A) Les plastiques naturels sont à l'origine du plastique synthétique

 

Au cours des siècles précédents, le bois, l’ivoire, le métal et le carton étaient les matières les plus utilisées. Les connaissances très limitées de nos ancêtres concernant la science ne favorisaient pas la création de matières synthétiques comme le plastique. Pourtant, les inconvénients des matières traditionnelles apparurent très vite comme un frein au développement et à la modernisation. Même si le bois et le carton semblent plutôt légers, esthétiques, et d’origine naturelle, de par  leur nature ils ne résistent  pas à l’eau et au temps qui passe. L’influence du milieu, et notamment l’action des insectes, augmente bien souvent leur dégradation. Quant à l’ivoire, cette matière semble être une ressource limitée et synonyme de chasse à l'éléphant. Par ailleurs, le métal, bien qu’il soit un matériau plus résistant, rouille facilement. D'autres inconvénients majeurs sont son poids et le travail exigé pour lui donner une forme.

Dans l’antiquité, en réponse à ces inconvénients, les égyptiens utilisèrent très tôt des colles à base de gélatine. Ce sera bien plus tard que la volonté de remédier aux possibilités limitées en matière de conceptions encouragea les chimistes à se livrer à des recherches approfondies afin de révéler les secrets de la nature et le potentiel de découverte qu’elle renferme. Dès lors, les premiers plastiques d’origine naturelle apparaissent : ce sont les toutes premières matières plastiques bien souvent d’origine végétale, dont l’importance et l’utilité n’ont pas tardé à se manifester.

 

1) Les matières plastiques naturelles issues des sécrétions végétales 

--> tétine en caoutchouc naturel


La découverte du caoutchouc naturel remonte au XVème siècle, lorsque les colons d’Amérique observent chez les aztèques l’utilisation d’une matière d’origine végétale. Dès lors, certains chimistes commencent à s’y intéresser et l'améliorent. Cette matière plastique est, en effet, obtenue en transformant le latex naturel que secrètent certains végétaux, et notamment les espèces d’arbres appelées hévéa et Guayule. Le processus consiste d’abord à prélever de l’écorce du tronc : le latex. Celui-ci est filtré puis séché. Dans les premiers temps, le caoutchouc naturel, qui pouvait provoquer des allergies, était utilisé dans la fabrication de balles, de bottes, de torches, et de bouteilles.

                        voici une vidéo décrivant la fabrication de caoutchouc : 

 

2) Les plastiques naturels d’origine végétale, issus de la cellulose


La majeure partie des plastiques naturels est issue de la cellulose qui se retrouve dans la composition de tous les végétaux, ainsi que dans les secrétions d’insectes telles que la soie. On peut la trouver également dans certaines résines, dans leur forme fossilisée : l’ambre.

- 1) une découverte éminente dans l’histoire du plastique : la nitrocellulose

C’est en 1846 que les chimistes inventent la nitrocellulose, une pâte plastique très explosive obtenue en faisant baigner la cellulose dans de l’acide nitrique. Cette matière inspirera de nombreux scientifiques.

Tel est le cas d'Alexander Parkes qui invente la parkésine en 1862, considérée comme la première substance plastique, et obtenue par la modification de la nitrate de cellulose. Parkes décrit ce matériau comme pouvant être « utilisé à l’état solide, plastique ou fluide, se présentant tour à tour rigide comme l’ivoire, opaque, flexible, résistant à l’eau, pouvant être coloré et travaillé à l’outil comme les métaux, moulé par compression, laminé. ». La parkésine, quand elle était chauffée, pouvait en effet être modelée, mais dès qu’elle refroidissait, cette forme était irréversible.

Les recherches approfondies en 1863 du scientifique américains John Wesley Hyatt sur le nitrate de cellulose, dont la volonté était de trouver une matière de rechange à la sur-utilisation de l’ivoire qui entraina la mort de milliers d’éléphants, aboutissent à la création d’une nouvelle matière : le celluloïd. Celui-ci apparaît comme étant véritablement la première matière plastique artificielle. Elle est obtenue en mélangeant du nitrate de cellulose et du camphre, issu d’une espèce de laurier appelé camphrier. Le celluloïd, qui présente les mêmes inconvénients que la nitrocellulose, était utilisé dans la fabrication de jouets, de peignes et d’accessoires vestimentaires tels que des boutons de manchettes, des parures, et des faux cols. De nos jours, son utilisation se limite aux  balles de ping-pong et à l’industrie cinématographique.

--> baigneur en celluloïd

 

-2) l’acétate de cellulose, une invention qui incite à la modernisation

Paul Schitzenberger invente en 1865 l’acétate de cellulose. Cette matière plastique, dérivée de la cellulose, est obtenue en mélangeant de la cellulose et de l’acide acétique. Elle est ininflammable, ce qui justifie son utilisation en tant que support des premiers films plastiques, et dans le fuselage des premiers avions.

En dissolvant de l’acétate de cellulose dans du chloroforme, un composé chimique qui permet de casser les liaisons hydrogènes, les anglais Cross et Bewan inventent, en 1890, la viscose. Appelée aussi « soie artificielle » ou « rayonne », cette matière peut-être filée afin d’obtenir des filaments de viscose, ce qui a permis de satisfaire la demande croissante d’un tissu semblable à de la soie. Utilisée dans l’industrie textile, la viscose, étant peu élastique et se froissant très vite, est très semblable au coton.

