Le plastique

Ce qu’est un polymère, et pourquoi cela se sent sous les doigts

Du monomère à la macromolécule

Un polymère se construit comme un collier dont on répéterait indéfiniment la même perle. Cette perle est le monomère, une petite molécule capable de s’accrocher à ses voisines par une réaction en chaîne ou par condensation successive. L’éthylène donne le polyéthylène, le propylène donne le polypropylène, le chlorure de vinyle donne le polychlorure de vinyle, l’acide téréphtalique et l’éthylène glycol donnent le polyéthylène téréphtalate. La nature chimique du motif répété fixe d’emblée une grande partie des propriétés finales : un motif purement hydrocarboné donne une matière apolaire, cireuse au toucher, indifférente à l’eau ; un motif portant un chlore, un ester ou une fonction amide donne une matière plus polaire, plus rigide, souvent plus sensible à l’humidité et bien plus facile à coller.

La longueur du collier compte autant que la perle. Une molécule d’éthylène est un gaz ; assemblée par dizaines de milliers, elle donne un solide tenace dont on fait des bidons et des planches à découper. Ce passage du gaz au solide ne tient pas à une transformation chimique du motif mais à l’enchevêtrement des chaînes entre elles. Chaque macromolécule se replie, s’emmêle avec ses voisines, et le matériau résiste parce qu’il faut désenchevêtrer ce nœud pour le déformer. C’est aussi ce qui explique la viscosité considérable d’un polymère fondu, sans commune mesure avec celle d’un métal liquide, et l’énergie qu’il faut dépenser pour le forcer dans un moule.

Degré de polymérisation et masse molaire

Le nombre de motifs enchaînés porte un nom, le degré de polymérisation. Il ne vaut jamais une valeur unique : un lot industriel contient des chaînes courtes et des chaînes longues, et l’on décrit cette population par une masse molaire moyenne et par sa dispersion. Cette distribution n’est pas un détail de laboratoire, elle se lit dans l’usage. Les chaînes courtes coulent facilement et remplissent bien les empreintes fines, ce qui convient à l’injection de pièces détaillées ; les chaînes longues résistent mieux à la fissuration lente et au choc, ce qui convient aux tubes enterrés et aux réservoirs. Un même polyéthylène peut ainsi exister en grade très fluide et en grade très visqueux sans que rien ne les distingue à l’œil.

Cette réalité explique une déception fréquente en réparation ou en réemploi. Deux pièces marquées du même sigle peuvent avoir des comportements franchement différents, parce que le fabricant a choisi un grade adapté à son procédé. Un flacon soufflé, une caisse injectée et un tuyau extrudé en polyéthylène haute densité ne se soudent pas avec la même facilité et ne vieillissent pas au même rythme. Retenir le sigle est utile, mais le sigle ne dit ni la longueur des chaînes, ni les additifs, ni l’histoire thermique de la pièce, qui compte elle aussi puisque chaque passage à l’état fondu raccourcit un peu les chaînes.

Cristallinité, transition vitreuse et fusion

Les chaînes ne s’organisent pas toutes de la même façon. Lorsque le motif est simple et régulier, des portions de chaînes se rangent en zones ordonnées appelées cristallites, séparées par des régions désordonnées dites amorphes. On parle alors de polymère semi cristallin : polyéthylène, polypropylène, polyamide, polyoxyméthylène, polyéthylène téréphtalate quand on le laisse refroidir lentement. Ces zones ordonnées diffusent la lumière, ce qui donne l’aspect laiteux ou translucide caractéristique d’un bidon de lait ou d’une boîte alimentaire. À l’inverse, un motif encombrant ou irrégulier interdit tout rangement : le polystyrène, le polycarbonate, le poly(méthacrylate de méthyle) restent amorphes et peuvent être parfaitement transparents.

Deux températures gouvernent le comportement. La température de transition vitreuse marque le passage d’un état rigide et vitreux à un état souple et caoutchouteux dans les zones amorphes. En dessous, le matériau est dur et cassant ; au dessus, il devient déformable. La température de fusion, elle, n’existe que pour les zones cristallines et marque leur disparition. Un polymère amorphe ne fond donc pas au sens strict : il se ramollit progressivement, ce qui rend son thermoformage confortable puisque la fenêtre de travail est large. Un semi cristallin, au contraire, passe assez brutalement du solide au liquide visqueux, ce qui exige un contrôle de température plus serré au soudage.

Ces notions abstraites deviennent tangibles au quotidien. Un pare chocs supporte le froid parce que sa formulation place la transition vitreuse loin sous zéro ; une règle en polystyrène casse net à la moindre flexion parce que sa transition vitreuse se situe bien au dessus de la température ambiante, de l’ordre de 90 à 100 °C. La sensation de gras ou de cire sous le doigt signale presque toujours une polyoléfine, dont la surface apolaire n’accroche rien. Le toucher sec et dur, presque minéral, oriente vers un amorphe rigide. Ce vocabulaire suffit déjà à éviter les erreurs les plus coûteuses au moment de choisir une colle ou un mode de nettoyage.

Thermoplastiques, thermodurcissables, élastomères

Le thermoplastique, une mise en forme réversible

Dans un thermoplastique, les chaînes sont retenues les unes aux autres par des forces faibles et par leur seul enchevêtrement. Chauffer suffit à leur redonner de la mobilité : le matériau se ramollit, s’écoule sous pression, épouse la forme qu’on lui impose, puis se fige au refroidissement. Rien de tout cela n’est chimiquement irréversible, si bien que l’opération peut se répéter. C’est ce qui rend possible l’injection à grande cadence, l’extrusion continue et, en principe, le recyclage matière par refusion. La quasi totalité des emballages, des mobiliers de jardin, des tuyaux, des films et des pièces techniques courantes appartient à cette famille.

Cette réversibilité a un prix. Un thermoplastique se déforme quand il chauffe, flue lentement sous charge permanente, et perd de la tenue mécanique bien avant de fondre. Une étagère chargée qui s’incurve en quelques mois, une pièce de tableau de bord qui gondole au soleil, un raccord qui se desserre à l’eau chaude sont des manifestations du même phénomène de fluage. Par ailleurs, chaque refusion dégrade un peu la matière : les chaînes se coupent, la masse molaire baisse, la résistance au choc diminue. Le recyclage d’un thermoplastique n’est donc pas une boucle parfaite mais une cascade, que l’on ralentit en séparant bien les flux et en évitant les contaminations.

