Performances et différences des tuyaux en plastique PVC, UPVC, CPVC, PP, PE, PB, PVDF

CPVC

La résine est fabriquée à partir de résine de polychlorure de vinyle (PVC) modifiée par chloration et constitue un nouveau type de plastique technique. Il se présente sous forme de granulés ou de poudre en vrac, blancs ou jaune clair, inodores, sans goût et non toxiques. La chloration de la résine PVC augmente l'irrégularité de ses liaisons moléculaires et de sa polarité, améliorant ainsi la solubilité et la stabilité chimique de la résine, améliorant ainsi la résistance du matériau à la chaleur et à la corrosion par les acides, les alcalis, les sels et les oxydants. Il améliore également les propriétés mécaniques, notamment la température de déformation à chaud (HDT), en augmentant la teneur en chlore de 56,7 % à 63-69 %, et la température de ramollissement Vicat de 72-82 °C (à 90-125 °C). La température de fonctionnement maximale peut atteindre 110°C, avec une température de fonctionnement à long terme de 95°C. CORZAN CPVC offre des indicateurs de performance supérieurs. Le CPVC est donc un nouveau plastique technique offrant de larges perspectives d’application. UPVC

Les tuyaux UPVC, à base de résine de chlorure de polyvinyle, offrent d'excellentes propriétés telles qu'une détection précise de la température, une fusion chronométrée et une absorption rapide des additifs actifs tout en affaiblissant les forces entre les chaînes moléculaires de la résine. De plus, ils utilisent un stabilisateur de chaleur composite calcium-zinc de renommée mondiale, qui capture, inhibe et absorbe la libération de chlorure d'hydrogène pendant le processus de fusion et de température élevée de la résine. Ce stabilisant réagit avec la structure de la polyoléfine par le biais de doubles liaisons, remplaçant les atomes de chlore réactifs et instables dans la molécule. Cela permet de contrôler efficacement et scientifiquement la dégradation catalytique et la décomposition oxydative de la résine à l’état fondu.

PP

Les tuyaux en PP sont des matériaux semi-cristallins. Ils sont plus résistants que le PE et ont un point de fusion plus élevé. Étant donné que l'homopolymère PP est très cassant au-dessus de 0 °C, de nombreux matériaux PP commerciaux sont des copolymères aléatoires contenant 1 à 4 % d'éthylène ou des copolymères de serrage avec une teneur en éthylène plus élevée. Les matériaux copolymères PP ont une température de déformation thermique plus basse (100 °C), une transparence plus faible, une brillance plus faible et une rigidité plus faible, mais possèdent une plus grande résistance aux chocs. La résistance du PP augmente avec la teneur en éthylène. Le PP a une température de ramollissement Vicat de 150°C. En raison de sa cristallinité élevée, ce matériau présente une excellente rigidité de surface et une excellente résistance aux rayures. Il n’est pas sensible aux fissures dues aux contraintes environnementales. Le PP est généralement modifié en ajoutant des fibres de verre, des additifs métalliques ou des caoutchoucs thermoplastiques. Le débit (MFR) du PP varie de 1 à 40. Les matériaux PP avec des MFR plus faibles présentent une meilleure résistance aux chocs mais une résistance à la traction plus faible. Pour des matériaux de même MFR, les copolymères offrent une résistance supérieure à celle des homopolymères. En raison de la cristallisation, le PP présente un retrait relativement élevé, généralement de 1,8 à 2,5 %. L'uniformité directionnelle de ce retrait est bien meilleure que celle de matériaux tels que le PE-HD. L'ajout de 30 % d'additifs de verre peut réduire le retrait à 0,7 %. Les matériaux PP homopolymères et copolymères présentent une excellente résistance à l'absorption d'humidité, à la corrosion acide et alcaline et aux solvants. Cependant, ils manquent de résistance aux solvants aromatiques (comme le benzène) et aux hydrocarbures chlorés (tétrachlorure de carbone). Le PP n’a pas non plus la résistance à l’oxydation du PE à haute température. Le polypropylène (PP) est l’un des plastiques les plus légers et les plus courants, doté d’excellentes propriétés électriques, ce qui le rend adapté à une utilisation comme matériau isolant résistant à l’humidité, à la chaleur et aux hautes fréquences. Le PP est un polymère cristallin. Son grand changement volumétrique et sa forte orientation moléculaire lors de la congélation de la masse fondue entraînent un retrait important (1,0 % à 1,5 %). À l'état fondu, augmenter la température pour réduire la viscosité du PP est inefficace. Par conséquent, pendant le processus de moulage, l'augmentation de la pression d'injection et du taux de cisaillement doit être prioritaire pour améliorer la qualité du produit fini.

