Fiche technique

    Densité et propriétés physiques du PEBD

    La densité est le moyen le plus rapide d'identifier un grade de polyéthylène et le premier chiffre que la plupart des ingénieurs vérifient lors d'une spécification. Cette page donne les valeurs, les conversions d'unités, et — plus utile encore — ce qui les fait varier dans les matériaux recyclés et chargés réels.

    g/cm³ — densité du LDPE
    0,915–0,935g/cm³ — densité du LDPE
    kg/m³ — même valeur en unités SI
    915–935kg/m³ — même valeur en unités SI
    lb/ft³ — équivalent impérial
    57–58lb/ft³ — équivalent impérial
    °C point de fusion du LDPE
    105–115°C point de fusion du LDPE

    Valeurs de densité et conversions d'unités

    Les grades de polyéthylène sont classés en grande partie par densité, et les bornes sont des conventions plutôt que des constantes physiques. Le PEBD occupe la plage 915–935 kg/m³. En dessous se trouve le PE très basse densité (VLDPE, moins de 915). Au-dessus, le PEBDL chevauche la plage 915–925 avec une architecture de chaîne différente, le PE moyenne densité (MDPE) va de 926 à 940, et le PEHD occupe 940–970.

    Pour convertir les unités : diviser les kg/m³ par 1 000 pour obtenir des g/cm³ ; multiplier les g/cm³ par 62,428 pour obtenir des lb/ft³. La densité relative est numériquement identique à la densité en g/cm³ car l'eau vaut 1,000 g/cm³ à 4 °C. Comme tout grade de polyéthylène a une densité relative inférieure à 1, tous flottent dans l'eau — ce qu'exploite justement la séparation par flottation-sédimentation dans les usines de recyclage.

    Pourquoi le PEBD est moins dense

    Le procédé radicalaire haute pression qui produit le PEBD crée des ramifications longues et courtes le long de la chaîne principale. Ces ramifications gênent physiquement la cristallisation, si bien que seulement 45–55 % du polymère forme des zones cristallines ordonnées ; le reste reste amorphe, avec davantage de volume libre entre les chaînes. Un empilement moins efficace signifie moins de masse par unité de volume.

    La même ramification explique le reste du profil de propriétés. Une cristallinité plus faible signifie un point de fusion plus bas, une rigidité moindre, un allongement plus élevé, une meilleure transparence et une meilleure aptitude à la thermosoudure — ce qui explique la domination du PEBD dans le film alors même que le PEHD est mécaniquement plus résistant.

    Ce qui fait varier la densité en pratique

    Trois facteurs éloignent un matériau réel de la valeur théorique.

    • Teneur en comonomère — plus de comonomère signifie plus de ramification, une cristallinité plus faible, une densité plus basse.
    • Charges — carbonate de calcium, talc, verre ou métal augmentent tous sensiblement la densité, à peu près proportionnellement à leur fraction volumique.
    • Contamination polymère dans le recyclat — les fractions de PEHD ou de PP font varier la densité mesurée à la hausse ou à la baisse selon le mélange.
    • Vides et humidité dans les granulés — affectent la densité apparente (différente de la densité massique, typiquement 500–600 kg/m³ pour les granulés).

    Les matériaux recyclés à base de PEBD

    Le PEBD post-consommation véritablement mono-polymère affiche des valeurs proches du vierge, peut-être légèrement supérieures en raison des additifs et pigments résiduels. Les recyclats multi-polymères s'écartent davantage : un flux contenant du PEHD et du PP affichera une densité supérieure au PEBD pur, et un flux contenant une charge minérale encore plus.

    Le granulé PolyAl recyclé issu des briques alimentaires en est un exemple clair : environ 66 % de PEBD, 18 % de PEHD et 6 % de PP, plus environ 10 % d'aluminium en masse, affichant 950–1050 kg/m³. L'aluminium est dispersé en fines paillettes et ajoute de la masse sans augmentation proportionnelle de volume, ce qui explique aussi pourquoi le matériau est plus rigide et plus stable dimensionnellement qu'un PEBD non chargé. Son point de ramollissement Vicat se situe à 90–100 °C et son MFI à 2–4 g/10 min.

    Utiliser la densité pour le choix des matériaux

    La densité est un indicateur indirect de la cristallinité, qui pilote l'essentiel des propriétés mécaniques. En pratique, un polyéthylène plus dense sera plus rigide, plus résistant, plus tenu chimiquement, moins perméable et moins transparent ; un polyéthylène moins dense sera plus souple, plus résistant aux chocs à basse température, plus facile à souder et plus clair.

    Pour la conception de pièces, la densité compte aussi commercialement : la résine est vendue au poids mais les pièces sont conçues en volume. Une augmentation de densité de 10 % signifie 10 % de coût matière en plus pour la même géométrie de pièce — un point à vérifier lorsqu'on compare un recyclat chargé à une résine vierge non chargée sur le seul prix au kilo.

    Propriétés physiques du PEBD

    Densité915–935 kg/m³ (0,915–0,935 g/cm³)
    Densité (impérial)57,1–58,4 lb/ft³
    Densité relative0,915–0,935
    Densité apparente (granulés)≈500–600 kg/m³
    Cristallinité45–55 %
    Point de fusion105–115 °C
    Point de ramollissement Vicat85–95 °C
    Indice de fluidité (MFI)0,3–20 g/10 min (selon grade)
    Résistance à la traction8–15 MPa
    Allongement à la rupture100–650 %
    Absorption d'eau<0,01 %
    Température de transformation160–230 °C

    Densité du PEBD : réponses rapides

    Quelle est la densité du PEBD en g/cm³ ?

    +

    0,915–0,935 g/cm³, avec 0,920–0,925 g/cm³ typique pour les grades film usuels. En kg/m³, cela donne 915–935, et en lb/ft³ environ 57,1–58,4.

    Le PEBD flotte-t-il dans l'eau ?

    +

    Oui. Sa densité relative est inférieure à 1,0, donc le PEBD flotte — tout comme le PEHD et le PP. Les bacs de flottation-sédimentation des usines de recyclage exploitent exactement ce principe pour séparer les polyoléfines du PET, du PVC et des métaux, qui coulent.

    Quelle est la différence de densité entre le PEBD et le PEHD ?

    +

    Environ 25–45 kg/m³. Le PEBD est à 915–935 kg/m³ et le PEHD à 940–970 kg/m³. L'écart vient des chaînes linéaires du PEHD qui s'empilent en une cristallinité de 70–80 % contre 45–55 % pour le PEBD.

    Quel est le point de fusion du PEBD ?

    +

    Environ 105–115 °C, avec un point de ramollissement Vicat plus bas, à 85–95 °C. La transformation se fait généralement entre 160 et 230 °C selon la technique et le grade.

    Pourquoi mon PEBD recyclé est-il plus dense que la fiche technique ne l'indique ?

    +

    Presque toujours à cause de charges ou d'une contamination polymère. Une charge minérale, un pigment, ou une fraction PEHD/PP augmentent tous la densité mesurée. Vérifiez le taux de cendres sur le certificat d'analyse — il indique directement la charge inorganique.

    Quelle densité a une polyoléfine recyclée contenant de l'aluminium ?

    +

    Environ 950–1050 kg/m³ pour un granulé PolyAl issu de briques alimentaires contenant environ 10 % d'aluminium. Le métal ajoute de la masse sans volume proportionnel, ce qui place la densité au-dessus de tous les grades de polyéthylène non chargé.

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