Le thermodurcissable, un réseau formé une fois pour toutes

Un thermodurcissable se met en forme à l’état liquide ou pâteux, puis durcit par une réaction chimique appelée réticulation, qui crée des liaisons covalentes entre les chaînes. Le résultat n’est plus un ensemble de molécules distinctes mais un réseau unique à l’échelle de la pièce. Chauffer ce réseau ne le fait pas fondre : il conserve sa forme jusqu’à ce que la chaleur casse les liaisons, c’est à dire jusqu’à la dégradation. Les résines époxy, les polyesters insaturés des stratifiés en fibre de verre, les phénoliques des poignées de casserole et des stratifiés décoratifs, les polyuréthanes rigides des mousses isolantes relèvent de cette logique.

Les avantages sont symétriques de ceux des thermoplastiques : stabilité dimensionnelle sous charge, tenue en température plus élevée, insensibilité relative aux solvants, excellente adhérence sur les renforts fibreux. Les inconvénients aussi. Une pièce ratée ne se recycle pas par refusion ; au mieux, on la broie pour en faire une charge inerte incorporée à une autre matière, ce qui constitue une valorisation et non un retour à la matière d’origine. La réparation, en revanche, est souvent plus simple qu’on ne le croit, puisqu’on répare un stratifié avec la chimie même qui l’a produit, en ponçant, en dégraissant et en stratifiant par dessus.

Les élastomères, un réseau lâche à mémoire de forme

Entre les deux se placent les élastomères, dont le réseau existe bel et bien mais reste très peu dense. Quelques ponts seulement relient de longues chaînes très mobiles, dont la température de transition vitreuse se situe loin sous la température ambiante. Étirer un joint, c’est déplier ces chaînes ; relâcher, c’est les laisser revenir à leur état enchevêtré le plus probable. La mémoire de forme des caoutchoucs vient de là, et non d’une élasticité comparable à celle d’un ressort métallique. Caoutchouc naturel, élastomères siliconés, nitrile des joints résistants aux huiles, éthylène propylène diène des joints de menuiserie appartiennent à cette catégorie.

Une nuance mérite d’être connue, car elle se rencontre partout dans l’objet courant. Les élastomères thermoplastiques imitent le caoutchouc sans être réticulés chimiquement : leur cohésion vient de petits domaines rigides dispersés dans une phase souple, qui se défont à chaud. C’est la matière des poignées bi matière, des semelles souples surmoulées et de nombreux joints d’appareils électroménagers. Elle se reconnaît à son toucher légèrement collant, à son adhérence sur un support rigide obtenue en une seule opération de moulage, et au fait qu’elle se ramollit franchement à la chaleur, contrairement à un joint de caoutchouc vulcanisé qui garde sa consistance jusqu’à sa dégradation.

Les résines courantes, une par une

Polyéthylène téréphtalate et polyéthylène haute densité

Le polyéthylène téréphtalate, marqué du code 1, est le polyester des bouteilles de boisson, des barquettes transparentes et des fibres textiles vendues sous le nom de polyester. Il se reconnaît à une transparence nette, à une surface dure qui se raye peu, à une paroi mince qui claque sèchement quand on la presse, et à une bouteille qui reprend sa forme. Sa masse volumique tourne autour de 1,38 g/cm³, ce qui le fait couler dans l’eau. Sa tenue au chaud reste modeste sous forme de bouteille soufflée non cristallisée : un rinçage à l’eau bouillante suffit à la rétracter. Le même polymère traité pour cristalliser, opaque et beige, supporte au contraire le four, ce qui explique les barquettes bicolores des plats préparés.

Le polyéthylène haute densité, code 2, est la matière des bidons de lessive, des bouteilles de lait opaques, des caisses, des tuyaux d’eau noirs et des planches à découper. Son aspect est laiteux plutôt que transparent, sa surface légèrement cireuse, et il flotte franchement puisque sa masse volumique se situe autour de 0,95 g/cm³. Sous le doigt, la paroi cède avec un bruit sourd et un blanchiment discret quand on la plie fort. Il supporte les détergents, les acides dilués et le froid sans devenir cassant, mais il se colle très mal et se déforme au dessus de 90 à 100 °C. La plupart des tuyaux enterrés et des réservoirs se réparent par soudage, jamais par collage.

Polychlorure de vinyle et polyéthylène basse densité

Le polychlorure de vinyle, code 3, mène une double vie. En version rigide, sans plastifiant, il donne les tubes d’évacuation gris, les profilés de fenêtre, les gouttières, les cartes plastiques ; il est dur, sonore, plus lourd que l’eau avec une masse volumique de l’ordre de 1,3 à 1,45 g/cm³, et il ramollit dès 70 à 80 °C. En version souple, chargé de plastifiants, il donne les nappes, les revêtements de sol, les gaines de câble, les bâches et les tuyaux d’arrosage. Cette différence tient à la formulation et non au polymère, ce qui explique qu’une même appellation recouvre des matières aussi dissemblables qu’une gouttière et une bouée.

Le polyéthylène basse densité, code 4, occupe le terrain des films souples : sacs, housses, film étirable, bouchons souples, tubes compressibles. Sa masse volumique voisine 0,92 g/cm³, il flotte, il s’étire longuement avant de rompre en blanchissant, et il se froisse sans bruit vif, à la différence d’un film de polypropylène qui craquelle. Il fond assez bas, vers 105 à 115 °C, ce qui le rend facile à souder par barre chauffante et explique la fermeture thermique des sachets. Comme tous les polyéthylènes, il oppose une surface apolaire à laquelle presque aucune colle ne s’accroche sans traitement préalable.

