Téflon

TEFLON ou Teflon-PTFE ou Téflon (abréviation de tétra-fluoroéthylène et ajout de la terminaison on des matières plastiques) est la marque déposée en 1945[1] du polytétrafluoroéthylène (PTFE) de la société américaine E.I. du Pont de Nemours and Company, passée dans le langage courant[2].

Ce polymère thermoplastique est thermostable, possède une grande inertie chimique et a un très grand pouvoir anti-adhésif.

Marques déposées de fluoropolymères

Autres marques déposées de fluoropolymères du même fabricant :

  • Teflon-PFA désigne le perfluoroalkoxy (PFA), un copolymère translucide possédant des propriétés semblables au PTFE. Il est cependant plus facilement transformable que ce dernier (point de fusion inférieur) et supporte des températures jusqu'à 250 °C ;
  • Teflon-FEP désigne le fluoroéthylène propylène (FEP), un copolymère de l'hexafluoropropylène et du tétrafluoroéthylène. Ses propriétés sont semblables à celles du PFA. Il supporte cependant des températures jusqu'à 205 °C.

Ces trois polymères spéciaux ont des compositions voisines. Comme l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE) (marque déposée Tefzel de DuPont), ils sont très utilisés en verrerie de laboratoire.

Histoire

Découverte accidentelle

Le polytétrafluoroéthylène a été découvert en par un chimiste de 27 ans, Roy Plunkett, qui travaillait au Jackson Laboratory, un laboratoire situé dans le New Jersey et appartenant à la société chimique américaine E.I. du Pont de Nemours and Company.

Roy Plunkett travaillait sur la mise au point d'un nouveau réfrigérant et avait voulu refroidir dans de la neige carbonique un gaz, le tétrafluoroéthylène (C2F4)[3]. Ce gaz quasi inodore, une fois polymérisé devient le PTFE ((C2F4)n), blanc.

Il constata accidentellement que le gaz polymérisait et devenait une poudre cireuse et blanche, soluble dans quasiment aucun solvant, qui résistait à une température de 260 °C et révélait des propriétés antiadhésives exceptionnelles[4].

Développement

Pour sa première application, le PTFE fut utilisé par l'armée américaine pendant la Seconde Guerre mondiale dans le cadre du projet Manhattan, destiné à mettre au point la bombe atomique. Le PTFE servait à réaliser des joints d'étanchéité, utilisés pour la production de l'uranium 235, le PTFE étant seul capable de résister aux acides corrosifs utilisés dans la production de l'uranium. Le PTFE étant alors extrêmement coûteux, les faibles quantités commandées à DuPont étaient conservées dans le coffre-fort d'une banque[4].

E.I. du Pont de Nemours and Company commercialisa le Téflon en 1945 et lança une grande campagne commerciale qui permit de tripler les ventes du polymère entre 1954 et 1960.

Les débuts du Téflon pour des ustensiles de cuisine datent de 1951 aux États-Unis, avec une poêle à frire.

En Europe, un ingénieur français, Marc Grégoire, pêcheur dans son temps libre, cherchait à former des mandrins de cannes à pêche en fibres de verre. Il appliquait un revêtement de Téflon à ses moules pour que les mandrins se défassent plus facilement. Pour coller le Téflon au moule, très difficile à fixer puisque glissant, il eut l’idée d’attaquer le moule à l’acide avant d’appliquer le revêtement. Ceci créait des porosités plus étroites à la surface du matériau parce que plus profondes, qui permettaient de fixer le Téflon mécaniquement : la substance entrait dans les porosités à l’état liquide, et en se durcissant adhérait au support[5].

Colette, la femme de Marc Grégoire, au courant des expériences de son mari sur les revêtements antiadhésifs, lui demanda d’utiliser sa découverte pour empêcher le lait, qu’elle faisait bouillir pour ses trois enfants, de coller au fond de ses casseroles. Ainsi Marc Grégoire partit acheter des casseroles dans un magasin local. Le magasin n’avait plus de casseroles, mais pour ne pas rentrer les mains vides, il acheta une poêle en aluminium. C’est ainsi que la première poêle en aluminium anti-adhésive fut créée. Il protégea ensuite son invention en déposant plusieurs brevets[5].

