droite|vignette|Film boPET métallisé, 32 couches d'environ d'épaisseur chacune.
Le polyéthylène téréphtalate biaxalement orienté (BoPET, pour l'anglais biaxially oriented polyethylene terephthalate), plus connu sous le nom de marque Mylar, est un film polyester fabriqué à partir de polyéthylène téréphtalate (PET) étiré. Il est utilisé pour sa haute résistance à la traction, sa stabilité chimique, sa stabilité dimensionnelle, sa transparence, sa réflectivité et ses propriétés d'isolation électrique. Une fois métallisé, il présente des propriétés de barrière contre le gaz et l'humidité. Ce film est « biaxialement orienté », ce qui signifie que ses chaînes polymères sont orientées parallèlement à son plan, et donc selon deux axes. De nombreuses entreprises fabriquent du BoPET et d'autres films polyester sous différentes marques. Au Royaume-Uni et aux États-Unis, les marques les plus connues sont Mylar, Melinex, Lumirror et Hostaphan. Il s'agit du premier polymère biaxialement orienté à avoir été produit à échelle industrielle.
Histoire Le développement du film BoPET a débuté au milieu des années 1950, initialement par DuPont., Imperial Chemical Industries (ICI) et Hoechst. En 1953, Buckminster Fuller a utilisé le Mylar comme enveloppe pour un dôme géodésique construit avec des étudiants de l'Université de l'Oregon. En 1955, Eastman Kodak a utilisé le Mylar comme support pour film photographique et l'a appelé « ESTAR Base ». Ce film très fin et résistant a permis d'utiliser des bobines de pour l'exposition durant les vols de reconnaissance à longue portée du U-2Eyes in the Sky, Dino A. Brugioni 2010, Naval Institute Press, , , 115.. En 1964, Echo II, un ballon de 40 mètres de diamètre constitué d'un film boPET de 9 micromètres d'épaisseur pris en sandwich entre deux couches de 4,5 µm d'épaisseur collées ensemble est lancé par la NASA.
Fabrication et propriétés vignette|Structure chimique du polyéthylène téréphtalate Le procédé de fabrication débute par l'extrusion à l'aide d'un cylindre refroidisseur d'un film de polyéthylène téréphtalate (PET) fondu en le refroidissant brutalement jusqu'à l'état amorphe. Le film est ensuite orienté biaxialement par étirage. La méthode la plus répandue consiste à étirer séquentiellement le film à l'aide de rouleaux chauffants, d'abord dans le sens de la machine, puis dans le sens transversal (orthogonalement au sens de défilement) dans un four chauffé. Il est également possible d'étirer le film simultanément dans les deux sens, mais l'équipement nécessaire est alors plus complexe. Les taux d'étirage sont généralement de l'ordre de 3 à 4 dans chaque direction.
Une fois l'étirage terminé, le film est « thermofixé » et cristallisé sous tension dans le four à des températures généralement supérieures à 200 °C. L'étape de thermofixation empêche le film de se rétracter pour reprendre sa forme non étirée d'origine et verrouille l'orientation moléculaire dans le plan du film. L'orientation des chaînes polymères est responsable de la résistance et de la rigidité élevées du film PET biaxialement orienté, dont le module de Young typique est d'environ 4 GPa. Une autre conséquence importante de l'orientation moléculaire est qu'elle induit la formation de nombreux germes cristallins. Les cristallites, qui croissent rapidement, atteignent la limite des cristallites voisins et restent plus petites que la longueur d'onde de la lumière visible. De ce fait, le film PET biaxialement orienté présente une excellente transparence, malgré sa structure semi-cristalline.
À cause de la surface extrêmement lisse du film, sa production sans aucun additif provoquerait une forte adhérence des couches entre-elles lors de son enroulement, de la même façon que pour des plaques de verre empilées. Pour faciliter sa manipulation, des particules inorganiques inertes microscopiques, telles que le dioxyde de silicium, sont généralement incorporées au PET afin de rendre la surface du film rugueuse.
Le film PET biaxialement orienté peut être métallisé par dépôt en phase vapeur d'une fine couche d'aluminium, d'or ou d'un autre métal évaporé. Le résultat est une très importante réduction de la perméabilité du film aux gaz (un point important pour les emballages alimentaires) et une réflexion de la lumière pouvant atteindre 99 %, notamment dans une grande partie du spectre infrarouge. Pour certaines applications, comme l'emballage alimentaire, le film boPET aluminisé peut être laminé avec une couche de polyéthylène, ce qui assure l'étanchéité et améliore la résistance à la perforation. La face en polyéthylène d'un tel laminé est mate, tandis que la face en boPET est brillante. D'autres revêtements, tels que l'oxyde d'indium-étain (ITO) qui est conducteur, peuvent être appliqués au film boPET par pulvérisation cathodique.
Applications
Les utilisations des films polyester boPET comprennent, sans toutefois s'y limiter :
Emballage souple et contact alimentaire droite|vignette|Le Bureau de transfert de technologie de la NASA, au Centre spatial Stennis, a collaboré avec une entreprise d'emballage de produits de la mer de Nouvelle-Orléans pour développer un contenant permettant d'améliorer la durée de conservation des produits de la mer, principalement du poisson frais et congelé, tout en préservant leur goût. Un ingénieur de la NASA a mis au point des sacs en polyéthylène métallisés résistants à la chaleur, doublés de mousse thermique, à partir d'une version améliorée du mylar métallisé communément appelé « matériau des couvertures spatiales », produit durant le programme Apollo. Le boPET a différentes applications dans l'emballage alimentaire : des laminés contenant une feuille de boPET métallisée protègent les aliments contre l'oxydation et la perte d'arôme, assurant ainsi une longue durée de conservation. On peut citer comme exemples les emballages en aluminium pour le café et les sachets pour les plats préparés ; la plupart des pâtisseries industrielles sont vendues emballées dans du boPET argenté ; un substrat en boPET blanc est utilisé comme opercule des pots de yaourt et d'autres produits laitiers ; un substrat en boPET transparant est utilisé comme opercule pour les plats cuisinés frais ou surgelés ; grâce à son excellente résistance à la chaleur, il peut rester en place lors du chauffage au micro-ondes ou au four ; le boPET est utilisé comme matériau pour les sacs de torréfaction ; le boPET est une variante de film métallisé ; les tôles laminées (aluminium ou acier) utilisées dans la fabrication des boîtes de conserve (alternative aux laques sans bisphénol A) ont un lien avec le boPET.