Polypropylène, polystyrène et polystyrène expansé

Le polypropylène, code 5, est probablement la résine la plus polyvalente de l’objet courant : boîtes alimentaires, bouchons vissés, mobilier de jardin, pare-chocs, corps de lave-linge, cordages, films alimentaires craquants. Il est le plus léger des plastiques usuels avec une masse volumique autour de 0,90 g/cm³, il flotte haut, et il tolère l’eau bouillante puisque sa fusion se situe vers 160 à 165 °C. Sa signature la plus fiable reste la charnière intégrée qui ne casse pas : les couvercles à charnière fine, pliés des milliers de fois, sont presque toujours en polypropylène. En contrepartie, il jaunit et se craquelle au soleil s’il n’est pas stabilisé, et il se colle aussi mal que le polyéthylène.

Le polystyrène, code 6, se présente sous deux visages. Compact, il donne les boîtiers transparents et cassants, les pots de yaourt, les couverts jetables rigides, les cintres ; il sonne clair, se raye facilement, casse net en laissant une arête blanche et se dissout dans de nombreux solvants. Expansé, sous forme de polystyrène expansé, il devient le matériau des emballages de protection, des glacières légères et des panneaux isolants, constitué à l’écrasante majorité d’air emprisonné dans des billes soudées. Les deux formes se déforment dès 80 à 90 °C, craignent l’acétone et l’essence, et supportent mal l’exposition prolongée au soleil, qui les fait jaunir et pulvériser.

La catégorie 7, celle qui contient tout le reste

Le code 7 ne désigne pas une résine mais un fourre tout. On y trouve d’abord l’acrylonitrile butadiène styrène, matière des coques d’appareils, des jouets de construction et des carters, reconnaissable à sa surface mate et satinée, à sa bonne résistance au choc et à sa facilité de collage. Le polycarbonate, très transparent et remarquablement résistant au choc, équipe les vitrages de sécurité, les verres optiques, les plaques alvéolaires et de nombreux boîtiers ; il tolère des températures nettement plus élevées, avec une transition vitreuse de l’ordre de 145 à 150 °C, mais il craint les alcalis, certains solvants et les nettoyants ammoniaqués.

Le poly(méthacrylate de méthyle), souvent appelé verre acrylique, offre la meilleure transparence et une tenue au soleil remarquable, mais il se raye et se fissure sous solvant ; il se ponce et se polit, ce qui permet de rattraper une surface abîmée. Le polyamide, connu comme nylon, sert aux engrenages, aux colliers de serrage, aux fibres textiles et aux pièces frottantes ; il absorbe l’humidité, ce qui modifie ses dimensions et sa souplesse selon la saison. Le polyoxyméthylène, dur, glissant et très stable dimensionnellement, équipe les mécanismes de précision. Le polytétrafluoroéthylène, enfin, cireux, très lourd pour un plastique avec environ 2,2 g/cm³, supporte des températures élevées et n’accepte aucune colle sans traitement chimique agressif.

Identifier une résine sans laboratoire

Commencer par le marquage et par l’aspect

Le premier réflexe consiste à chercher le code de résine, ce triangle de flèches numéroté de 1 à 7 moulé dans la matière, le plus souvent sous un fond de récipient, au dos d’un capot ou à l’intérieur d’un couvercle. Il est fréquemment accompagné du sigle abrégé de la résine, parfois d’une date de moulage et d’un numéro d’empreinte. Sur les pièces techniques, un marquage plus complet peut préciser la présence d’un renfort, par exemple une mention de fibre de verre et de son taux. Ce marquage identifie la matière, il ne dit rien de la qualité, ni de la recyclabilité effective dans une filière donnée, ni de l’aptitude au contact alimentaire.

Quand aucun marquage n’apparaît, l’aspect fournit déjà beaucoup. Une transparence parfaite exclut les semi cristallins et oriente vers un polystyrène, un acrylique, un polycarbonate ou un polyester amorphe. Un blanc laiteux translucide, qui laisse passer la lumière sans laisser voir les contours, signe presque toujours une polyoléfine. Une surface satinée, mate et un peu poudreuse au regard rasant évoque l’acrylonitrile butadiène styrène. Un aspect gras, où le doigt glisse et où la poussière n’adhère pas, désigne le polyéthylène, le polypropylène ou, dans les cas extrêmes de glissance, un fluoropolymère. L’observation sous une lumière rasante coûte quelques secondes et élimine souvent la moitié des hypothèses.

Rigidité, pliage, rayure

Le comportement mécanique affine le diagnostic. Plier une languette prélevée sur une zone cachée révèle beaucoup : un polyéthylène ou un polypropylène blanchit à l’endroit du pli sans rompre, un polystyrène casse immédiatement en laissant une cassure vitreuse, un acrylonitrile butadiène styrène plie en blanchissant puis résiste, un polycarbonate se plie à 180 degrés sans se rompre. Le bruit accompagne le geste : les amorphes rigides sonnent clair, les polyoléfines rendent un son mat. Cette combinaison du son et du pli est plus discriminante que chacun des deux indices pris séparément.

La rayure complète le tableau. En passant l’ongle puis la pointe d’un cutter sur une zone invisible, on distingue les surfaces dures qui résistent à l’ongle, comme le polyester et l’acrylique, des surfaces tendres qui marquent aussitôt, comme les polyéthylènes. Le copeau lui même parle : un copeau qui s’enroule en longs rubans souples oriente vers une polyoléfine ou un polyamide, un copeau qui part en poudre et en éclats oriente vers un polystyrène ou un acrylique. Sur les pièces transparentes, il vaut mieux réserver ce test à un bord caché, car une rayure sur un acrylique se rattrape par polissage, alors qu’une rayure profonde sur un polycarbonate revêtu détruit son traitement de surface.

Le test de flottaison, simple et fiable

La densité sépare nettement les familles usuelles, et l’eau du robinet suffit à la mesurer grossièrement. On prélève un petit éclat de matière, on l’immerge dans un verre d’eau additionnée d’une goutte de liquide vaisselle pour éliminer les bulles, et on observe. Un fragment qui remonte et flotte haut est un polyéthylène ou un polypropylène, dont la masse volumique se situe entre 0,90 et 0,97 g/cm³. Un fragment qui coule appartient au reste du monde des plastiques usuels, tous plus lourds que l’eau. Le test ne fonctionne que sur un fragment plein, exempt de mousse, de charge minérale et d’air emprisonné, faute de quoi une pièce expansée flotte quelle que soit sa résine.

