Les plastifiants pour PVC se répartissent en cinq grandes familles : les orthophtalates, les esters monomères sans phtalate, les plastifiants polymères, les plastifiants biosourcés et les plastifiants secondaires ou spéciaux qui étendent ou modifient un plastifiant primaire. Ces appellations se recoupent – l’ATBC est à la fois sans phtalate et biosourcé – car chacune répond à une question différente : l’acide sur lequel l’ester est construit, sa nature (restrictive ou non), la taille de la molécule et sa capacité à supporter un composé seul.
Plastifiants phtalates
Les orthophtalates — diesters d'anhydride phtalique avec des alcools allant du butanol à l'isodécanol — restent les plastifiants de référence pour le PVC, mais leur classification repose désormais davantage sur le statut réglementaire que sur leurs performances. Le DEHP (DOP), le DBP, le BBP et le DIBP sont soumis à des restrictions sur la plupart des marchés ; le DINP, le DIDP et le DPHP, de masse moléculaire plus élevée, restent utilisables en dehors des jouets et des articles de puériculture ; et là où ni la réglementation européenne ni la réglementation américaine ne s'appliquent, le DOP demeure la référence en termes de coût.
Les performances suivent la chaîne polycristalline. Les chaînes courtes (DBP, DIBP) fusionnent le plus rapidement et plastifient le plus efficacement, mais sont volatiles et migrent facilement ; le DOP constitue la référence pour tous les autres plastifiants ; le DINP, le DIDP et le DPHP sacrifient un peu d’efficacité au profit d’une volatilité moindre, d’une meilleure tenue au vieillissement thermique et d’une migration réduite. Ce même compromis s’applique à toutes les familles suivantes : la masse moléculaire assure la stabilité, mais au détriment de l’efficacité et de la vitesse de fusion.
| phtalate | UE — REACH Annexe XVII | États-Unis — CPSC 16 CFR 1307, articles sur les jouets pour enfants et la garde d'enfants |
|---|---|---|
| DEHP (DOP) | Entrée 51 : interdite à partir de 0.1 % du poids de matière plastifiée dans les articles en général, depuis le 7 juillet 2020 | Indiqué : 0.1 % (1000 ppm) dans tout composant plastifié accessible |
| DBP | Entrée 51, sous forme de DEHP | Listé |
| BBP | Entrée 51, sous forme de DEHP | Listé |
| DIBP | Entrée 51, sous forme de DEHP | Listé |
| DINP | Entrée 52 : teneur supérieure à 0.1 % interdite uniquement dans les jouets et articles de puériculture pouvant être mis dans la bouche | Répertorié — dans tous les jouets pour enfants et articles de puériculture, qu'ils soient destinés à être mis à la bouche ou non |
| DIDP | Entrée 52, sous le nom de DINP | Non listé |
| DPHP | Non mentionné dans les entrées 51 ou 52 | Non listé |
La distinction entre les deux groupes repose sur la classification. Le DEHP, le DBP, le BBP et le DIBP sont classés dans la catégorie Repr. 1B, d'où la restriction relative à l'article de la rubrique 51. Dans cette rubrique, l'expression « matière plastifiée » englobe les revêtements, les encres, les adhésifs et les décalcomanies apposés sur un article, ainsi que le PVC. Par conséquent, un composé sans phtalate comportant une impression plastifiée au DOP reste un article non conforme. Les utilisations exclusivement industrielles, agricoles ou extérieures, sans contact prolongé avec la peau, sont exemptées.
Le contact alimentaire constitue l'autre limite. Les phtalates restent autorisés en vertu du règlement (UE) n° 10/2011, mais la modification de 2023 a abaissé la limite de migration du DEHP à 0.6 mg/kg et la limite combinée DINP + DIDP à 1.8 mg/kg — des seuils suffisamment stricts pour que les nouveaux composés destinés au contact alimentaire soient élaborés à partir des limites de migration des substances non phtalates ci-dessous plutôt que d'être qualifiés par rapport à ces valeurs.
