Plastiques : PETG

Apr 19, 2024

Il serait difficile de parcourir presque toutes les allées d’un magasin d’alimentation moderne sans tomber sur quelque chose en plastique. Des pots de beurre de cacahuète aux bouteilles de soda, en passant par les plateaux qui maintiennent les biscuits fermement en place pour éviter de les casser ou qui permettent à un repas de passer directement du congélateur au micro-ondes, les aliments sont souvent en contact très étroit avec un plastique spécialement conçu pour le travail : polyéthylène téréphtalate, ou PET.

Pour les fabricants d’objets non alimentaires, le PET et, plus important encore, son dérivé, le PETG, possèdent également d’excellentes propriétés qui en font le meilleur choix pour les filaments d’impression 3D pour certaines applications. Voici un aperçu de la chimie des résines polyester et de la façon dont un léger changement peut transformer une fibre synthétique en un filament d'impression 3D plutôt utile.

Comme de nombreux plastiques ayant des applications pratiques, le PETG est un copolymère. L'homopolymère sur lequel il est construit est le PET, ou polyéthylène téréphtalate. Issu de la famille des polymères des polyesters, le PET a été breveté pour la première fois en 1941 par deux chimistes britanniques, John Whinfield et James Dickson. Comme beaucoup d’autres, ils recherchaient des fibres synthétiques comme le nylon, qui avait fait sensation lors de son introduction par DuPont quelques années auparavant.

Whinfield et Dickson ont découvert qu'il s'agissait d'une réaction de condensation entre l'acide organique téréphtalique, un composé isolé à l'origine de la térébenthine, et le diol éthylène glycol, qui est le composant principal de l'antigel automobile. Ils ont découvert que les monomères se liaient entre eux pour former de longues chaînes, produisant une substance qui pouvait être transformée en fibres fines et transformée en fil. Les lois sur le secret en temps de guerre ont gardé secrète leur invention, baptisée Terylene, jusqu'en 1946.

Aujourd’hui, le PET est produit par d’autres procédés. La méthode DMT utilise de l'acide diméthyltéréphtalique, qui est simplement de l'acide téréphtalique auquel sont attachés deux groupes méthyle. Lorsque l’éthylène glycol réagit avec le DMT à des températures élevées et dans des conditions basiques, une réaction de transestérification se produit, reliant les longues chaînes du DMT à un petit fragment de l’éthylène glycol. Cette réaction génère du méthanol, qui doit être éliminé pour que la réaction de polymérisation se poursuive.

Aussi polyvalent que soit le PET, il n’est pas sans faiblesses. Bien qu'il soit très bien adapté à la fabrication de fibres synthétiques, il ne fonctionne pas bien dans les applications où d'autres thermoplastiques excellent, comme l'extrusion ou le moulage par injection. C'est là que le PETG entre en jeu. Le « G » signifie « glycol modifié », ce qui est une nomenclature quelque peu déroutante. De nombreuses sources semblent penser que cela signifie que du glycol est ajouté à la réaction de polymérisation, mais comme nous l'avons vu, l'éthylène glycol fait déjà partie de la réaction de polymérisation. La modification du glycol fait référence au fait qu'une partie de l'éthylène glycol dans la chaîne en croissance est remplacée par un autre monomère, ce qui donne un copolymère aux propriétés différentes de celles de l'homopolymère.

Dans le cas du PETG, le comonomère est un autre diol, le cyclohexane diméthanol (CHDM). Cette molécule est beaucoup plus grosse que l’éthylène glycol compact, mais subit une transestérification de la même manière que la molécule plus petite. L’effet de l’ajout de CHDM est que la distance entre les résidus d’acide téréphtalique est augmentée, ce qui rend plus difficile l’emboîtement des chaînes polymères voisines. Il en résulte un plastique transparent avec une température de fusion inférieure à celle du PET qui peut être moulé et extrudé.

Ces propriétés rendent le PETG et d’autres copolymères PET extrêmement utiles pour les produits commerciaux. Pour les joueurs amateurs, le PETG est un choix courant pour les filaments d'impression 3D et combine essentiellement les meilleures propriétés de l'ABS et du PLA dans un filament facile à travailler. Il a une plus grande résistance et une meilleure flexibilité que le PLA, et son faible retrait, sa grande adhérence des couches et son adhérence tenace au lit le rendent moins susceptible de se déformer ou de se délaminer pendant l'impression. Une caractéristique intéressante par rapport au PLA et à l'ABS est que le PETG ne sent pas vraiment grand-chose pendant l'impression. Donc, si vous en avez assez des fumées qui donnent à votre magasin une odeur de laboratoire de chimie organique, le PETG vaut peut-être la peine d'être essayé.