Un affinement possible consiste à préparer un bain d’eau salée saturée, dont la densité approche 1,2, ou un bain d’alcool à brûler dilué, plus léger que l’eau. Le premier fait flotter des matières qui coulaient dans l’eau pure, comme le polystyrène compact autour de 1,05, et laisse couler le polyester à 1,38 et le polychlorure de vinyle rigide. Le second sépare le polypropylène du polyéthylène haute densité. Ces bains ne remplacent pas une analyse instrumentale et souffrent des charges minérales, qui alourdissent artificiellement une pièce ; ils suffisent néanmoins à trier un lot de pièces avant un essai de collage ou de soudage.

Odeur et fumée, en dernier recours

Le test de combustion est l’indice le plus riche et le plus dangereux. Chauffée à la flamme, une polyoléfine coule en gouttes claires, brûle avec une flamme bleutée à pointe jaune et sent la bougie ou la paraffine. Le polystyrène produit une flamme très fuligineuse, des filaments de suie et une odeur douceâtre reconnaissable. Le polyamide sent la corne brûlée et file en fibres. Le polychlorure de vinyle, lui, ne s’entretient pas de lui même : la flamme s’éteint dès qu’on la retire, la matière noircit et dégage une odeur piquante caractéristique des composés chlorés.

Cette richesse d’information ne justifie pas de brûler n’importe quoi. Les fumées de combustion incomplète contiennent des produits irritants et toxiques, en particulier avec les résines chlorées, les mousses polyuréthanes et les formulations retardatrices de flamme. Lorsqu’un autre indice permet de trancher, il faut le préférer. Quand le test s’impose vraiment, il porte sur un éclat minuscule, à l’extérieur, sur un support incombustible, sans jamais respirer volontairement la fumée et sans jamais toucher la matière fondue, qui adhère à la peau et prolonge la brûlure bien au delà du contact initial.

Additifs et formulations : pourquoi deux pièces en PVC ne se ressemblent pas

Les plastifiants, une matière dans la matière

Un plastifiant est une molécule de taille intermédiaire que l’on introduit entre les chaînes pour les écarter et faciliter leur glissement. Le résultat est une chute spectaculaire de la rigidité et un abaissement de la température de transition vitreuse, qui peut passer d’un domaine bien supérieur à l’ambiante à un domaine nettement inférieur. Le polychlorure de vinyle en fournit l’exemple canonique : le même polymère donne une gouttière rigide sans plastifiant et une nappe souple avec trente à quarante pour cent de plastifiant en masse. Cette proportion considérable d’additif explique qu’il soit vain de raisonner sur la seule identité chimique du polymère quand on parle de comportement mécanique.

Le plastifiant a le défaut de ses qualités : il n’est pas lié chimiquement au réseau et peut donc partir. Il migre vers la surface, s’évapore lentement, se dissout dans les graisses ou les solvants au contact, passe dans les matériaux adjacents. Un tapis de sol qui laisse une empreinte sur une peinture, un câble qui poisse, une reliure qui colle à une couverture voisine relèvent de ce mécanisme. À mesure que le plastifiant s’en va, la pièce se rigidifie, se rétracte et finit par craqueler. Les plastifiants employés ont beaucoup évolué, notamment sous la pression réglementaire européenne concernant certains phtalates, et la composition d’un article ancien ne peut pas être déduite de celle d’un article récent.

Charges, renforts et allègements

Les charges sont des matières solides dispersées dans le polymère, le plus souvent minérales. Le carbonate de calcium, le talc, la craie et la silice servent à réduire le coût, à augmenter la rigidité, à limiter le retrait au refroidissement et parfois à améliorer la stabilité dimensionnelle. Elles alourdissent la pièce, ce qui perturbe le test de flottaison, et modifient l’aspect en donnant une matité crayeuse. Une caisse de manutention chargée en carbonate sonne plus mat et casse plus sèchement qu’une caisse de même résine non chargée. Le noir de carbone, charge à double emploi, colore et protège efficacement des ultraviolets, ce qui explique la couleur des tuyaux d’irrigation et des gaines extérieures.

Les renforts fibreux jouent dans une autre catégorie. Quelques dizaines de pour cent de fibres de verre courtes transforment un polyamide souple en pièce structurelle rigide, capable de porter des efforts et de tenir des cotes serrées. Le prix à payer est une perte importante de résistance au choc, une anisotropie marquée puisque les fibres s’orientent dans le sens de l’écoulement, et une surface rugueuse où les fibres affleurent. Ces pièces se reconnaissent au toucher légèrement râpeux, à une cassure qui laisse voir des filaments blancs, et à un usinage qui émousse rapidement les outils. Elles ne se soudent pas comme leur résine de base et se réparent presque toujours par collage structurel plutôt que par apport de matière fondue.

Stabilisants, antioxydants et retardateurs de flamme

Un polymère nu vieillit vite au soleil et à la chaleur. Les stabilisants ultraviolets répondent à ce problème selon deux logiques complémentaires : absorber le rayonnement avant qu’il n’atteigne les chaînes, ou piéger les radicaux libres formés par la photo oxydation. Les antioxydants, eux, protègent surtout pendant la mise en œuvre, quand la matière passe plusieurs minutes à l’état fondu sous cisaillement. Les stabilisants thermiques sont indispensables au polychlorure de vinyle, qui se dégrade en libérant du chlorure d’hydrogène dès qu’il chauffe trop, réaction auto entretenue qui noircit la matière et attaque les outils. Sans ces additifs, l’essentiel des objets courants ne pourrait tout simplement pas être fabriqué.

Les retardateurs de flamme forment une famille à part, imposée par les exigences de sécurité incendie sur les matériels électriques, les mobiliers collectifs et certains textiles techniques. Ils agissent en phase gazeuse ou en formant une couche isolante à la surface. Leur présence change trois choses pour qui manipule la matière : elle rend le test de combustion trompeur, elle complique le recyclage puisque ces flux doivent être séparés, et elle justifie une prudence particulière avec les fumées. Les carters d’appareils électroniques et les mousses d’ameublement anciennes entrent dans cette catégorie ; il vaut mieux les considérer comme des matières à ne jamais brûler, même à titre d’essai.

