Polychlorure de vinyle

Pour les articles homonymes, voir PVC.

Polychlorure de vinyle
poly(chlorure de vinyle)
Général
Synonymes	PVC
No CAS	9002-86-2
PubChem	6338
SMILES	C([C@@H](Cl)*)* PubChem, Vue 3D
InChI	InChI : Vue 3D InChI=1S/C2H3Cl/c1-2-3/h2H,1H2
Propriétés chimiques
Formule brute	C2H3Cl  [Isomères](C2H3Cl)n n = 700 à 1500
Masse molaire[1]	62,498 ± 0,004 g·mol-1 C 38,44 %, H 4,84 %, Cl 56,73 %,
Propriétés physiques
T° transition vitreuse	80 °C[2]
T° fusion	>180 °C (décomposition)[3]
Masse volumique	1,38 g·cm-3[3]
T° d'auto-inflammation	600 °C[3]
Limites d’explosivité dans l’air	inférieure : 60 g·m-3[3]
Propriétés électroniques
constante diélectrique	3,39 (1 kHz, 25 °C) 2,9 (1 MHz, 25 °C) 2,8 (1 GHz, 25 °C) 5,3 (1 kHz, 100 °C) 3,3 (1 MHz, 100 °C) 2,7 (1 GHz, 100 °C)[4]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	$n^{ 20 }_{ }$ 1,52–1,55[5]
Précautions
SIMDUT[7]
Produit non contrôlé Ce produit n'est pas contrôlé selon les critères de classification du SIMDUT.
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[6]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le polychlorure de vinyle ou chlorure de polyvinyle est un polymère thermoplastique de grande consommation, amorphe ou faiblement cristallin, connu généralement sous le sigle PVC (de l'anglais polyvinyl chloride). Il est composé de deux matières premières : à 57% de sel et à 43% de pétrole. Le PVC est la seule matière plastique d’usage courant constituée par plus de 50% de matière première d’origine minérale existant à profusion dans la nature^[8].

Formule moléculaire

De formule − (CH₂ − CHCl)_n − , il est obtenu par polymérisation radicalaire du monomère chlorure de vinyle, CH₂ = CHCl. Le PVC est un matériau organique.

Historique

Le polychlorure de vinyle a été découvert par accident à au moins deux occasions au cours du XIX^e siècle, d'abord en 1835 par Henri Victor Regnault et en 1872 par Eugen Baumann. Dans les deux cas, le polymère est apparu comme un solide blanc dans des bouteilles de chlorure de vinyle après exposition à la lumière solaire. Au début du XX^e siècle, les chimistes russes Ivan Ostromislensky et Fritz Klatte ont tous deux tenté d'utiliser le PVC dans des produits commerciaux, mais leurs efforts ne furent pas couronnés de succès à cause des difficultés de transformation du polymère. En 1926, Waldo Semon, en collaboration avec la société B.F. Goodrich, a développé une méthode de plastification du PVC en le mélangeant avec des additifs. Ceci a permis de rendre le matériau plus flexible et plus facile à fabriquer, genèse du succès commercial du PVC.

Synthèse

Sa polymérisation est initiée par des radicaux.

Historiquement le monomère de chlorure de vinyle (formule chimique CH₂=CHCl) était produit par réaction de l'éthylène avec du chlore gazeux. Aujourd'hui, il s'agit d'une réaction opposant l'éthylène avec l'acide chlorhydrique, en présence d'oxygène, qui est généralement utilisée. Le produit intermédiaire, le dichloroéthane se transforme en chlorure de vinyle sous l'effet de la chaleur.
Le PVC est insoluble dans son monomère.

Hygiène et sécurité

Code d'identification de la résine PVC.

Le PVC est un produit stable qui ne se décompose pas (la polymérisation du CVM en PVC est irréversible) et un objet en PVC ne dégage en soi aucun produit, nocif ou non, de sa formule; pas plus de CVM que de chlore ou de produit secondaire. Le PVC permet l'utilisation du chlore rejeté lors de la fabrication de produits tels que le savon, la lessive. C'est aujourd'hui une des solutions pour éviter des stockages importants et dangereux de chlore. Ce polymère se présente sous la forme d'une poudre blanche qui n'est pas classée dangereuse par la réglementation européenne. Les agréments dont bénéficient les applications alimentaires ou médicales de PVC en sont la meilleure preuve.

