Les plastiques en pleine lumière

Comment voir clair, à travers les polymères ?

Un matériau est transparent s’il laisse passer les rayons lumineux sans les dévier ni les disperser. Liée à l’organisation plus ou moins régulière de ses molécules, cette propriété se rencontre évidemment dans beaucoup de plastiques.
Une matière plastique est transparente lorsque la lumière peut la traverser, sans être diffractée par des cristaux, à travers un milieu dit « amorphe » de macromolécules en désordre.
En revanche, lorsque le polymère est semi-cristallin, les milliers de cristallites formant sa structure régulière diffractent les rayons lumineux et il devient opaque 
Ce phénomène est comparable à celui des flocons de neige qui, formés de cristaux de glace transparents, forment néanmoins un amas de neige opaque.

En général, les polymères amorphes employés sans additifs sont transparents. C'est le cas, par exemple du polyéthylène des films d’emballage, du polystyrène des boitiers, du PET des bouteilles d'eau, du polycarbonate des visières de casques et, bien sûr, du polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le champion de la catégorie, plus transparent que le verre.  
Les polymères thermodurcissables comme les résines époxydes sont souvent amorphes également. Très désordonnés, leurs molécules forment un enchevêtrement propice à la transparence. D’où leur intérêt pour les produits de surfaçage comme les vernis.

Le «Plexi» en ligne de mire

Ironie de l’histoire, c’est à l’époque des Lumières que l’éclairage « naturel » s’est démocratisé avec le vitrage. Pendant plus de deux siècles, le verre a eu ainsi le monopole de la transparence… Avant que les plastiques ne changent la donne.
Au tournant des années 30, de nombreux chimistes se passionnent pour les dérivés acryliques connus depuis une vingtaine d’années. Objectif : mettre au point un plastique transparent susceptible de remplacer le film celluloïd des premiers verres feuilletés.

L’enjeu est de taille. Le développement de l’automobile, du ferroviaire et de l’aéronautique stimule la demande de vitrages solides et fiables. Et compte tenu des coûts et du poids des produits verriers, certains industriels rêvent de les remplacer tout bonnement par une de ces nouvelles matières plastiques.
Finalement, c’est l’allemand Otto Röhm qui comble, en partie, cette attente, à l’occasion d’un test raté sur du verre feuilleté. Au lieu de coller les vitrages, son polyméthacrylate de méthyle (PMMA) a formé une plaque indépendante et transparente.
Mis sur le marché en 1933, par sa société Rohm and Haas, ce plastique appelé verre organique rencontre d’emblée un grand succès sous le nom de Plexiglas. Avant de poursuivre sa carrière sous différentes marques… Notamment, dans les cockpits des pilotes de la Seconde Guerre Mondiale !

Visibilité maximum au volant de la Limovian

Près de 80 ans après le lancement éphémère de la Pontiac Plexiglas Deluxe Six "Ghost Car", première auto transparente, Peugeot et Arkema rééditent l’exploit, au cinéma. Partenaire du film l’Écume des jours, les deux industriels ont apporté leur touche futuriste à l’adaptation cinématographique de l’œuvre de Boris Vian.
Imaginée par le réalisateur Michel Gondry, la limousine transparente baptisée LimoVian qui transporte de bonheur l’héroïne du film est le fruit de la collaboration de François Duris, designer chez PSA et frère de l’acteur principal, avec la filiale d’Arkema en charge des résines acryliques.

Les parties transparentes de la carrosserie de cette variante très décalée de la célèbre Peugeot 404 des années 60 ont été réalisées en Altuglas ShieldUp. 
Composé de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) associé à un élastomère structuré à l’échelle nanométrique, ce « verre » acrylique 50% plus léger qu’un vitrage classique offre une transparence supérieure, associée à des performances mécaniques et chimiques élevées. Cette combinaison de polymères lui ouvrent des perspectives dans l'aéronautique et l'automobile, le photovoltaïque et le vitrage sécuritaire.  Hors plateau, il poursuit sa carrière initiale dans la fabrication des déflecteurs et le toit ouvrant du quadricycle Twizy de Renault.