Colorants, pigments et l’illusion du sigle

La coloration se fait soit par colorants solubles, qui laissent la transparence intacte, soit par pigments dispersés, qui opacifient. Le dioxyde de titane blanchit et opacifie tout en filtrant une partie du rayonnement ; les pigments organiques offrent des teintes vives mais résistent inégalement à la lumière, ce qui explique que les rouges et les jaunes de mobilier extérieur passent souvent avant les autres. Un même flacon peut recevoir un mélange maître différent selon le marché visé, sans que rien ne change dans la résine. La couleur n’est donc pas un indice fiable de la nature du polymère, sauf dans quelques cas de convention professionnelle solidement établis.

De tout cela découle une conclusion pratique qui déjoue beaucoup d’attentes. Deux objets portant le même sigle peuvent différer par la longueur des chaînes, le taux de charge, la nature du plastifiant, le paquet de stabilisants et la présence de renforts ; ils n’auront ni la même durée de vie au soleil, ni la même réaction à un solvant, ni la même aptitude au soudage. Avant d’engager une réparation ou un nettoyage sur une pièce visible, l’essai sur une zone cachée reste la seule méthode qui tienne compte de la formulation réelle. Cette précaution coûte quelques minutes et évite des dégâts irréversibles sur des pièces souvent introuvables en pièce détachée.

Les procédés de transformation et leurs traces sur la pièce

L’injection, reine des formes complexes

L’injection consiste à fondre des granulés dans un fourreau chauffé, à les homogénéiser au moyen d’une vis sans fin, puis à forcer cette matière visqueuse dans un moule fermé sous très forte pression. Le moule, refroidi par circulation d’eau, fige la pièce en quelques secondes à quelques dizaines de secondes selon l’épaisseur, avant que des éjecteurs ne la chassent. Ce procédé permet des formes tridimensionnelles complexes, des nervures, des filetages, des clips, des inserts métalliques et des tolérances serrées. Il impose en contrepartie un outillage coûteux et long à réaliser, ce qui le réserve aux séries importantes et explique la standardisation des pièces plastiques du commerce.

La pièce injectée garde des signatures reconnaissables. Le seuil d’injection, point par lequel la matière est entrée, laisse une petite pastille, un point de rupture ou une trace circulaire, souvent sous un fond ou derrière une face cachée. Les éjecteurs impriment des cercles légèrement en relief ou en creux, disposés symétriquement. La ligne de joint du moule dessine un fin liseré tout autour de la pièce, parfois accompagné d’une bavure. On observe aussi des lignes de soudure, marques mates là où deux fronts de matière se sont rejoints après avoir contourné un trou, et des retassures, ces légers creux qui apparaissent en vis à vis d’une nervure épaisse. Ces indices renseignent sur les zones fragiles, car une ligne de soudure est toujours moins résistante que le reste.

Extrusion, soufflage et calandrage

L’extrusion produit en continu des profils de section constante en poussant la matière fondue à travers une filière : tubes, joncs, profilés de fenêtre, gaines, films tubulaires, plaques. La pièce sort ensuite dans un conformateur et un bac de refroidissement. On la reconnaît à l’absence totale de seuil d’injection, à une section rigoureusement identique sur toute la longueur, et fréquemment à un marquage imprimé en continu portant diamètre, résine et date. Un tube extrudé se coupe n’importe où sans que rien ne change, contrairement à une pièce injectée dont chaque zone a son histoire thermique.

L’extrusion soufflage dérive du procédé précédent : une paraison, tube de matière encore chaude, est enfermée dans un moule en deux parties, puis gonflée par de l’air comprimé jusqu’à plaquer la matière contre les parois. Bidons, flacons, jerricans et réservoirs en viennent. La signature est nette : ligne de joint qui traverse le fond en une soudure aplatie, épaisseur variable selon les zones, col souvent ébavuré. L’injection soufflage, plus précise, sert aux bouteilles de boisson et laisse au contraire un point d’injection net au centre du fond. Le calandrage, enfin, écrase la matière entre des cylindres chauffants pour produire des films et des feuilles larges, revêtements de sol ou nappes, reconnaissables à leur épaisseur très régulière et à leur aspect parfois légèrement satiné dans un sens.

Thermoformage et rotomoulage

Le thermoformage part d’une plaque ou d’un film déjà fabriqué, le chauffe jusqu’à l’état caoutchouteux, puis l’applique sur un moule par dépression ou par pression d’air. C’est la technique des barquettes, des blisters, des cuves de réfrigérateur, des baignoires acryliques et de nombreux capots. L’outillage se limite souvent à un moule simple face, ce qui rend le procédé abordable en petite série et accessible en atelier. La pièce trahit son origine par une épaisseur qui diminue là où la matière s’est étirée, typiquement dans les angles profonds, par des bords découpés après formage, et par l’absence de tout détail sur la face non moulée.

Le rotomoulage suit une logique inverse : on introduit une poudre de polymère dans un moule creux, on chauffe l’ensemble en le faisant tourner lentement sur deux axes, et la poudre fond progressivement en tapissant la paroi. Le procédé donne des corps creux fermés de grande taille, cuves, bacs, kayaks, mobilier urbain, avec une épaisseur relativement uniforme et sans ligne de soudure interne. Les pièces rotomoulées se reconnaissent à leurs angles généreusement arrondis, à leur surface intérieure légèrement granuleuse et parfois cireuse, et à l’absence de seuil d’injection. Le polyéthylène domine largement ce procédé, ce qui oriente d’emblée le diagnostic de résine pour ce type d’objet.

Le dépôt de filament et la lecture des indices

L’impression tridimensionnelle par dépôt de filament fondu construit la pièce couche après couche, en déposant un cordon de matière extrudée par une buse mobile. La signature visuelle ne trompe pas : stries horizontales régulières correspondant à la hauteur de couche, remplissage interne partiel visible sur une cassure, supports arrachés laissant des traces rugueuses. La résistance dépend fortement de la direction, puisque l’adhésion entre couches est toujours plus faible que la cohésion à l’intérieur d’une couche : une pièce imprimée casse presque toujours net selon un plan de couche. Cette anisotropie doit être prise en compte avant de confier un effort à une pièce imprimée.