Revêtement pour le papier Dans l'édition et l'archivage, le boPET est utilisé : dans la confection de la pellicule transparente superposée aux cartes et qui permet d'y ajouter des annotations sans l'endommager ; le boPET métallisé est utilisé comme surface décorative pour donner un aspect miroir sur des couvertures de livres, des t-shirts et autres matériaux souples ; comme revêtement protecteur pour les pins ou les badges ; dans la couche supérieure brillante des tirages photographiques Polaroid SX-70 ; en tant que support pour papier de verre à grain très fin ; pour l'emballage des comics, afin de les protéger au mieux des conditions environnementales (humidité, chaleur et froid) qui, autrement, entraîneraient une lente détérioration du papier. Ce matériau est utilisé pour la conservation de documents de qualité archivistique par la Bibliothèque du Congrès des États-Unis (Mylar type D, ICI Melinex 516 ou équivalent) et par plusieurs grandes collections de recherche sur la bande dessinée, notamment la Comic Art Collection de l'Université d'État du Michigan. Bien que le boPET soit largement (et efficacement) utilisé à des fins d'archivage, il n'est pas totalement à l'épreuve du feu et de la chaleur et pourrait fondre, selon l'intensité de la source de chaleur, endommageant ainsi davantage l'ouvrage emballé ; de même, les jeux de cartes à collectionner (comme Pokémon, Magic: The Gathering et Yu-Gi-Oh!) sont conditionnés dans des pochettes ou des étuis en boPET métallisé. Ce matériau peut également servir à réaliser les illustrations holographiques présentes sur certaines cartes, généralement appelées « holographiques », « foil », « shiny » ou « holofoils » ; pour protéger la reliure des documents importants, tels que les dossiers médicaux.
Matériau isolant En raison de ses propriétés isolantes, le boPET est utilisé : comme un matériau isolant électrique ; comme isolation dans le bâtiment et dans la fabrication des tentes, grâce à sa capacité à réfléchir le rayonnement thermique ; comme isolant thermique et comme protection contre les radiations dans les combinaisons spatiales de la NASA, qui comptent cinq couches de film boPET métallisé ; pour la fabrication des couvertures de survie, qui permettent de conserver la chaleur corporelle d'une victime en état de choc ; en tant que fine bande permettant de former un joint étanche entre les surfaces de contrôle et la structure adjacente des aéronefs, notamment des planeurs ; comme isolation légère pour le jardinage d'intérieur ; dans la confection des combinaisons de protection aluminisées utilisées par les pompiers pour se protéger de la forte chaleur dégagée par les feux de carburant ; dans les doublures de chaussettes et de gants pour conserver la chaleur ; comme matériaux d'étanchéité pour piles à combustible et dispositifs connexes.
Énergie solaire, marine et aviation Le boPET a différentes applications dans les domaines de l'énergie, de la marine ou de l'aviation : le boPET métallisé est destiné à être utilisé pour les voiles solaires comme moyen de propulsion alternatif pour les engins spatiaux tels que Cosmos 1 ; le film Mylar translucide, dans des dimensions allant jusqu'à de large et jusqu'à de long, a été largement utilisé comme support pour les dessins techniques à l'échelle dans l'industrie aérospatiale en raison de sa stabilité dimensionnelle (voir également la section Supports d'impression ci-dessous) ; cette stabilité permet au personnel de production et d'ingénierie de positionner les pièces fabriquées directement sur ou sous le film présentant le dessin technique afin de vérifier la fidélité des profils, de l'emplacement des trous et d'autres caractéristiques des pièces ; les rideaux solaires métallisés peuvent être fabriqués en boPET, pour réfléchir la lumière du soleil et la chaleur loin des fenêtres ; le boPET aluminisé peut être utilisé comme dispositif d'observation d'éclipse solaire bon marché ; le boPET peut entrer dans la composition de voiles de haute performance pour voiliers, deltaplanes, parapentes et cerfs-volants ; la face arrière des modules photovoltaïques des panneaux solaires peut être composée de boPET ; le boPET peut être utilisé pour combler les espaces entre les surfaces de contrôle des planeurs, ce qui permet de réduire la traînée de profil.
Science Le boPET a différentes applications en science :
les filtres solaires visuels et télescopiques utilisent des films BoPET, souvent recuits sur un support en verre dans les applications télescopiques pour plus de stabilité ; les miroirs utilisés par les observatoires de rayons cosmiques à photomultiplicateurs sont fabriqués à partir de films boPET montés sur des anneaux concentriques fixés dans des cellules étanches aux gaz, qui se déforment facilement en miroirs sphériques ; le matériau des diaphragmes légers séparant les gaz dans les installations de tubes de choc et d'expansion hypersoniques est souvent le boPET ; en spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, généralement avec des applications laser, le boPET sert de séparateur de faisceau ; le boPET est utilisé comme revêtement autour des tubes d'hématocrite ; le boPET est utilisé comme matériau isolant dans les écrans de protection contre les radiations des cryorefroidisseurs ;