Des bulles par milliards

Si le film classique des années 60 Le diplômé ont été refaits aujourd'hui, Benjamin pourrait recevoir deux conseils au lieu d'un : les plastiques microcellulaires. Ces matériaux polymères, imprégnés de bulles de moins de 50 microns de diamètre, sont résistants, légers et peuvent être fabriqués avec des caractéristiques remarquablement minces qui suggèrent toutes sortes d'utilisations. Maintenant, les gens n'ont plus qu'à déterminer lequel d'entre eux réaliser en premier.

Les plastiques microcellulaires (MCP) sont l'invention de Nam Suh, chef du département de génie mécanique du MIT, qui a inventé le processus de fabrication en 1979. L'idée a été déclenchée par une question posée pendant le déjeuner par un cadre d'Eastman Kodak qui essayait de concevoir un moyen pour son entreprise de réduire la quantité de plastiques utilisés dans leurs produits, et ainsi de réduire les coûts de fabrication, sans sacrifier les propriétés physiques, se souvient Suh. Les économies pourraient être substantielles, étant donné que les plastiques en mousse sont largement utilisés pour l'emballage, l'isolation thermique, le rembourrage et la vaisselle jetable, entre autres articles. Suh a rapidement suggéré d'introduire des bulles microscopiques dans le polymère afin de réduire la quantité de matière utilisée.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de janvier 1998

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Il a été facile de trouver l'idée, se souvient-il. Le plus dur a été de trouver comment le faire.

Aidé de plusieurs étudiants du MIT, Suh a découvert une technique consistant à mélanger du gaz avec du plastique liquide sous haute pression, puis à abaisser soudainement la pression pour former des bulles (également appelées vides ou cellules) qui sont réparties uniformément dans tout le matériau. L'approche de Suh a créé des bulles beaucoup plus petites et plus denses que la méthode conventionnelle d'ajout de particules d'impuretés aux particules de polymère fondu qui créent des discontinuités dans le polymère, qui à leur tour donnent lieu à des vides. Le nombre de vides que vous pouvez créer de cette manière est limité par le fait que vous ne pouvez pas ajouter trop d'impuretés sans ruiner le matériau d'origine, explique Suh. De plus, les vides dans les mousses plastiques classiques ont généralement un diamètre d'au moins 200 microns.

Suh a breveté son procédé en 1984, mais a suspendu ses travaux sur les MCP jusqu'en 1988, date à laquelle il est retourné au MIT après avoir servi pendant quatre ans en tant que directeur adjoint à la National Science Foundation.

Suh soutient que les fabricants de nombreux, sinon de la plupart, des produits en plastique pourraient économiser des matériaux et de l'argent en utilisant des MCP. Parce que les minuscules vides sont si denses (de l'ordre de 10 milliards de cellules par centimètre cube), les MCP utilisent beaucoup moins de matériau que les plastiques expansés conventionnels. En termes simples, ils contiennent une plus grande proportion d'espaces vides. Nous pouvons réduire les coûts des matériaux de 10 à 95 %, selon l'application, note Suh. Et en utilisant moins de matériaux dans l'ensemble, moins d'énergie est nécessaire pour la fabrication et il y aura moins de déchets à éliminer ou à recycler plus tard. En outre, les MCP sont mieux à même que les plastiques conventionnels de résister à la rupture, à l'éclatement, à la fatigue et aux températures froides, selon Matt Pallaver, vice-président exécutif de Trexel, Inc., une société créée en 1994 pour développer des utilisations commerciales pour les nouveaux matériaux. (Trexel est le successeur d'Axiomatics, une société fondée par Suh en 1983 pour fabriquer des instruments pour l'industrie de transformation des plastiques.)

Un grand domaine pour nous est le développement de nouveaux produits minces - des mousses plastiques aussi fines que du papier, dit-il. Ceux-ci pourraient être utilisés, par exemple, comme revêtements pour les fils de communication de données. Vous ne pouvez pas utiliser de mousses conventionnelles pour cela car les cellules elles-mêmes sont plus grosses que ce que vous essayez de fabriquer, explique-t-il.

Trexel travaille désormais avec les principaux fabricants de matières plastiques pour développer au moins 18 applications différentes pour le matériau. Les représentants de Trexel ne sont pas en mesure de discuter des détails de ces projets pour des raisons de propriété, mais disent que les applications qu'ils explorent incluent des pièces automobiles, des tuyaux, des boîtiers isolés pour câbles et fils, des matériaux de construction, des conteneurs (tels que des bouteilles et des canettes), et-à les assiettes et tasses jetables bas de gamme. Nous essayons toujours de trouver de nouvelles applications, dit Pallaver.

Avec de nouvelles utilisations des plastiques découvertes chaque jour, ajoute Chul Park, un ingénieur en mécanique à l'Université de Toronto qui a travaillé avec Suh au MIT, les MCP ont plus de potentiel de marché que les gens peuvent imaginer.

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