Reconnaître le procédé n’est pas un jeu d’érudit, c’est un préalable à toute intervention. Une pièce injectée en polypropylène se soude bien mais ne se colle pas ; une plaque thermoformée peut être reformée localement au décapeur thermique ; un corps creux rotomoulé accepte une réparation par soudage au fil du même polymère ; une pièce imprimée se répare volontiers à la colle époxy après ponçage, mais se refuse à toute reprise fine tant que ses couches restent visibles. Croiser l’identification de la résine et celle du procédé donne presque toujours la bonne stratégie de réparation, et écarte celles qui feraient perdre du temps.

Coller, souder et réparer le plastique

Pourquoi le polyéthylène, le polypropylène et le polytétrafluoroéthylène se collent mal

Une colle ne tient que si elle mouille correctement la surface, c’est à dire si elle s’y étale au lieu de se rétracter en gouttes. Ce comportement dépend de l’énergie de surface du support : élevée, elle attire le liquide et favorise l’étalement ; basse, elle le repousse. Les polyoléfines et les fluoropolymères présentent des surfaces purement apolaires, dépourvues de groupes chimiques capables d’interagir avec l’adhésif, et leur énergie de surface compte parmi les plus faibles du monde des matériaux courants. Une goutte de colle y perle exactement comme une goutte d’eau sur une bougie. Ce n’est pas un problème de qualité de colle mais une incompatibilité physique de surface, que la publicité de certains produits laisse parfois oublier.

Trois voies contournent l’obstacle. La première consiste à modifier la surface, par flammage rapide, par traitement électrique de type effluvage ou par application d’un primaire d’accroche spécifique aux polyoléfines, généralement fourni avec les colles dites structurales pour plastiques difficiles. La deuxième consiste à renoncer à la colle et à souder, puisque la matière fondue adhère parfaitement à elle même. La troisième consiste à assembler mécaniquement, par vis, rivets, clips ou serre câbles, ce qui reste souvent la solution la plus durable sur un bidon ou une caisse. Pour le polytétrafluoroéthylène, seul un traitement chimique agressif rend la surface collable, opération qui n’a pas sa place dans un atelier domestique.

Les familles de colles et leur domaine réel

Les colles cyanoacrylates polymérisent en présence de traces d’humidité et donnent une prise très rapide sur les surfaces polaires bien ajustées. Elles conviennent au polystyrène, à l’acrylonitrile butadiène styrène, au polycarbonate en petites surfaces, au poly(méthacrylate de méthyle) et à de nombreux composites, mais elles supportent mal le pelage, les chocs et le comblement de jeu. Leur emploi sur des pièces transparentes réserve une mauvaise surprise, le blanchiment par condensation des vapeurs autour du joint. Les versions chargées d’élastomère améliorent la tenue au choc ; les activateurs accélèrent la prise au prix d’une résistance finale plus faible.

Les colles époxy bicomposantes constituent la solution structurale de référence. Elles comblent les jeux, résistent au pelage bien mieux que les cyanoacrylates, tolèrent l’humidité et la chaleur modérée, et se prêtent au renfort par un tissu de verre pour reconstituer une zone manquante. Leur efficacité dépend entièrement de la préparation : ponçage au grain moyen pour créer un ancrage mécanique, dépoussiérage, dégraissage à l’alcool isopropylique quand la résine le tolère. Les colles solvants, elles, ne collent pas au sens strict : elles dissolvent superficiellement les deux faces, qui se ressoudent en séchant. C’est le principe des colles pour polychlorure de vinyle rigide et des adhésifs pour maquettes en polystyrène, qui produisent un joint aussi solide que la matière à condition que l’ajustement soit serré.

Souder au fil, à l’air chaud, agrafer à chaud

Le soudage des thermoplastiques suit un principe simple : porter les deux bords à l’état pâteux et les presser l’un contre l’autre, avec ou sans apport. Le soudage à l’air chaud utilise un pistolet muni d’une buse et un fil d’apport de même résine, que l’on dépose dans un chanfrein en V préparé au cutter ou à la fraise. La règle absolue est l’identité de matière : un fil de polypropylène ne se soude pas sur du polyéthylène. La température se règle par essais successifs sur une chute, car une matière surchauffée brunit, mousse et perd sa résistance, tandis qu’une matière insuffisamment chaude donne un cordon qui se décolle au premier effort.

Deux techniques complètent l’arsenal du réparateur. L’agrafage à chaud consiste à enfoncer une agrafe métallique préchauffée en travers d’une fissure, où elle reste noyée dans la matière refroidie ; la méthode est rapide, très efficace sur les pièces automobiles en polypropylène, et elle demande d’être complétée par un cordon de soudure ou un mastic pour retrouver l’étanchéité. La technique dite du fer à souder consiste à malaxer les bords fondus en incorporant une toile de renfort, souvent une gaze de verre ou une agrafe déployée, ce qui donne à la réparation une âme résistante. Sur les réservoirs et les pièces ayant contenu des liquides inflammables, ces méthodes sont à proscrire tant que le contenant n’a pas été rincé, dégazé et jugé sûr.

Poncer et polir les pièces transparentes

Une rayure sur une pièce transparente n’est presque jamais irrémédiable si la matière est du poly(méthacrylate de méthyle). Le principe consiste à niveler progressivement la surface au papier abrasif à l’eau, en montant par paliers de grain sans en sauter, typiquement de 400 à 2000, puis à restituer le brillant avec une pâte à polir fine appliquée au chiffon doux ou au disque de mousse à faible vitesse. Chaque palier doit effacer entièrement les stries du précédent, ce que l’on vérifie en croisant le sens de ponçage. La patience remplace ici la force : chauffer la surface en polissant trop vite provoque des marbrures irréversibles.

