses. « On en est encore au stade du développement dans le domaine médical », indique Sébastien Moussard. Ainsi, des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont développé un plastique capable de s’autoréparer sous l’effet de la chaleur. Les plastiques autoréparables ouvrent également la voie à des utilisations dans l’électronique ou le BTP : dans le cas d’une canalisation percée, le matériau pourrait se reconstituer de lui-même. Les plastiques à mémoire de forme ont déjà trouvé leur application : la société Sodilor (groupe Signature) propose ainsi des bornes et potelets en polyuréthane qui retrouvent leur forme initiale lorsqu’ils subissent l’impact d’un véhicule.
Enfin, difficile d’évoquer les innovations en plasturgie sans aborder l’impression 3D. La fabrication additive, qui permet de créer une pièce par empilement de couches plastiques sans avoir à utiliser d’outillages, est en train de révolutionner la production. « Ce procédé permet notamment de créer des implants sur mesure dans des matériaux biocompatibles comme le PEEK », fait valoir Bertrand Fillon. Serait-ce là le principal champ d’application futur du plastique ? « C’est l’une des voies, reconnaît-il, mais on a vu apparaître tellement d’autres fonctionnalités possibles : des pastiques antibactériens, hydrophobes, photoluminescents… On n’en n’est qu’au début. »

Catherine Quignon

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