Il essaya ensuite de vendre son invention à différents producteurs, sans succès : la poêle à frire était considérée comme un bien d’équipement, acheté lorsqu’un foyer était fondé, puis passé de génération en génération, en renouvelant occasionnellement son revêtement. Les producteurs n’avaient donc qu’un intérêt très limité dans cette innovation[5]. Marc Grégoire décida alors de produire ses poêles antiadhésives lui-même : il créa la marque Tefal en 1956, contraction de « Téflon » et « aluminium »[4].

La nouvelle marque connut un succès conséquent, même international peu après l’élection de John F. Kennedy. En effet, au printemps 1961, Jackie Kennedy, la femme du président, mit en avant la marque Téfal en se faisant photographier, sortant d’un magasin Macy’s, avec une poêle Tefal à la main. En conséquence, les poêles de la marque se vendirent par millions aux États-Unis, contraignant même Tefal à faire livrer ses poêles par avion aux États-Unis[6].

En France, comme en Italie (où des accidents ont eu lieu dans les années 1960), une usine (Résines Fluorées Soreflon) a été créée, liée commercialement à Dupont USA, laquelle sous[Quoi ?] la responsabilité de PCUK (Pechiney), puis d'Atochem, à Pierre-Bénite dans le Rhône. Aucun incident n'a été constaté depuis le Fréon, matière première gazeuse en bonbonnes renforcées, jusqu'aux particules de tétrafluoroéthylène polymérisées, solide sec ou particules en dispersion dans l'eau, dans une chaîne longue de transformation du produit gazeux. L'extrait gazeux est distillé dans de hautes colonnes, ceinturées de parois en béton, puis le gaz purifié est polymérisé sous haute pression avec un catalyseur spécial dans des autoclaves également fortifiés. Des analyses chimiques en phase gazeuse sont réalisées tout au long du processus de fabrication, et le comportement mécanique du produit fini est testé selon des normes. La plupart des produits obtenus sont directement gérés commercialement par Dupont. Le produit sec en poudre est mis en fûts, et le produit dispersé en émulsion aqueuse avec un agent mouillant en bidons. Ces produits sont très inertes et ainsi ne représentent pas de danger immédiat. Toutefois, une décomposition à haute température du Téflon représente une grande toxicité pour l'homme, en raison de l'acide fluorhydrique et des produits fluorés émis.

DuPont a dû étudier des procédés pour l'utilisation industrielle du Téflon, ce dernier étant si glissant que son adhésion aux autres matériaux est très difficile. Le Téflon a donc d'abord été appliqué par couches successives, comme de la peinture, avant que des modifications chimiques ne le rendent plus facilement utilisable[Lesquelles ?][4]. Un agent mouillant permet une dispersion de la poudre dans l'eau. Des moules pressant une pièce qui ira en four quelques minutes permettent à la poudre compressée de prendre une forme définie, avec toutefois un dégagement odorant nécessitant une évacuation contrôlée des gaz du four.

Aujourd'hui, le Téflon est utilisé dans l'automobile, l'aviation, l'espace, l'électronique, la médecine, le photovoltaïque, le bâtiment, etc.

En 2006, une lentille liquide miniature à base de Téflon Arctic a été mise au point pour les caméras de téléphones mobiles, les webcams, les lecteurs de code-barres. Elle évite toute pièce mécanique mobile et offre d'excellentes performances en termes de temps de réponse, de qualité d'image et de coût[7].

En 2010, DuPont a lancé une nouvelle génération de revêtements antiadhérents qui permet une meilleure résistance aux agressions, une longévité accrue et un impact environnemental plus faible[4].

Scandales liés au Téflon

Au début des années 1980, la société Dupont acheta une surface de 66 hectares près de Parkersburg qui fut transformée en dépôt pour les déchets d’une de leurs usines dans la région, nommée Washington Works. Après aménagement de la zone, DuPont commença à rejeter de l'acide perfluorooctanoïque (PFOA), substance toxique utilisée dans la production du Téflon, dans la rivière Ohio. Le PFOA commença aussi à contaminer la réserve d’eau potable de la région à travers des « puits de digestion », des fossés où la substance était stockée, approfondis au fur et à mesure que la quantité de déchets augmentait. En 1990, plus de 7 100 tonnes de PFOA ont été déversées dans l’eau[8].