PE

Le polyéthylène, ou PE, est le composé organique macromoléculaire le plus simple et le matériau polymère le plus utilisé au monde. Il est formé par la polymérisation de l'éthylène et est classé par densité en polyéthylène haute densité (PEHD), polyéthylène moyenne densité (PEMD) et polyéthylène basse densité (PEBD). Le polyéthylène basse densité est plus souple et est souvent polymérisé à des pressions élevées. Le polyéthylène haute densité, caractérisé par sa rigidité, sa dureté et sa résistance mécanique, est souvent polymérisé à basse pression. Le polyéthylène haute densité peut être utilisé dans les conteneurs, les tuyaux et l’isolation électrique haute fréquence, comme dans les radars et la télévision. Le polyéthylène basse densité (PEHD) est souvent utilisé en grandes quantités. Le polyéthylène est cireux et a une sensation lisse et cireuse. Lorsqu'il n'est pas teint, le polyéthylène basse densité est transparent, tandis que le polyéthylène haute densité est opaque. Le polyéthylène est formé par la réaction d'addition et de polymérisation de l'éthylène (CH₂=CH₂), ce qui donne une chaîne polymère élevée constituée d'unités répétitives –CH₂–. Les propriétés du polyéthylène dépendent de la méthode de polymérisation utilisée. Le polyéthylène haute densité (PEHD) est produit par polymérisation Ziegler-Natta sous pression modérée (15 à 30 atmosphères) catalysée par des composés organiques. Les molécules de polyéthylène polymérisées dans ces conditions sont linéaires et possèdent de très longues chaînes, avec des poids moléculaires atteignant des centaines de milliers. La polymérisation radicalaire sous haute pression (100-300 MPa), haute température (190-210 °C) et catalyse au peroxyde produit du polyéthylène basse densité (PEBD), qui a une structure ramifiée.

Le polyéthylène est insoluble dans l’eau et a une très faible absorption d’eau. Même dans certains solvants chimiques, tels que le toluène et l’acide acétique, il n’est que légèrement soluble à des températures supérieures à 70 °C. Cependant, les microparticules de polyéthylène peuvent fondre ou se solidifier à des températures comprises entre 15°C et 40°C. Il fond à des températures plus élevées, absorbant la chaleur ; il se solidifie à des températures plus basses, libérant de la chaleur. Parce qu’il absorbe très peu d’eau, il résiste à l’humidité et possède des propriétés isolantes, ce qui en fait un excellent matériau de construction.

Le PB (polybutène) a été développé et appliqué au début des années 1970. Ses propriétés matérielles imposent des exigences techniques et d'équipement élevées pour la production de profilés, ce qui entraîne des investissements importants en immobilisations. Les petits fabricants manquent généralement de ressources techniques et financières pour produire ces matériaux.

PVDF (polyfluorure de vinylidène)

Il se présente sous la forme d’une poudre ou d’un granulé translucide ou blanc. Ses chaînes moléculaires sont étroitement serrées et possèdent de fortes liaisons hydrogène. Il a un indice d'oxygène de 46 %, est ininflammable, a une cristallinité de 65 % à 78 % et une densité de 1,17 à 1,79 g/cm³. Son point de fusion est de 172°C, sa température de déflexion thermique est de 112 à 145°C et sa température de fonctionnement à long terme est de -40 à 150°C.

La résine PVDF fait principalement référence à un homopolymère de fluorure de vinylidène ou à un copolymère de fluorure de vinylidène avec d'autres petites quantités de monomères vinyliques fluorés. La résine PVDF combine les caractéristiques des résines fluorées et des résines à usage général. Outre une excellente résistance chimique, une résistance aux hautes températures, une résistance à l'oxydation, une résistance aux intempéries et une résistance aux radiations, il possède également des propriétés spéciales telles que la piézoélectricité, la diélectricité et la thermoélectricité. Il s’agit actuellement du deuxième plus grand fluoroplastique en termes de volume de production, avec une capacité de production annuelle mondiale dépassant les 43 000 tonnes. Les applications du PVDF sont principalement concentrées dans l’industrie pétrochimique, l’électronique et les revêtements fluorocarbonés. En raison de son excellente résistance chimique, de sa facilité de traitement et de sa résistance à la fatigue et au fluage, le PVDF est un excellent matériau pour les pompes, les vannes, les tuyaux, les raccords de tuyauterie, les réservoirs de stockage et les échangeurs de chaleur utilisés dans les systèmes de traitement des fluides ou les revêtements des équipements pétrochimiques. Son excellente stabilité chimique et ses propriétés d'isolation électrique permettent à l'équipement résultant de répondre aux exigences TOCS et de retardement de flamme, ce qui le rend largement utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs pour le stockage et le transport de produits chimiques de haute pureté. Ces dernières années, les membranes poreuses, les gels et les séparateurs fabriqués à partir de résine PVDF ont trouvé une application dans les batteries secondaires au lithium, un segment de marché qui connaît actuellement l'une des demandes de PVDF à la croissance la plus rapide. Le PVDF est l’une des principales matières premières pour les revêtements fluorocarbonés. Les revêtements fluorocarbonés fabriqués avec ce matériau en sont à leur sixième génération. Grâce à sa résistance exceptionnelle aux intempéries, la résine PVDF peut être utilisée à l'extérieur pendant de longues périodes sans entretien. Ce type de revêtement est largement utilisé dans les centrales électriques, les aéroports, les autoroutes, les immeubles de grande hauteur et d’autres applications. La résine PVDF peut également être mélangée et modifiée avec d’autres résines. Par exemple, la résine PVDF et ABS peuvent être mélangées pour créer des matériaux composites, largement utilisés dans la construction, la décoration automobile et les boîtiers d'appareils électroménagers.