Si le PVC a été autant décrié, c'est parce qu'il a été soupçonné de contribuer :

• aux pluies acides

Depuis, l'analyse de l'acidité atmosphérique en Europe a fait justice depuis longtemps de l'accusation faite au PVC d'être responsable des pluies acides, causées par l'incinération des ordures ménagères^[9].

• au rejet de dioxines

La combustion de PVC dans un feu ne produit pas plus de dioxines que la combustion du bois. Des enquêtes^[10] effectuées à la suite de plusieurs incendies impliquant du PVC ont montré que la formation de telles substances restait confinée à des niveaux infimes, sans risque pour l'homme.

• aux cancers

Le PVC n'est pas cancérogène. Le C.I.R.C^[11] a classé le polymère dans le groupe 3 : "L'agent (le mélange et les circonstances d'exposition) ne peut être classé quant à sa cancérogénicité pour l'homme."

Par ailleurs, l'Industrie chimique fait appel comme dans tout autre secteur à des centres d'études externes qui effectuent des analyses de risques des produits tout au long de leur cycle de vie. Si ces études démontraient le moindre risque, l'Industrie chimique suivrait le principe de précaution^[12] qui vise à éliminer un produit s'il présente des risques pour l'environnement ou la santé. Il existe également des réglementations européennes strictes et spécifiques telles que REACH^[13], qui régulent le secteur.

Plastification et risque toxique

On ajoute très souvent au PVC des plastifiants (pour former par exemple des plastisols) afin d'améliorer certaines caractéristiques (souplesse, allongement à la rupture, tenue au froid et aux chocs, etc.) ou de faciliter la mise en œuvre.

Le PVC souple (plastifié) représente environ 30 % de la consommation de PVC.

Parmi les plastifiants utilisés, de nombreux phtalates sont nocifs. Au cours du temps, ils peuvent migrer (permanence non assurée, due à une incompatibilité avec la matrice polymère) et se déposer en surface (phénomène d’exsudation) des objets souples en PVC. Pour cette raison, leur usage est limité dans les jouets par une directive européenne.

D'autres plastifiants sont autorisés, dans la famille des adipates ou même des huiles végétales (par exemple l'huile de soja). Ils permettent depuis de nombreuses années la fabrication du film étirable alimentaire. Cependant, au contact des corps gras des aliments, certains plastifiants hydrophobes migrent dans la nourriture. D'autres alternatives sont en développement pour remplacer à terme le PVC dans les films alimentaires.

Transformation

Le PVC est le plus souvent mis en forme par des procédés en continu (extrusion, enduction). L'extrusion est utilisée notamment pour la fabrication des profilés des fenêtres et des tubes en PVC. L'injection est moins utilisée en raison des risques de dégagement d'acide chlorhydrique, mais de nombreux articles sont cependant produits industriellement : pièces de canalisation, équipements électriques…

Pour assembler différentes pièces en PVC, les méthodes les plus couramment utilisées sont le collage et différentes techniques de soudage, notamment le thermosoudage.

Formes commerciales

PVC souple.

Il existe de nombreuses utilisations du PVC dans l'industrie. On trouve principalement trois types de PVC.

• Le PVC rigide, typiquement les tuyaux de canalisation, a un aspect lisse. Ces tuyaux sont aussi utilisés dans la fabrication d'armes de grandeur nature. Les tuyaux représentent plus de 40 % de la consommation de PVC. On fabrique des cartes « format carte de crédit » (genre carte de membre, fidélité, réduction, client, etc.). Elles peuvent être aussi en polyéthylène téréphtalate (PET).
• Le PVC souple, qui recouvre certaines pièces telles les manches de pinces, a un aspect brillant. On peut aussi le trouver dans des revêtements de sol et dans des types de plafonds comme les plafonds tendus.
• Les films de PVC plastifié (commercialisé en bobines) utilisé (sous forme de film adhésif) comme lamination ou pour le marquage publicitaire, ou (sous forme de film étirable) comme emballage.

Incinération

Brûler du polychlorure de vinyle dégage majoritairement de l'acide chlorhydrique en présence de la vapeur d'eau contenue dans l'air. À l'heure actuelle, toutes les usines d'incinération d'ordures ménagères homologuées sont munies de filtres anti-acides, car il y a des chlorures dans de nombreux déchets. Brûler des déchets en plein air est une atteinte grave à l'environnement. En outre, la combustion du PVC génère des dioxines et furanes en quantité variable suivant les conditions de combustion.