Un fermier de la région, Wilbur Tennant, remarqua que la santé de ses vaches s’était nettement détériorée depuis l’installation du dépôt près de sa ferme[8].

Ami de la locataire d’une ferme à proximité, l’avocat Rob Billott décida de lancer un procès fédéral à l’encontre de DuPont au nom de Tennant, après que le fermier lui ait demandé son aide. Grâce à une lettre de Dupont à l’Environmental Protection Agency (EPA) mentionnant la présence de PFOA dans le dépôt de Parkersburg, il obtint une ordonnance forçant DuPont à lui donner accès à l’intégralité de leurs documents au sujet de la molécule. C’est dans ces documents que Billot découvrit que DuPont avait depuis quarante ans secrètement mené des recherches sur les propriétés nocives du PFOA sans jamais les publier et avait continué à rejeter cette substance dans l’environnement en connaissance de cause. Lors de ses recherches, la société avait notamment découvert les propriétés cancérigènes du PFOA, les concentrations dangereusement hautes dans l’environnement avoisinant et dans le sang de leurs ouvriers, et même une alternative moins toxique au PFOA qu'ils avaient décidé de ne pas utiliser par peur de réduire leurs profits, la production de matériaux contenant du Téflon leur rapportant un milliard de dollars par année à cette époque[8].

En 2001, Bilott lança un recours juridique contre DuPont, rendant l’affaire publique. Il accusa la société d’avoir contaminé plus de 70 000 personnes dans six districts différents. En 2004, DuPont dut régler le recours : un total de 70 millions de dollars fut payé aux différents districts touchés, et la société s’engagea à installer des stations de filtration des eaux dans les six districts touchés. Une enquête sur la contamination du sang des habitants de la région, financée par DuPont, fut aussi menée. En 2011, l’étude comprenant près de 70 000 échantillons sanguins aboutit : le CIRC établit le PFOA comme un cancérigène de groupe 2B[9] (« potentiellement cancérigène pour l’homme »)[8].

Avant ce procès, aucune limite légale pour la concentration dans l'eau n'était établie aux États-Unis. Depuis, une limite de 0,07 parties par milliard (ppb) a été fixée[10].

Le long combat de 20 ans de l'avocat Robert Bilott est relaté dans le film Dark Waters réalisé par Todd Haynes en 2019.

En 2019, Robert Bilott a lancé une nouvelle action contre les entreprises chimiques 3M, DuPont et Chemours, une spin-off de DuPont, accusées d'avoir sciemment dissimulé pendant plus de 20 ans les risques associés à ces substances. L'action vise à obtenir le statut de recours collectif au nom de toutes les personnes vivant aux États-Unis qui ont été exposées non seulement au PFOA mais aussi à des composés apparentés connus sous le nom de PFAS, abréviation de per- and polyfluoroalkyl substances. Ces produits pratiquement indestructibles s'accumulent dans le corps humain et dans l'environnement. Ils sont responsables de toute une série de risques de santé publique, notamment l'affaiblissement du système immunitaire, le dysfonctionnement du foie et des malformations congénitales[11].

Domaines d'application
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Cuisine

Ce matériau est utilisé comme revêtement antiadhésif pour les poêles et autres ustensiles de cuisine. Le précurseur de ce système est Tefal (Teflon Aluminium) qui fut le premier utilisateur du brevet de E.I. du Pont de Nemours and Company.

Textile

Le Gore-Tex, marque brevetée, par la société W.L. Gore & Associates. Imperméable et respirant, ce tissu principalement utilisé dans les activités sportives de plein air, est composé de polytétrafluoroéthylène (PTFE) étiré, aussi connu sous la marque Téflon.

Fer à repasser

La semelle de certains fers à repasser est revêtue de Téflon[12]

Cigarette électronique

Le Téflon est utilisé dans la fabrication de certains embouts de cigarette électronique (en anglais : drip tip), car il s'encrasse peu et offre un meilleur confort aux lèvres.

Optique

Le Téflon peut être conjugué aux traitements antireflets sur les verres correcteurs pour rendre ces derniers plus résistants aux rayures et aux salissures. En France, le seul fournisseur de verres ophtalmiques à proposer ce type de traitement est Sola (Carl Zeiss Vision) sous le nom de Teflon Easycare.