Le PVC est un type de matériau décoratif en plastique. Le PVC, abréviation de polychlorure de vinyle, est fabriqué à partir de résine de polychlorure de vinyle comme matière première principale, avec des quantités appropriées d'agents anti-âge et de modificateurs ajoutés. Le matériau est ensuite traité par mélange, calandrage et formage sous vide.

Le PVC est léger, isolant thermique, résistant à l’humidité, ignifuge et facile à appliquer. Disponible dans une grande variété de tailles, de couleurs et de motifs, il offre un effet hautement décoratif et peut être utilisé pour les murs et les plafonds intérieurs. C'est l'un des plastiques décoratifs les plus utilisés.

Les avantages des goussets en PVC sont les suivants : 1. Léger, isolant thermique, résistant à l'humidité, ignifuge, résistant aux acides et aux alcalis et à la corrosion. 2. Bonne stabilité et propriétés diélectriques, durable, anti-vieillissement, facile à souder et à coller. 3. Forte résistance à la flexion et aux chocs, et allongement élevé en cas de rupture. 4. Il est très facile à traiter et à façonner par malaxage, mélange, étirage de feuilles, granulation, extrusion ou moulage sous pression, et peut répondre aux besoins de diverses spécifications de profils. 5. Surface lisse, couleur vive et très décorative, avec une large gamme d'applications décoratives. 6. Processus de construction simple et installation relativement pratique. Les tuyaux PE sont fabriqués à partir de polyéthylène. Les tuyaux en PE conviennent à une installation dissimulée, tandis que les matériaux exposés sont sujets au vieillissement. Outre les avantages des plastiques généraux tels que la légèreté, la bonne résistance, la résistance à la corrosion, l'absence d'entartrage et la longue durée de vie, les tuyaux PP-R présentent également les principales caractéristiques suivantes : (1) Matériau de construction non toxique, hygiénique et écologique. Les matières premières PP-R sont des polyoléfines, dont les molécules sont composées d'éléments carbone et hydrogène, sont non toxiques et possèdent d'excellentes propriétés hygiéniques ; (2) Produits résistants à la chaleur, isolants thermiques et économes en énergie. La température de ramollissement Vicat des tuyaux PP-R est de 131,3℃, la température de fonctionnement maximale est de 95℃ et la température de fonctionnement à long terme (50 ans) peut atteindre jusqu'à 70℃. La conductivité thermique de ce produit est de 0,24 W/m℃, ce qui représente seulement 1/200 de la conductivité thermique des tuyaux en acier. Il présente d'excellents effets d'économie d'énergie et d'isolation thermique lorsqu'il est utilisé pour les conduites d'eau chaude ; (3) Installation facile et fiable, à l'aide d'une connexion homogène thermofusible, une connexion de joint peut être réalisée en quelques secondes et des inserts métalliques de haute qualité sont utilisés pour la connexion avec des tuyaux métalliques et des appareils à eau, ce qui est sûr et fiable. Les tuyaux d'eau chaude et froide PP-R sont utilisés dans les systèmes d'eau chaude et froide des bâtiments, y compris les systèmes de chauffage central ;

Systèmes de chauffage à l'intérieur des bâtiments, y compris le chauffage par le sol et par les revêtements et les systèmes de chauffage radiant ;

Systèmes d’approvisionnement en eau potable purifiée;

Systèmes de climatisation centraux;

Systèmes d'irrigation agricoles et de jardinage ;

Réseaux de canalisations d'eaux pluviales ;

Réseaux de canalisations de piscines ;

Réseaux de canalisations pour systèmes d'énergie solaire ;

Les tuyaux PPR sont généralement utilisés pour les tuyaux de petit diamètre et peuvent être installés dans des endroits exposés et dissimulés.