Plastifiants sans phtalates
Les plastifiants sans phtalates sont des esters monomères dérivés d'un acide autre que l'ortho-phtalique : téréphtalique (DOTP), cyclohexane-dicarboxylique (DINCH, DEHCH), trimellitique (TOTM, TINTM), adipique (DOA, DINA) et citrique (ATBC). Ensemble, ils couvrent la gamme de performances des phtalates, le DOTP étant le plus proche du DOP. Aucun n'est mentionné dans les entrées 51 ou 52 du règlement REACH ni dans la liste des huit plastifiants de la CPSC, qui est pourtant une exigence pour une gamme de produits sans phtalates sur une fiche technique.
| Famille — notes | Ce que cela permet d'acheter | Ce que ça coûte |
|---|---|---|
| Téréphtalates — DOTP (DEHT) | Rendement proche du DOP, volatilité réduite, même manutention sur une ligne existante | Fusion plus lente : les plastisols et les feuilles calandrées nécessitent une température de gélification plus élevée ou un coplastifiant à fusion rapide. |
| Cyclohexanoates — DINCH, DEHCH | Faible migration, faible viscosité du plastisol, usage établi pour le contact alimentaire et médical | Moins efficace que le DOP ; prix plus élevé |
| Trimellitates — TOTM, TINTM | Très faible volatilité : câbles vieillis thermiquement, intérieurs automobiles avec limite de formation de buée, tubes médicaux | Fusion la plus lente du groupe, faible rendement, prix le plus élevé |
| Adipates — DOA, DINA | meilleure flexibilité à basse température | Volatil et extractible ; à utiliser en mélange, rarement seul. |
| Citrates — ATBC | Fusion rapide ; acceptée dans les secteurs de l’alimentation, de la médecine et du jouet | Volatil et extractible ; prix (voir biosourcé ci-dessous) |
L’absence de phtalates ne signifie pas l’absence de réglementation ; chaque ester possède sa propre entrée relative au contact alimentaire. Le DOTP (FCM 798), le DINCH (FCM 775) et l’ATBC (FCM 138) sont autorisés par le règlement (UE) n° 10/2011 et disposent de leurs propres limites de migration. Par conséquent, une déclaration de conformité nécessite toujours un résultat de migration par rapport à la valeur actuelle de l’annexe I.
L'autorisation de mise sur le marché (TOTM) repose plutôt sur l'évaluation de l'EFSA de 2019 : aucun souci pour le consommateur concernant le PVC souple jusqu'à environ 10 % dans le film d'emballage et 40 % dans les tubes, à condition que la migration reste à 5 mg/kg ou moins.
Le PVC médical est passé de DOP à TOTM, DINCH et DEHCH pour des raisons à la fois réglementaires et liées à une évolution du marché. Le règlement relatif aux dispositifs médicaux plafonne la teneur en CMR 1A/1B et en perturbateurs endocriniens à 0.1 % p/p dans les dispositifs invasifs et dans tout récipient contenant des médicaments ou des fluides corporels, sauf justification. La classification Repr. 1B du DEHP le place dans ce seuil, contrairement aux substances non phtalates sans classification CMR.
Plastifiants polymères
Les plastifiants polymères sont des chaînes de polyester (acide adipique, sébacique ou azélaïque condensées avec un glycol et bloquées en bout de chaîne) suffisamment longues pour ne quasiment pas quitter la matrice PVC. Selon une étude de 2021 sur les plastifiants PVC à faible migration, le critère retenu est une masse moléculaire moyenne supérieure à 2 000 g/mol. Il convient de les privilégier lorsque la migration ou l’extraction, et non le coût ou la cadence de production, constitue le principal facteur de défaillance.