Médecine

En chirurgie cardio-vasculaire, le Teflon est utilisé pour renforcer les sutures lors des plasties ou des remplacements valvulaires cardiaques.

Il existe également des prothèses vasculaires en PTFE permettant de faire des pontages vasculaires lorsqu'aucune veine n'est disponible. Les résultats sont bons mais les prothèses sont plus sujettes aux infections que les pontages veineux.

Plomberie

Ce matériau est utile pour étancher les raccords filetés. On enroule une bande de Téflon sur plusieurs tours dans le sens du filetage dans toute sa longueur sur le raccord mâle, pour ensuite le visser dans le raccord femelle.

Lubrification

Le Téflon est utilisé dans la lubrification, notamment par une société néerlandaise (Interflon) qui est la première à utiliser le faible coefficient de friction du Téflon (0,02) pour limiter l'usure entre les pièces mécaniques en mouvement (paliers DTS10).

On retrouve entre autres des additifs moteur pour économiser le carburant, des cires de glisse, des graisses ou autres lubrifiants polyvalents adaptés aux mécanismes à lubrifier.

La lubrification au Téflon est cinquante fois plus efficace qu'une huile, tant par sa durée de vie utile que par sa résistance aux éléments eau, acide ou froid.

Chimie

Le Téflon est utilisé en chimie notamment dans les robinets des ampoules à décanter ou à addition. En effet, ce matériau ne nécessite pas de graissage contrairement au verre fritté traditionnellement utilisé, ce qui limite les pollutions d'échantillons par la graisse.

On retrouve également le Téflon dans la fabrication de matériels de laboratoire comme les béchers et les ballons. Le Téflon permet l'analyse de traces dans de bonnes conditions en évitant un éventuel relargage (de composés métalliques par exemple) par le verre.

Il est également apprécié pour les prélèvements de volatils, notamment par purge and trap ou piégeage dynamique, pour sa grande inertie vis-à-vis de ce type de molécules.

Il sert à fabriquer des conteneurs pour l'acide fluoroantimonique, l'acide le plus puissant connu à ce jour, car il est le seul matériau connu à lui résister.

Architecture

Le Téflon est utilisé en toiture, par exemple :

  • le Stade Océane du Havre est doté d'une enveloppe extérieure bleue composée de ce matériau. Lors de la pose, de nombreux plis sont apparus. Ils seront corrigés et l'enveloppe lissée par la suite[réf. nécessaire] ;
  • les toitures du centre Pompidou-Metz et du stade Soccer City de Johannesbourg sont recouvertes d'une membrane à base de Téflon étanche et résistante à toute condition météorologique.

Pour la construction de la Fondation d'entreprise Louis-Vuitton, des appuis glissants en polytétrafluoroéthylène (PTFE) dans la charpente métallique ont été utilisés afin de donner un degré de liberté à celle-ci.

Hyperfréquences

Le Téflon est utilisé comme diélectrique quasi-parfait à très faibles pertes dans divers dispositifs où un diélectrique solide est utile plutôt que l'air qui par exemple emplit d'ordinaire les guides rectangulaires métalliques. Par exemple, le Téflon est utilisé comme substrat pour ligne microruban. Sa constante diélectrique relative est alors de l'ordre de 2,1 et la tangente de son angle de perte de l'ordre de 10−4 à 10 GHz[réf. souhaitée].

Câbles électriques pour températures extrêmes

Il permet la fabrication de fils et câbles électriques pour conditions extrêmes. L'isolant en Téflon permet de supporter des températures de −90 à 260 °C[13]. Il est utilisé par exemple pour le câblage en atmosphères chaudes ou froides (cryogénie), en ambiances agressives (humidité, produits chimiques, etc.), dans l'aéronautique, mais aussi d’appareils électriques chauffants, de circuits d’allumage et le câblage de sondes thermorésistantes.

Autres

Il est aussi utilisé sur les sièges de tiges de vannes pneumatiques pour assurer l'étanchéité à la fermeture des vannes, sa haute tenue en température (proche de 250 °C) lui permet de supporter le passage de gaz à haute température.

Radiolyse

Malgré ses propriétés exceptionnelles (caractère inerte et propriétés anti-adhésives), le téflon est très sensible à la radiolyse et ne résiste pas à l'exposition aux radiations gamma et alpha. Il se décompose et tombe en poudre sous l'effet de ces rayonnements. L'usage du Téflon est par conséquent proscrit en radiochimie et pour les applications sensibles aux radiations ionisantes.

