thermodurcissable
Se dit d'un polymère dont les macromolécules s'unissent, sous l'action de la chaleur, par liaison chimique.
Les thermodurcissables sont des matières plastiques dont la plasticité commence par croître avec la température, puis diminue et est pratiquement nulle après refroidissement. Autrement dit, un objet en matière plastique thermodurcissable conserve sa forme, même s'il est soumis à l'action de la chaleur et de la pression. À l'opposé des matières plastiques thermodurcissables, les matières plastiques thermoplastiques présentent une plasticité qui croît avec la température chaque fois qu'on les soumet à l'action de la chaleur et/ou de la pression.
Structure moléculaire
Les matières plastiques thermodurcissables sont des macromolécules tridimensionnelles. Lors de leur formation, dans un premier temps, se produit une polycondensation entre deux types de molécules ; dans un second temps, si les molécules en présence possèdent soit des doubles liaisons, soit des fonctions chimiques susceptibles encore de réagir, on assiste à une polymérisation des macromolécules, c'est-à-dire à une réticulation tridimensionnelle. La chaleur permet à la réaction de s'amorcer, mais aussi, en augmentant le nombre de liaisons, diminue la plasticité du produit. La réticulation, qui permet de donner au produit sa forme définitive, peut être accélérée par des catalyseurs de réticulation ou être rendue partielle (pour les thermoplastiques) par action de radiations γ.
Mise en œuvre des thermodurcissables
La polymérisation des thermodurcissables n'est pas terminée lorsqu'ils arrivent dans l'usine de transformation, du fait de l'irréversibilité de leur mise en forme.
L'exemple des phénoplastes. Le mélange formol-phénol réagit et donne une résine soluble dans les solvants usuels (étape A) ; après chauffage, on obtient une résine visqueuse, soluble dans l'alcool (étape B) ; sous l'action de la chaleur et de la pression la résine polymérise et durcit (étape C). Elle n'est plus soluble dans les solvants organiques.
Lors de la fabrication des thermodurcissables, on essaie d'arrêter la réaction à l'étape B, après avoir introduit les charges qui permettront d'améliorer les qualités du produit final et d'abaisser aussi son prix de revient (farines de bois, poudres minérales, pigments, etc.).
La production de poudres à mouler est le principal débouché des phénoplastes. Chez le mouleur, sous l'action de la pression, de la chaleur et d'un agent durcisseur, l'hexaméthylène tétramine (qui apporte un excès de formol et maintient le pH alcalin), la résine épouse la forme du moule en se polymérisant.
Dans le moulage par compression, la résine, qui est sous forme de poudre, est réchauffée avant d'être placée dans le moule. Après fermeture de celui-ci, on applique la pression désirée au moyen de presses et éventuellement on chauffe l'ensemble. Les cadences de production sont peu rapides.
Le moulage par transfert diffère du précédent par le fait que la matière est amenée à l'état fluide dans le moule fermé. La chambre de transfert comporte un piston, qui pousse la matière dans le moule après plastification par la chaleur et permet aussi d'appliquer la pression sur la matière fondue à l'intérieur du moule. Ce procédé permet des cadences plus rapides que le moulage par compression ; il permet également de réaliser des formes plus complexes.
L'exemple des stratifiés. On utilise les thermodurcissables pour la fabrication des stratifiés : la résine, très fluide (étape A) et en solution alcoolique, imprègne les tissus, les papiers ; ensuite le solvant est évaporé. Empilées les unes sur les autres, ces toiles sont soumises à des pressions voisines de 100 bars (107 pascals), dans une presse hydraulique à plateaux chauffants. La résine durcit en se polymérisant et on obtient des panneaux rigides, résistants et très légers, à usages multiples.
Avec les polyesters et les époxydes, qui ne se contractent pas, on effectue le moulage à faible pression ou même à la pression atmosphérique (moulage basse pression, moulage par contact). On peut aussi projeter simultanément la résine, le catalyseur et les charges sur la surface à revêtir : la réaction de polymérisation s'effectue à froid, à la pression atmosphérique.