Le polycarbonate demande une approche différente. Il se raye plus facilement que l’acrylique et reçoit très souvent un traitement de surface anti rayures ou anti buée que le ponçage détruit définitivement, sans possibilité de le reconstituer. Sur ces pièces, mieux vaut se limiter à un nettoyage doux et accepter les marques. Les vitrages et écrans dont on ignore la nature méritent un essai préalable en zone cachée, puisque rien ne distingue à l’œil nu un acrylique d’un polycarbonate revêtu. Un indice utile subsiste néanmoins : le polycarbonate encaisse un choc de marteau sans se briser, tandis que l’acrylique éclate en morceaux à arêtes vives.

Vieillissement, nettoyage et rénovation raisonnable

Photo oxydation, jaunissement et farinage

Le soleil dégrade les polymères par un mécanisme bien identifié. Le rayonnement ultraviolet apporte assez d’énergie pour rompre certaines liaisons de la chaîne, ce qui engendre des radicaux libres ; ces radicaux réagissent avec l’oxygène de l’air et propagent la dégradation de proche en proche. On appelle photo oxydation cet enchaînement, qui coupe les chaînes, réduit la masse molaire et crée des groupes chimiques colorés. Les effets visibles apparaissent dans un ordre assez constant : perte de brillant, jaunissement, apparition d’un voile blanchâtre, puis farinage, cette poudre qui reste sur le doigt quand on frotte un salon de jardin exposé depuis plusieurs saisons.

Toutes les résines ne sont pas égales devant ce processus. Le poly(méthacrylate de méthyle) traverse les décennies sans jaunir notablement, ce qui explique sa présence en signalétique extérieure et en vitrage de véranda. Le polycarbonate non protégé jaunit et devient cassant, raison pour laquelle les plaques destinées à l’extérieur portent une couche coextrudée anti ultraviolets, avec un sens de pose à respecter impérativement. Le polypropylène non stabilisé se craquelle en quelques saisons. Le polyéthylène chargé de noir de carbone résiste au contraire remarquablement, ce qui n’a rien d’un hasard puisque cette charge absorbe le rayonnement avant qu’il n’atteigne le polymère. La couleur noire des tuyaux extérieurs est une décision technique, pas un choix esthétique.

Fissuration sous contrainte, migration et blanchiment

La pathologie la plus déroutante porte un nom précis : la fissuration sous contrainte en milieu actif. Une pièce parfaitement saine, mise sous tension mécanique même modérée, se couvre de microfissures au contact d’un liquide qui ne l’attaque pourtant pas chimiquement. Un boîtier en acrylonitrile butadiène styrène nettoyé à l’alcool autour d’une vis serrée, un capot en polycarbonate essuyé au produit à vitres ammoniaqué, un raccord en polystyrène en contact avec une graisse alimentaire fournissent des exemples quotidiens. Les fissures partent des zones de contrainte résiduelle, souvent près des seuils d’injection, des inserts et des lignes de soudure, et progressent lentement jusqu’à la rupture. Le lien de cause à effet passe inaperçu parce que la casse survient des semaines après le nettoyage.

La migration de plastifiant et le blanchiment complètent le tableau. Une gaine souple qui poisse, une bâche qui devient raide, un revêtement de sol qui rétrécit aux joints signalent un départ de plastifiant, irréversible et non réparable par un produit du commerce. Le blanchiment, lui, provient soit d’une déformation plastique qui a créé des microcavités diffusant la lumière, comme sur un pli de polypropylène, soit d’une exsudation d’additif remontant à la surface. Ce voile blanc s’essuie parfois, mais il revient dès que la migration se poursuit. Les rayures, enfin, sont rarement graves sur une pièce opaque et toujours visibles sur une pièce transparente, où elles diffusent la lumière et donnent une impression de saleté que le nettoyage ne corrige jamais.

Ce qu’il ne faut pas mettre sur un plastique

L’acétone attaque violemment le polystyrène, l’acrylonitrile butadiène styrène, l’acrylique et le polycarbonate ; elle dissout, ramollit et laisse une surface irrécupérable en quelques secondes. Elle reste sans effet sur les polyoléfines et le polytétrafluoroéthylène, ce qui en fait paradoxalement un outil de diagnostic sur une zone cachée. Les alcools, réputés inoffensifs, provoquent des fissurations sur le polycarbonate et sur de nombreux styréniques dès que la pièce est sous contrainte. Les nettoyants ammoniaqués, très répandus pour les vitres, ne conviennent pas aux plastiques transparents. Les abrasifs de type crème à récurer rayent définitivement les surfaces molles et transforment un léger voile en surface mate.

La méthode sûre tient en peu de choses. De l’eau tiède additionnée d’un détergent neutre, un chiffon microfibre propre et non chargé de poussière abrasive, un rinçage et un essuyage suffisent à l’écrasante majorité des situations. Sur les surfaces transparentes, on rince abondamment avant d’essuyer, car le grain de sable pris dans le chiffon fait plus de dégâts que la saleté qu’on voulait retirer. Tout produit inconnu se teste sur une zone invisible, en laissant agir plus longtemps que prévu et en revenant vérifier le lendemain, puisque certaines attaques ne se révèlent qu’après séchage. Cette discipline de l’essai préalable vaut plus que n’importe quelle recette universelle.

Rénover sans aggraver

Rénover un plastique consiste presque toujours à retirer une couche superficielle dégradée plutôt qu’à ajouter un produit miracle. Sur un pare chocs ou une pièce extérieure farinante, un lavage dégraissant suivi d’un ponçage très fin et d’un rinçage retire la poudre d’oxydation et rend une surface homogène, sur laquelle un produit nourrissant ou une peinture adaptée aux plastiques peut ensuite tenir. Sur les optiques de phare en polycarbonate, les procédés de rénovation par ponçage progressif redonnent de la transparence, mais ils suppriment le vernis d’origine ; sans application d’un vernis de remplacement, le jaunissement revient plus vite qu’avant. Ce compromis mérite d’être connu avant de commencer.