Toxicité

Dangers pour l'humain

Le Téflon (PTFE) à proprement parler ne serait pas cancérigène, d’après l’American Cancer Society. Seules les vapeurs de Téflon pourraient être létales pour les oiseaux, mais ne provoqueraient toutefois que des symptômes grippaux chez l’humain. Lors d’une utilisation normale de poêles revêtues de Téflon, c’est-à-dire sans trop les laisser chauffer, il reste parfaitement inerte. Le Téflon commence à se détériorer à partir de 260 °C et se décompose à 350 °C[14].

Les poêles revêtues de Téflon ont la réputation d'être dangereuses pour la santé. Ceci provient vraisemblablement de la présence de traces de PFOA (acide perfluorooctanoïque) dans le Téflon. C'est un tensioactif utilisé dans la production du Téflon pour éviter les agglomérations. Ce composé est hautement toxique et serait possiblement cancérogène (groupe 2B) selon le Centre international de recherche sur le cancer[9], agence de l'OMS. De plus, cette substance se dégrade très peu : elle a une demi-vie de 5,4 ans[15].

Dangers pour l'environnement et recyclage

Le Téflon usagé se récupère par abrasion selon différentes méthodes telles qu’avec : des oxydes d’aluminium, des plaquettes en métal, du bicarbonate de sodium, des coquilles de noix, ou bien par sablage. Le Téflon récupéré est mélangé avec du Téflon pur[16].

Le PFOA est problématique pour l'environnement également car il ne se dégrade pas ou difficilement. Ainsi, en 2006, l’Environmental Protection Agency (EPA) américaine a lancé le stewardship program afin de réduire les émissions et les contenus des produits en PFOA de 95 % (par rapport aux valeurs de 2000) avant 2010. Ce programme concerne huit entreprises (qui représentent ensemble la majorité du marché) dont Dupont et elles ont toutes atteint cet objectif[17].

Références
  1. INPI, « Base de données marques » (consulté le ).
  2. Claude K.W. Friedli, Chimie générale pour ingénieur, Presses polytechniques et universitaires romandes, 2005 (ISBN 2880744288), p. 471 [lire en ligne].
  3. (en) Rex M. Heyworth et J.G.R. Briggs, Chemistry insights 'O' level, Pearson Education South Asia, , p. 488.
  4. Chantal Houzelle, « Et dire qu'on a failli rater le Teflon… », Les Échos, (consulté le ).
  5. (en) P. Le Masson, B. Weil et A. Hatchuel, Strategic Management of Innovation and Design, Cambridge University Press, (ISBN 978-1-139-91559-5, lire en ligne), p. 85-86.
  6. « Quand Jackie Kennedy a mis en lumière la marque Tefal », sur rtl.fr (consulté le ).
  7. « La lentille liquide autofocus de Varioptic remporte le 1er prix des DuPont Plunkett Awards 2006 pour l'innovation avec le Teflon », DuPont Press Club, .
  8. (en) N. Rich, « The Lawyer Who Became DuPont’s Worst Nightmare », New York Times,‎ (lire en ligne)
  9. (en) « Teflon and Perfluorooctanoic Acid (PFOA) », sur cancer.org (consulté le ).
  10. Environmental Protection Agency, « Lifetime Health Advisories and Health Effects Support Documents for Perfluorooctanoic Acid and Perfluorooctane Sulfonate », 81 FR 33250, Federal Register (en), (consulté le ).
  11. (en) Carey Gillma, « Why a corporate lawyer is sounding the alarm about these common chemicals », The Guardian,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  12. « Fers à repasser semelle teflon - Fiche pratique », sur pratique.leparisien.fr (consulté le )
  13. « Exemples d’applications du Téflon dans l'industrie du câble », sur groupe-omerin.com
  14. (en) « Risk Management for Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFASs) under TSCA », sur epa.gov (consulté le ).
  15. (en) « Poisoned Legacy: PFC Contamination: No Place to Hide », sur ewg.org (consulté le ).
  16. « Teflon », sur Société chimique de France.
  17. (en) « Fact Sheet: 2010/2015 PFOA Stewardship Program », sur epa.gov (consulté le ).

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes
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