Les tuyaux PB sont fabriqués à partir d'un matériau polymère polybutylène et sont actuellement largement utilisés dans les pays développés tels que l'Europe et les États-Unis, remplaçant les tuyaux en cuivre comme matériau privilégié pour les canalisations d'alimentation en eau chaude.

Les tuyaux PEX sont principalement constitués de PEHD, ainsi que d'additifs tels que des initiateurs, des agents de réticulation et des catalyseurs. D'autres modificateurs peuvent être ajoutés pour des besoins particuliers. Les tuyaux PEX sont fabriqués à l'aide du procédé en une seule étape le plus avancé au monde (MONSOIL). Le greffage de silane est ajouté aux matières premières ordinaires en polyéthylène, formant des liaisons covalentes chimiques entre les macromolécules polymères pour remplacer les forces de van der Waals d'origine. Cela crée une structure de réseau réticulé tridimensionnel de polyéthylène réticulé avec un degré de réticulation de 60% à 89%, lui conférant d'excellentes propriétés physiques et chimiques.

L'ABS est un terpolymère à base de styrène-butadiène-acrylonitrile. Il présente une résistance élevée aux chocs, une bonne résistance mécanique, une résistance à la chaleur et une résistance à l'huile. Les tuyaux en PVC sont couramment utilisés pour le câblage électrique domestique et doivent être des tuyaux en PVC résistants au feu standard. Certaines réinstallations d'égouts utilisent également des tuyaux en PVC, tandis que le PPR est couramment utilisé pour la rénovation des conduites d'eau et convient mieux aux conduites d'eau.

La différence essentielle réside dans les matières premières. Le PPR est un copolymère aléatoire de polypropylène et le PVC est un chlorure de polyvinyle. Le PVC peut être utilisé à la fois pour l'approvisionnement en eau et le drainage, tandis que le PPR est principalement utilisé pour l'approvisionnement en eau (le coût de son utilisation pour le drainage est trop élevé). En fait, le PVC n’est pas toxique. Les tubulures médicales IV et les emballages en plastique sont souvent fabriqués en PVC. Les utilisations de construction incorporent simplement un modificateur. De plus, le PPR peut être fondu à chaud, contrairement au PVC.

Le PPR est fabriqué à partir d'un copolymère de polypropylène et de PVC à partir de chlorure de polyvinyle. Bien que le PPR ait un coût de production plus élevé, il offre également des normes d’hygiène supérieures et peut gérer des températures d’eau chaude inférieures à 75 °C. Son inconvénient est qu’il est plus sensible à la déformation. Le PVC, en revanche, est largement utilisé pour l’irrigation agricole en raison de son faible coût de production. Son inconvénient est qu’il ne peut gérer que l’eau froide.

tuyaux en PE

Résistance à la température

Les tuyaux d'alimentation en eau en PE ont une température de fragilité à basse température très basse et peuvent être utilisés entre -40°C et 60°C. L’installation et la construction en hiver ne provoqueront pas de fissures dans les tuyaux.

Résistance à la corrosion

Le polyéthylène est un matériau inerte, résistant à une large gamme de milieux chimiques et ne nécessite pas de protection contre la corrosion. Les produits chimiques présents dans le sol ne dégraderont pas les tuyaux, empêchant ainsi la pourriture, la rouille ou la corrosion.

Flexibilité

Le tuyau d'eau en PE a un allongement à la rupture supérieur à 800 %. Les vibrations locales ne provoqueront pas de vibrations dans tout le tuyau, ce qui le rend très résistant aux séismes. La flexibilité du polyéthylène permet de l'enrouler, réduisant ainsi le nombre de raccords de connexion et permettant de contourner les obstacles lors de l'installation, réduisant ainsi la complexité de la construction.

Résistance à la pression

En raison de la cristallinité élevée du PEHD, sa résistance et sa dureté augmentent. Ses soudures étanches résistent à la pression interne, ce qui le rend largement utilisé dans les conduites d'alimentation en eau et de combustion sous pression.

Hygiène

Il est hygiénique et non toxique, empêchant la croissance bactérienne dans le tuyau et provoquant une pollution secondaire de l'eau, éliminant ainsi complètement le problème des tuyaux contaminant les sources d'eau. Capacité de débit : La paroi intérieure du tuyau d'alimentation en eau PE est lisse, avec un faible coefficient de frottement, une faible résistance au fluide, une faible perte de charge et aucun entartrage, ce qui réduit la perte de pression du pipeline et la consommation d'énergie de la transmission d'eau, et présente des avantages économiques évidents.

Sécurité des pipelines

Les tuyaux d'eau en PE utilisent des connexions thermofusibles et électrofusibles. La résistance du joint est supérieure à celle du tuyau lui-même, résistant efficacement aux forces circonférentielles et axiales générées par la pression interne. Ses excellentes performances d’étanchéité éliminent le risque de fuites de tuyaux causées par la distorsion des joints.