L'emballage polypropèe monte en gamme

Pour nombre d'objets à vocation transparente, le verre est volontiers remplacé par des polymères.  PET, PC, PVC, PMMA, PS ou SAN sont les sigles qui viennent spontanément à l'esprit quand la transparence est de rigueur. 
Handicapé par sa structure semi-cristalline peu propice à la transparence, le polypropylène (PP) peut juste prétendre aux applications translucides alors qu'il présente par ailleurs de remarquables atouts, notamment pour l'emballage : outre son faible coût et sa légèreté, il est inodore, apte au contact alimentaire, résistant aux agressions chimiques et recyclable...
La société américaine Milliken Chemical semble avoir trouvé la parade pour sortir le polypropylène de l'opacité. Elle a mis au point des additifs clarifiants qui agissent lors de la phase cristalline du polymère en réduisant la taille des cristaux, et ainsi leur potentiel de diffraction, afin d’augmenter la transparence.

Dérivés initialement du sorbitol, ces additifs identifiables à leur parfum d’amande ont évolué vers de nouveaux composants. 
Sans impact organoleptique, la nouvelle génération de clarifiants permet aussi d’ajuster la transparence des polymères et d’atténuer, par son aspect bleuté, le jaunissement du polypropylène dans le temps. 
Le polypropylène peut ainsi faire son entrée dans les rayons dédiés à l’épicerie fine, aux cosmétiques et à l'hygiène où la transparence des emballages est, pour le consommateur, un gage supplémentaire de qualité.

Photosynthèse contrôlée grâce au PVC

Avec plus de 40000 espèces d'algues différentes susceptibles de produire cinq à dix fois plus de biomasse que les plantes agricoles, l’algoculture est une activité en plein développement.  
Son rendement repose, pour l’essentiel, sur les performances des photo-bioréacteurs qui, avec leurs kilomètres de tuyauteries, assurent la production de micro-organismes en suspension dans l’eau : microalgues et plancton voire bactéries et cyanobactéries...
La transparence des tubes à paroi fine est donc la première condition d’une photosynthèse efficace. D’où l’intérêt des plastiques comme le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et le polycarbonate bien connus pour leurs propriétés optiques. Mais la résistance aux UV et la compatibilité avec les systèmes de nettoyage des parois intérieures importent également.

Dans ce registre, le PVC transparent apparaît comme un excellent candidat en raison notamment de son coût très avantageux. C’est en tout cas la solution retenue par la société néerlandaise LGem, pionnière de la production de phytoplancton et l'université technique de Wildau à Berlin. 
Avec la société allemande GF Piping Systems, ils ont développé un photo-bioréacteur très performant aux tubulures en PVC hautement transparentes et stables aux UV. Et pour cause : le polymère a été formulé de manière à moduler le spectre de la lumière en fonction des besoins spécifiques de chaque type d’algues cultivées.

Les plastiques font le plein des voix

L’idée que la transparence des urnes est un gage de l’honnêteté du processus électoral n’est pas récente. Dès le début de l’Unité italienne, on a utilisé des urnes transparentes, souvent en cristal. En France, un certain Adolphe Frebault a déposé un brevet d'urne en verre, en 1870. Soit plus d'un siècle avant que le code électoral n'impose l'usage d'urnes transparentes, en 1988.
Répandue avant cette date dans d’autres démocraties, cette obligation s’est généralisée depuis lors, grâce à l’action des organisations, gouvernementales ou non, en faveur des droits civiques. 
Dans sa résolution 1897 du 3 octobre 2012, l’Assemblée parlementaire du Conseil de l’Europe, a encore rappelé ses 47 États membres à leur obligation de « garantir la transparence du processus électoral en veillant à l’utilisation d’urnes transparentes. »

Partout évidemment, le verre a été remplacé par des matériaux plastiques comme le PMMA ou le polycarbonate, bien que la loi ne fixe nulle part de règles à cet égard. Mais solidité oblige, ces polymères se sont imposés de fait dans la plupart des pays qui prétendent se conformer aux standards de la démocratie. Notamment, ceux où les infrastructures mettent les urnes à rude épreuve.
Le don voire le prêt d’urnes transparentes est ainsi devenu une figure imposée de la solidarité entre États. En 2013, le Japon a offert plus de 28000 de ces urnes à la Guinée et au Cameroun tandis, que pour leur part, le Burkina Faso et le Niger en prêtaient 4000 au Togo.