--> fibres de viscose

 

Plus tard, en 1908, le chimiste suisse Jacques Brandenger invente la cellophane. Elle est fabriquée à partir de la viscose selon un processus d’extrusion : la viscose est compressée à travers une fente étroite dans un milieu acide. La cellulose se reforme. On obtient alors un film transparent, souple et protecteur, que le créateur destinait à la protection des tissus. Aujourd’hui, la cellophane, vendue sous forme de rouleau, est toujours utilisée pour fabriquer des rubans adhésifs et des emballages alimentaires étanches.

--> film de cellophane

 

3) Un plastique naturel issu des protéines : la galalithe ou pierre de lait


La galalithe est un polymère créé à base d'une protéine de lait : la caséine. Celle-ci est présente environ à 30g par litre de lait. Le premier procédé à été découvert en 1897 par A.Spitteler et W.Hirshe. Elle est alors fabriquée à partir de lait écrémé mélangé avec du formol afin de rendre insoluble la caséine. Cette dernière est ensuite séchée pour obtenir une matière facile à tourner et à polir. La galalithe ne peut pas se mouler, elle est donc travaillée à la main. L'ajout de colorant lors du mélange permettait d'obtenir de belles moirures. Elle a connu un immense succés en 1930 où seulement dans le Haut-Jura, 1 millions de kilo furent fabriqués. Cette matière a surtout été utilisée pour fabriquer des articles de bureau et de parfumerie, des boutons, des poignées de porte, des pions de jeux... Elle fut ensuite oubliée au profit de la bakélite.

Il y a trois façons de créer la galalithe. La première façon est de laisser le lait fermenter, tandis que la deuxième consiste à mélanger un acide comme le formol ou le vinaigre avec du lait. Enfin, il est possible aussi d'ajouter un dérivé de la présure contenue dans l'estomac des jeunes bovins ce qui fait cailler plus facilement le lait.

De nos jours, seuls quelques boutonniers et créateurs de bijoux l'utilisent encore car elle est biodégradable, antiallergique, antistatique et peut être teinte. Elle est également utilisée par les faussaires qui s'en servent pour imiter l'ivoire !

Nous avons réussi à créer de la galalithe en suivant le protocole suivant :

  Matériel :

une casserole

une cuillère à soupe

un filtre accompagné d'un pot et d'un entonnoir 

un papier absorbant

INGRÉDIENTS :                                          

100 mL de lait demi écrémé

3 cuillères à soupe de vinaigre blanc (ou acide acétique)                                                    

 

 

 

  • Nous avons tout d'abord fait chauffer le lait dans une casserole. Juste avant l'ébullition, nous avons rajouté 3 cuillères à soupe de vinaigre blanc.
  • On obtient alors un mélange solide qui correspond à du lait caillé: la caséine est devenue insoluble. Cette transformation est due à une coagulation, c'est à dire au passage d'un état solide à un état liquide. Le lait se sépare un deux phases:

   - le caillé ( phase solide)

   - le lactosérum ou petit lait ( phase liquide)

     

 

  •  On récupère alors le caillé à filtrant le mélange à l'aide du filtre disposé dans l'entonnoir. 
  •  On obtient une pâte que l'on essore et qu'on lave grâce au papier absorbant.

En laissant sécher la pâte plusieurs jours à l'air libre, celle-ci se durcit et se rétracte . On obtient alors de la galalithe.

 

 

4) Vers un plastique synthétique : la bakélite



Ce plastique a été découvert en 1907 par le chimiste américain d'origine belge Leo Hendrik Baekeland. Il obtient cette matière par une réaction chimique : la polycondensation entre le phénol (une molécule qui peut être produite par synthèse) et le formaldéhyde (un composé organique), à température et pression élevées. Il semblerait que ce plastique existait déjà avant Baekeland, mais c'est lui qui réussit à trouver le procédé d'obtention de ce premier plastique thermodurcissable, c'est à dire le premier plastique, qui après avoir été chauffé et moulé, durcit de façon permanente.

Il existe trois types de bakélite : la bakélite "A"  est une matière visqueuse soluble dans l'eau et l'acétone, la bakélite "B", une matière dure à froid, est obtenue après chauffage de la bakélite"A", et enfin la bakélite "C", insoluble dans les solvants et résistante à la chaleur, s'obtient après chauffage de la bakélite "B".

La bakélite peut se substituer à de nombreux matériaux tels que la porcelaine, le celluloïd ou encore la galalithe. Comme c'est une matière parfaitement isolante, elle a d'abord servi dans l'isolation électrique. Puis son utilisation s'est étendue aux téléphones, aux radios, aux appareils photos... Certains objets pouvaient être bakelisés, c'est à dire qu'ils étaient trempés dans de la bakélite"A", cela permettait de faire des objets moins chers en utilisant par exemple du carton bakellisé, comme pour certains postes de TSF. La bakélite peut également être réduite en poudre et mélangée avec d'autres produits, on peut ainsi la mouler très facilement. Cette matière a aussi l'avantage de pouvoir facilement imiter le bois, on la retrouve donc sur les tableaux de bord de voiture ou les poignées de porte. Cependant, la bakélite est une matière fragile, et malheureusement les fissures et cassures ne sont pas rares.

Le plastique naturel a permis d’accroître le potentiel de développement de la société et de répondre à des besoins, mais présente aussi certains inconvénients, comme une trop grande fragilité. Afin d'approfondir les possibilités d'innovations et en vue de remédier aux limites des plastiques naturels, la transformation de ces derniers donne naissance aux plastiques artificiels. Ceux-ci apparaissent dès lors comme étant supérieurs à leurs prédécesseurs.

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