Certaines dégradations n’ont pas de remède raisonnable. Une matière devenue cassante par perte de plastifiant ou par coupure de chaînes ne se régénère pas ; les produits qui promettent de nourrir le plastique déposent au mieux un film gras temporaire. Une fissuration sous contrainte déjà propagée continue de progresser même après nettoyage, et la pièce doit être soulagée de sa contrainte ou remplacée. Un thermoformage déformé par la chaleur peut parfois être reformé au décapeur thermique à basse température, sur un gabarit, mais l’opération réussit mieux sur les amorphes que sur les semi cristallins. Savoir renoncer et chercher une pièce de rechange fait partie de la méthode, surtout sur les éléments qui assurent une fonction de sécurité.

Contact alimentaire, tri et recyclage réel

La logique du contact alimentaire et son pictogramme

Un plastique n’est pas apte au contact alimentaire par nature, il l’est par déclaration du fabricant pour un usage donné. Le symbole du verre et de la fourchette signale que le matériau a été évalué pour ce contact ; il s’accompagne fréquemment de pictogrammes de conditions d’emploi, flocon pour la congélation, ondes pour le four à micro ondes, verres empilés et jets d’eau pour le lave vaisselle. La logique sous jacente est celle de la migration : on cherche à limiter le passage de substances du contenant vers l’aliment, sachant que ce passage dépend de la nature de l’aliment, de la température et de la durée. Un même pot convient à un yaourt froid et pas à une sauce chaude et grasse.

Cette dépendance aux conditions explique bien des malentendus. Les matières grasses et les liquides acides extraient davantage que l’eau ; la chaleur accélère tout ; le temps de contact compte autant que la température. Un récipient déclaré apte au contact alimentaire pour une durée courte ne l’est pas nécessairement pour un stockage de plusieurs mois. Les emballages ayant contenu autre chose que des aliments ne doivent pas être réemployés pour en contenir, quelle que soit la qualité du rinçage, car les additifs et les résidus se logent dans la matière. La reconversion d’un bidon industriel en réservoir d’eau potable relève de cette erreur courante et parfois lourde de conséquences.

Lave vaisselle, micro ondes et chaleur

Le lave vaisselle combine trois agressions : une température qui monte souvent au dessus de 60 °C, un détergent fortement alcalin et un séchage par chaleur. Le polypropylène supporte bien cet ensemble, ce qui explique sa domination sur les boîtes réutilisables et les couvercles. Le polycarbonate résiste à la température mais souffre de l’alcalinité, qui attaque ses fonctions ester et provoque à la longue une opacification et une fragilisation. Le polystyrène se déforme dès le premier cycle. Le polyéthylène téréphtalate des bouteilles se rétracte. Les pièces placées dans le panier inférieur reçoivent davantage de chaleur et se déforment plus vite que celles du panier supérieur.

Le four à micro ondes pose un problème différent. Les ondes chauffent l’aliment, pas le contenant, mais la chaleur de l’aliment se transmet aussitôt à la paroi ; une sauce grasse peut localement dépasser largement 100 °C et déformer une boîte pourtant déclarée compatible. Les barquettes de plats préparés en polyester cristallisé sont conçues pour le four et se distinguent des barquettes transparentes qui ne le sont pas. Le film étirable ne doit pas toucher la surface de l’aliment chaud. Il vaut mieux réchauffer dans un contenant en verre ou en céramique quand le doute existe, et réserver les boîtes plastiques au stockage au froid et au transport, usage pour lequel elles conviennent parfaitement.

Ce qui se recycle vraiment et ce qui se décycle

Le recyclage mécanique consiste à broyer, laver, sécher et refondre la matière pour produire des granulés. Il fonctionne d’autant mieux que le flux est pur, monomatière, non coloré et peu souillé. Deux flux se recyclent bien à l’échelle industrielle : les bouteilles en polyéthylène téréphtalate transparent et les flacons en polyéthylène haute densité, tous deux collectés en grande quantité et faciles à séparer. Un troisième, le polypropylène des bouchons et des pots, progresse. Pour ces matières, il existe une véritable boucle : bouteille vers bouteille, flacon vers flacon, à condition que la qualité de collecte suive et que les additifs soient compatibles.

Ailleurs, on parle plus justement de décyclage. Les mélanges de résines, les pièces colorées et les emballages souillés donnent une matière hétérogène, dont la seule débouché raisonnable se situe dans des produits peu exigeants : mobilier urbain, piquets, palettes, plaques techniques. Cette valorisation a du sens, elle évite l’extraction de matière neuve, mais elle ne referme pas la boucle puisque le produit obtenu ne redeviendra pas un emballage. Les complexes multicouches constituent le cas le plus difficile : un sachet composé d’un film polyester, d’une couche d’aluminium et d’un film polyéthylène combine trois matériaux inséparables mécaniquement, ce qui interdit tout recyclage matière classique. Leur légèreté est un avantage environnemental au transport et un handicap en fin de vie.

Consignes de tri, faux amis et réemploi

Les consignes de tri ont été simplifiées dans une large part du territoire français, l’extension des consignes permettant de déposer dans le bac de tri l’ensemble des emballages ménagers, y compris les films, les pots et les barquettes. Cette simplification ne signifie pas que tout sera recyclé : elle signifie que tout sera trié en centre, puis orienté vers la filière existante ou vers la valorisation. Les consignes locales continuent de varier, et c’est la collectivité qui fait autorité. La règle de l’emballage seul reste valable partout : ne pas imbriquer les emballages les uns dans les autres, ne pas les mettre en sac fermé, ne pas les laver mais simplement les vider.

Les faux amis du bac de tri méritent d’être connus, car ils coûtent cher aux centres. Les objets en plastique qui ne sont pas des emballages, jouets, seaux, cintres, brosses à dents, tuyaux, mobilier, ne relèvent pas de la collecte des emballages et se déposent en déchèterie. Le polystyrène expansé, très volumineux et peu dense, suit des règles locales variables. Les pots de peinture et les bidons de produits chimiques relèvent des déchets dangereux. Les capsules et bouchons se laissent volontiers vissés sur leur contenant vide, ce qui évite qu’ils passent au travers des cribles. Avant le tri, le réemploi reste la voie la plus efficace : une boîte alimentaire en polypropylène qui sert dix ans économise davantage de matière que dix boîtes recyclées, et la réparation d’une pièce plastique évite la production d’une pièce neuve dont le moulage a mobilisé un outillage entier.