Une chaîne de cette taille diffuse beaucoup plus lentement à travers la matrice qu'un ester monomère et ne se répartit pas dans les matériaux avec lesquels elle est en contact : graisses et huiles, carburants, isolants en polystyrène, laques de nitrocellulose, ou encore une pièce plastifiée voisine. C'est pourquoi on les retrouve dans les membranes d'étanchéité posées contre un isolant en polystyrène ou du bitume, dans les tuyaux de carburant et d'huile, et dans les garnitures automobiles avec une limite de formation de buée ; leur volatilité est négligeable pour la même raison.
Le prix à payer se fait sentir sur la ligne de production. La viscosité constitue la difficulté habituelle : un plastifiant polymère s’absorbe lentement dans le mélange sec, augmente la viscosité du plastisol, fusionne lentement et plastifie moins efficacement. Le composé nécessite donc une plus grande quantité de ce plastifiant pour obtenir la même dureté et perd en flexibilité à basse température. La plupart des formulations associent ainsi un polymère à un ester monomère : suffisamment de polymère pour respecter les spécifications de migration, et suffisamment de monomère pour assurer la continuité de la production.
Plastifiants biosourcés
Les plastifiants biosourcés sont des esters dont le carbone provient, en totalité ou en partie, de matières premières renouvelables : huiles végétales époxydées (ESBO, huile de lin époxydée) et citrates (ATBC) en quantités industrielles, avec à leur base des esters d’acides gras époxydés et des succinates biosourcés. Deux informations essentielles ne figurent pas sur l’étiquette : la dose réellement plastifiante et la proportion de la molécule issue de ressources renouvelables.
L'ESBO est un cas où la dose modifie la nature de l'additif. À une concentration de 1 à 2 % en poids, présente dans la plupart des composés, il agit comme co-stabilisant : les cycles oxirane neutralisent l'HCl libéré par le PVC lors du chauffage. Tout ramollissement observé à ce niveau est alors négligeable.
Une plastification efficace avec l'ESBO nécessite une concentration de 25 à 45 % en poids. À ce niveau, sa compatibilité limitée se manifeste par une exsudation ; il est donc utilisé comme substitut partiel dans un mélange plutôt que comme plastifiant unique. Sur le certificat d'analyse (CoA), la teneur en oxygène de l'oxirane est l'indicateur de la performance du stabilisant. L'ESBO est référencé FCM 532 dans le règlement (UE) n° 10/2011, ce qui explique sa présence dans les films d'emballage pour aliments gras et les joints de fermeture.
L'ATBC est la qualité biosourcée qui se comporte comme un véritable primaire : fusion rapide, bonne efficacité et acceptation pour le contact alimentaire (FCM 138), le secteur médical et la fabrication de jouets. Ses inconvénients sont sa volatilité, son extraction par les graisses et les alcools, et son prix, ce qui le réserve aux pièces à parois fines et de grande valeur — films étirables, tubes, jouets — plutôt qu'à un usage général.
L'appellation « biosourcé » concerne la matière première et se vérifie par le dosage du carbone 14 selon la norme ASTM D6866. Un ester dont l'acide est renouvelable mais dont l'alcool est pétrochimique ne contient que la part de carbone biogénique de l'acide ; il faut donc demander le résultat du dosage D6866, et non l'adjectif. L'appellation « biosourcé » est également distincte des appellations « biodégradable » et « à faible migration » : l'ATBC est plus extractible que le DINCH, quelle que soit sa matière première.
Plastifiants secondaires / spéciaux
Les plastifiants secondaires sont des agents de charge — principalement des paraffines chlorées — que le PVC ne peut pas absorber à pleine concentration, mais qui remplacent partiellement un ester primaire à moindre coût. Les plastifiants spéciaux sont des plastifiants primaires ou des coplastifiants choisis pour une propriété particulière qui fait défaut aux esters à usage général : l’ignifugation grâce aux esters de phosphate, la fusion rapide et le contrôle de la viscosité du plastisol grâce aux benzoates et au TXIB.
