TERRES RARESLE SULFURE DE CÉRIUM DONNE DES COULEURS AUX PLASTIQUESDes pigments minéraux rouges et orangés à base de terres rares, stables jusqu'à 350°C, résistants aux UV et aux intempéries et destinés à la coloration des plastiques, se posent en substituts au cadmium.

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TERRES RARES

LE SULFURE DE CÉRIUM DONNE DES COULEURS AUX PLASTIQUES

Des pigments minéraux rouges et orangés à base de terres rares, stables jusqu'à 350°C, résistants aux UV et aux intempéries et destinés à la coloration des plastiques, se posent en substituts au cadmium.



Mises en examen par les écologistes, qui les suspectent d'être difficilement recyclables, les terres rares bénéficient-elles aujourd'hui d'un non-lieu? Rhône-Poulenc vient en effet d'obtenir le label Life, l'instrument financier pour l'environnement de l'Union européenne, pour le développement d'une nouvelle génération de pigments minéraux rouges et orangés à base de terres rares, notamment du sulfure de cérium, destinés à la coloration des matières plastiques. Une première qui couronne trois années de recherche. "Nous sommes partis de zéro", rappelle Richard Fitoussi, directeur du projet pigments colorés chez Rhône- Poulenc. En juin, un pilote amorcera la production sur le site de Roches-de-Roussillon, près de Lyon. "Nous explorons une chimie nouvelle dans le domaine des pigments qui va apporter un coup de fraîcheur à cette profession", annonce-t-il. Fort de l'aval européen, qui se traduit par une subvention de 5,1millions de francs pour la construction du pilote, le groupe chimique peut lancer ses terres rares dans la course aux substituts au cadmium. Retenu pour ses qualités de brillance et de tenue en température, le cadmium a servi à colorer des millions de tonnes de plastique du jaune clair au rouge vif. Des performances qui n'ont pas ému le législateur européen, plus sensible aux effets cancérigènes et à la toxicité de ce métal. Une directive interdira les pigments à base de cadmium dans les plastiques au 1erjanvier 1996.

Les terres rares sont utilisées pour leurs propriétés optiques

Le pigment élaboré par Rhône-Poulenc repose sur un cocktail de terres rares, dont le sulfure de cérium, qui entre pour plus de 90% dans la composition du pigment, est l'ingrédient principal. Connu pour développer une teinte rouge brique, il restait jusqu'ici confiné au statut de produit exotique de laboratoire en raison des difficultés à synthétiser le composé. Plus généralement, les terres rares sont utilisées pour leurs propriétés optiques.Véritables luminophores, elles émettent de la lumière lorsqu'elles sont stimulées par des impulsions électroniques. Et elles sont ainsi incorporées dans la couche sensible des tubes cathodiques des téléviseurs couleur du monde entier. Pour fabriquer le pigment, le chimiste s'approvisionne en cérium auprès de son usine d'extraction et de purification de terres rares de La Rochelle. Pour parvenir à l'état sulfureux, la réaction du cérium avec un composé soufré s'effectue à haute température. D'où la localisation du pilote sur le site de Roches-de- Roussillon, l'une des plus vastes unités de production de composés soufrés du groupe, qui a facilement maîtrisé le nouveau process.

Le chimiste compose et a recours à des"dopants"

Le pigment couvre une palette de couleurs qui va de l'orange clair au rouge bordeaux. Pour aller d'une couleur à l'autre, le chimiste joue sur la composition et la proportion des terres rares et recourt à des "dopants".Rhône-Poulenc s'appuie sur un système de modélisation électronique des composés qui lui permet, à partir de la configuration électronique d'un composant, de prédire la couleur que développera le composé. Résultat? "Les pigments à base de sulfure de cérium sont stables jusqu'à 350°C; ils affichent une tenue aux ultraviolets et aux intempéries supérieures au cadmium, et ils présentent de très bonnes propriétés de dispersion qui empêchent la déformation des plastiques. Pour ce dernier point, des études ont prouvé qu'il n'y avait aucune interaction entre le polymère et le pigment", explique Richard Fitoussi. Mais Rhône-Poulenc, spécialiste mondial des terres rares, ne souhaitait pas se lancer seul dans l'aventure. Pour pénétrer l'univers des plastiques, le chimiste s'est associé en juin 1994 à la filiale européenne du groupe américain Ferro, l'un des principaux fabricants mondiaux de pigments minéraux colorés. Lequel a cessé de fabriquer des produits à base de cadmium en 1993. Le nouveau pigment sera tout d'abord affiné dans le site pilote, qui en produira quelques dizaines de tonnes. Et, d'ici à deux ans, Rhône-Poulenc et Ferro créeront une filiale commune pour la fabrication et la commercialisation du nouveau produit.

Etendre l'utilisation des terres rares à d'autres couleurs

Les deux partenaires s'attaqueront alors au marché des pigments rouges et orangés pour les matières plastiques (le polyéthylène, le polystyrène, le polycarbonate, l'ABS, les fluoropolymères, le nylon et tous les polyamides, etc.). Un marché estimé à 5000tonnes par an et générant un chiffre d'affaires de 2milliards de francs. Les cibles privilégiées? Les secteurs de l'automobile, de l'emballage, de l'alimentaire, du transport et des jouets. Pour ces deux derniers marchés, des études de toxicologie, menées aux Etats-Unis et en Europe, ont en effet prouvé que le pigment est inerte et se révèle donc apte au contact alimentaire. Mais, pour s'imposer, Rhône-Poulenc et Ferro devront batailler ferme contre les fabricants de pigments organiques, emmenés par Ciba, qui s'arrogent 80% du marché des pigments colorés pour plastiques. Le chimiste fourbit déjà ses armes. Rhône-Poulenc songe à étendre l'utilisation des terres rares à d'autres couleurs, comme le bleu et le jaune, en remplacement d'autres métaux lourds, comme le chrome, le plomb ou le zinc, et vise de nouvelles applications dans les encres, les peintures ou les céramiques. Jean-Michel MEYER



Les terres rares investissent le secteur de l'environnement

Le marché des terres rares, estimé à 40000tonnes par an, est dominé par Rhône-Poulenc, l'américain Molycorp, les japonais Shin-Etsu et Santoku et une trentaine de producteurs chinois. Pour se démarquer de la concurrence, le chimiste français étend son activité au-delà des applications traditionnelles (catalyse, métallurgie, verres et céramiques, aimants, optique). Et se diversifie dans des créneaux "high tech", comme l'environnement:

Un phosphate luminescent pour ampoules électriques trichromatiques qui réduit la consommation d'énergie.

Un oxyde de cérium thermostable pour les pots catalytiques destinés aux voitures à essence.

Un catalyseur de dépollution des gaz sulfurés rejetés par les usines à gaz.

Une solution à base de cérium qui, mélangée au gazole des moteurs Diesel d'automobiles, abaisse le point de fusion des suies et facilite la filtration des particules.

Des alliages à base de terres rares "nickel-hydrure" pourraient remplacer à l'avenir le nickel-cadmium dans les batteries rechargeables.

USINE NOUVELLE N°2495

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