Pour reconnaître du PVC, il faut l'exposer à une flamme. Si celle-ci devient verte, il s'agit bien de PVC. Les fumées piquent les yeux (dégagement d'acide chlorhydrique HCl) et la flamme s'éteint d'elle-même.

Recyclage

Article connexe : Recyclage du PVC.

Avant les années 2000, le PVC était perçu comme un matériau non recyclable, destiné à finir en décharge ou à être incinéré. En 2000, l’Industrie du PVC en Europe a décidé de lancer Vinyl2010 : un plan d’actions qui avait pour objectif principal de mettre sur pied des filières de collecte et de recyclage adaptées aux différents types de déchets en fin de vie à traiter. L’engagement volontaire Vinyl2010^[14] (2000-2010) a permis de recycler annuellement 260.000t de PVC post-consommation^[15], au lieu des 200.000t prévues initialement.

La création de l’initiative Recovinyl^[16] et le développement de procédés de recyclage tels que VinyLoop^[17] et Texyloop^[18] ont permis d’atteindre cet objectif. Le procédé VinyLoop^[19] est une méthode de recyclage mécanique qui permet de recycler le PVC sous forme de déchets composites. Ce procédé diffère du procédé plus répandu de broyage. Le PVC usé, qui peut provenir de différentes sources telles que les câbles, les profilés etc., est plongé dans un solvant et est filtré par la suite.

L’Industrie européenne du PVC a décidé de reconduire un nouvel engagement volontaire, VinylPlus, afin d’être en phase avec les objectifs européens 2020. Cette fois-ci, elle vise à recycler 800.000t de PVC par an d’ici 2020^[20].

Notes et références

1. ↑ Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. ↑ (en) Wilkes, Charles E.; Summers, James W.; Daniels, Charles Anthony; Berard, Mark T., PVC Handbook, Munich, Hanser Verlag, 2005, 1^re éd. (ISBN 978-1-56990-379-7) (LCCN 2005013540) [lire en ligne] 
3. ↑ ^{a, b, c et d} Entrée du numéro CAS « 9002-86-2 » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 8 février 2009 (JavaScript nécessaire)
4. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-4200-9084-0) 
5. ↑ (en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill, 2005, 16^e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.807 
6. ↑ IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 3 : Inclassables quant à leur cancérogénicité pour l'Homme » sur http://monographs.iarc.fr, CIRC, 16 janvier 2009. Consulté le 22 août 2009
7. ↑ « Chlorure de polyvinyle » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
8. ↑ Jean DUMONT et Jean GUIGNARD, Le PVC et ses applications, pp19, Édition Nathan, 1996
9. ↑ Jean DUMONT et Jean GUIGNARD, Le PVC et ses applications, p72, Édition Nathan, 1996
10. ↑ Le PVC en questions, rédigé par un Groupe de travail composé de représentants d'organisations syndicales, d'associations de consommateurs, d'associations de protection de l'environnement, de syndicats professionnels regroupant les producteurs et des transformateurs de PVC, p26-28, 1998
11. ↑ CSST - Service du répertoire toxicologique - lien
12. ↑ Vinyl2010, Rapport sur les activités de l’année 2010 et résumé des étapes‑clés et des objectifs des 10 dernières années, p 24, 2011
13. ↑ REACH (acronyme de « Registration [Enregistrement], Evaluation, Autorisation et Restriction des substances CHimiques » désigne le règlement UE sur les produits chimiques et leur sûreté de fabrication et d’utilisation
14. ↑ http://www.vinylplus.eu/uploads/Progress_Report_2011/Vinyl2010-ProgressReport2011_French.pdf
15. ↑ http://www.actu-environnement.com/ae/news/recyclage-pvc-europe-vinyl2010-12353.php4
16. ↑ http://www.ggpmag.com/recyclingitem.asp?articleID=727
17. ↑ D^r Charles E. Wilkes, D^r James W. Summers, D^r Charles Anthony Daniels, PVC handbook, p673, Editions Carl Hanser Verlag, 2005
18. ↑ Stuart Patrick, Practical guide to polyvinyl chloride, p136, Rapra Technology Limited, 2005
19. ↑ TNO, Chemical Recycling of Plastics Waste (PVC and Other Resins), p37, 1999
20. ↑ http://plastiques-caoutchoucs.com/Les-industriels-du-PVC-veulent.html

Voir aussi

• Modulateur endocrinien, pour les effets des phtalates sur la santé

Liens externes

• (en) The European PVC Portal (European Council of Vinyl Manufacturers)
• (de) Informationen über PVC Platten
• (en) VinylPlus