Les paraffines chlorées allongent la chaîne principale, confèrent des propriétés ignifuges grâce à leur teneur en chlore et améliorent la résistance aux hydrocarbures. Leur limite a toujours été la compatibilité : l’exsudation survenait lorsque la proportion de paraffine principale diminuait trop. Désormais, cette limite est réglementaire. Les paraffines à chaîne courte (C10-13, SCCP) figurent à l’annexe A de la Convention de Stockholm depuis 2017, et le règlement européen sur les polluants organiques persistants (POP) les tolère uniquement à une concentration inférieure à 1 % dans les mélanges et à 0.15 % dans les articles.
Les hydrocarbures à chaîne moyenne (C14-17, MCCP), les plus couramment utilisés par les formulateurs, ont été ajoutés à l'annexe A lors de la COP-12 en mai 2025. La restriction européenne correspondante – une limite de 0.1 % assortie d'exemptions temporaires – a été proposée fin 2025 et n'avait pas encore été adoptée au moment de la rédaction. Un composé contenant encore un diluant MCCP doit prévoir un plan de remplacement dès maintenant, et non pas lors de l'entrée en vigueur de la nouvelle réglementation.
Les plastifiants à base d'esters de phosphate permettent d'obtenir du PVC souple ignifuge sans y incorporer de charges minérales. Les phosphates de triaryle, comme le TXP, plastifient presque aussi bien qu'un phtalate et confèrent à la molécule ses propriétés ignifuges. Les phosphates de chloroalkyle, comme le TCPP et le TCEP, sont des retardateurs de flamme plus puissants mais des plastifiants moins efficaces ; ils sont donc utilisés comme coplastifiants en association avec un ester principal.
Les jouets excluent totalement les chloroalkyles : la directive 2009/48/CE, annexe C, plafonne la teneur en TCEP, TCPP et TDCP à 5 mg/kg chacun dans les jouets destinés aux enfants de moins de 36 mois ou destinés à être mis à la bouche, et le règlement (UE) 2025/2509 étend ces limites à tous les jouets à compter du 1er août 2030. Le TCEP a également fait l’objet d’une conclusion de risque déraisonnable de la part de l’EPA américaine en septembre 2024 ; il convient donc de le considérer comme une substance ancienne ; en dehors des jouets, il convient de qualifier plutôt le TCPP ou un phosphate d’aryle.
Les plastifiants à fusion rapide — dibenzoates et TXIB — abaissent la température de gélification et réduisent la viscosité du plastisol, ce qui permet à un plastisol DOTP ou DINCH de fonctionner selon un cycle DOP. Comme ils sont volatils, ils sont dosés en fraction du mélange de plastifiants et non comme base de celui-ci.
Conclusion
Choisissez la famille de contraintes qui échouera en premier.
- Aucune contrainte réglementaire: DINP, DPHP ou DOTP offrent des performances de niveau DOP avec une volatilité moindre.
- Spécifications pour jouets, pour contact alimentaire ou médicales: DOTP, DINCH, ATBC ou TOTM, chacun vérifié par rapport à sa propre limite de migration.
- Échec de la migration ou de l'extraction dans le service: un plastifiant polymère, mélangé à un ester monomère pour assurer le bon fonctionnement de la ligne.
- allégation biosourcée: ESBO ou ATBC, avec un résultat ASTM D6866 derrière l'étiquette.
- Objectif de réduction des coûts: la voie de la paraffine chlorée est en voie de fermeture dans le cadre de la Convention de Stockholm, les économies doivent donc provenir du produit primaire — DINP ou DPHP là où ils sont autorisés — et non d'un diluant.
Au sein de la famille, la qualité — et le phr qui atteint la valeur cible Shore A pour votre kit résine et stabilisateur — est déterminée par des essais successifs, et non par un tableau. C'est la prochaine étape, et ce sont les valeurs du certificat d'analyse (CoA) relatives à la volatilité, à la migration et à l'efficacité qui seront déterminantes.