- Masse volumique
- 1,3–1,45 g/cm³
- Utilisation continue
- ≤ 60 °Cse dégrade au-delà de 170 °C
- Indice d’oxygène
- ≥ 45 %autoextinguible
- Principaux types
- Rigide · souple · PVC-C · PVC-O
Qu’est-ce que le polychlorure de vinyle (PVC) ?
PVC est l’abréviation de polychlorure de vinyle, l’un des cinq grands plastiques de grande diffusion. C’est une résine thermoplastique obtenue par polymérisation du chlorure de vinyle monomère (CVM) dans des conditions déterminées.
Le PVC est très utilisé dans le bâtiment, les câbles, les articles de la vie courante, l’emballage, le médical et d’autres domaines. Grâce à son excellente résistance mécanique, à sa résistance à la corrosion, à ses propriétés d’isolation électrique et à sa bonne aptitude à la mise en œuvre, il occupe une place importante dans la consommation mondiale de plastiques.
Caractéristiques du PVC
| Propriété | Plage de valeurs | Commentaire |
|---|---|---|
| Masse volumique | 1,3–1,45 g/cm³ | Masse volumique relativement élevée, due à la forte teneur en chlore |
| Résistance à la traction | 40–55 MPa | Plus élevée pour le PVC rigide |
| Module de flexion | 2500–4000 MPa | Grande rigidité pour les matières rigides |
| Température de fléchissement sous charge | 65–90 °C | Stabilité thermique moyenne, adaptée aux applications à température modérée |
| Température d’utilisation continue | ≤ 60 °C | Tenir compte du risque de dégradation à haute température |
| Indice d’oxygène (comportement au feu) | ≥ 45 % (autoextinguible) | La forte teneur en chlore lui confère une ignifugation intrinsèque |
| Résistivité transversale | 10¹³–10¹⁴ Ω·cm | Excellente isolation, adaptée aux gaines de câbles |
| Résistance chimique | Excellente | Résiste aux acides, aux bases et aux sels ; ne résiste pas aux cétones ni aux aromatiques |
| Procédés de mise en œuvre | Extrusion, moulage par injection, calandrage, etc. | Compatible avec de nombreux procédés ; excellente aptitude à la mise en œuvre |
Notions de base sur le PVC
Le PVC présente des propriétés physiques et chimiques stables : il est insoluble dans l’eau, l’alcool et l’essence, et peu perméable aux gaz et à la vapeur d’eau. À température ambiante, il résiste à l’acide chlorhydrique quelle que soit sa concentration, à l’acide sulfurique à moins de 90 %, à l’acide nitrique à 50–60 % et aux solutions de soude caustique à moins de 20 %, ce qui lui donne une certaine résistance à la corrosion chimique. Il est très stable vis-à-vis des sels, mais se dissout dans des solvants organiques tels que les éthers, les cétones, les hydrocarbures aliphatiques chlorés et les hydrocarbures aromatiques.
- Dureté ajustableAvec des plastifiants on obtient du PVC souple, sans plastifiant du PVC rigide.
- Excellente résistance chimiqueTrès résistant aux acides, aux bases et aux sels.
- Bonne isolation électriqueTrès utilisé pour les gaines de fils et de câbles.
- Bon comportement au feuAutoextinguible et conforme à diverses normes d’ignifugation.
- Grande aptitude à la mise en œuvreConvient à l’extrusion, au moulage par injection, au calandrage, à l’extrusion-soufflage, au thermoformage et à d’autres procédés.
- Contraintes environnementalesDégage du chlorure d’hydrogène (HCl) en brûlant ; l’usage de stabilisants à base de métaux lourds est réglementé en Europe.
Types de PVC
| Type | Abréviation | Caractéristiques et exemples d’applications |
|---|---|---|
| PVC rigide | PVC rigide / PVC-U | Grande rigidité, sans plastifiant ; couramment utilisé pour les tubes, les profilés et les coffrages de construction |
| PVC souple | PVC souple | Contient des plastifiants, souple ; utilisé pour les gaines de câbles, le similicuir et les films de revêtement de sol |
| Résine PVC pour pâtes (plastisols) | Résine PVC pour pâtes (plastisols) | Granulométrie fine ; adaptée aux enductions, au similicuir, à l’enduction des gants et au revêtement de surface des jouets |
| PVC modifié | PVC-M, PVC-A, etc. | Modifié avec de l’ACR, de l’ABS, etc. pour améliorer la ténacité ou la tenue à la chaleur ; utilisé pour des pièces de structure |
| PVC surchloré | PVC-C (CPVC) | Tenue à la chaleur portée à 90–95 °C ; utilisé pour les tubes d’eau chaude et les équipements chimiques |
| PVC bi-orienté | PVC-O | Fortement orienté, résistance circonférentielle accrue ; couramment utilisé dans les réseaux d’adduction d’eau sous haute pression |
Applications du PVC
- Bâtiment et matériaux de construction
- Profilés de portes et fenêtres, tubes d’évacuation, revêtements de sol vinyle, panneaux muraux, plaques expansées, membranes d’étanchéité de toiture, etc.
- Fils et câbles
- Gaines de câbles, couches d’isolation, fils de télécommunication, faisceaux électriques automobiles
- Produits médicaux
- Tubulures de perfusion, poches de sang, gants jetables, masques respiratoires, cathéters, etc. (conformes aux normes sans DEHP)
- Emballage et articles courants
- Flacons extrudés-soufflés, films rétractables, cartes, jouets, similicuir, semelles de chaussures, etc.
Production du PVC
Le PVC est principalement produit par polymérisation radicalaire du chlorure de vinyle monomère (CVM). Les procédés courants sont les suivants :
- Polymérisation en suspensionDonne un PVC en grains ; c’est le procédé le plus répandu, qui représente les plus gros volumes de production.
- Polymérisation en émulsionDonne des particules fines ; utilisée surtout pour les enductions et les résines en pâte.
- Polymérisation en masseMoins courante ; donne des particules plus grosses.
Compoundage et granulation du PVC
Si la résine PVC de base présente d’excellentes propriétés fondamentales, elle doit être compoundée et modifiée avec divers additifs et charges pour répondre aux exigences variées des différents secteurs en matière de souplesse, de stabilité thermique, de résistance au choc, d’ignifugation et de fonctionnalités. Les principales méthodes de modification et leurs mécanismes sont les suivants :
- PlastificationAjout de DOP, de DINP, de DEHT, etc. pour obtenir du PVC souple.
- StabilisationAjout de stabilisants thermiques calcium-zinc ou à base d’étain.
- IgnifugationAutoextinguible par nature, le PVC peut être encore amélioré.
- Résistance au chocAjout d’ACR, de MBS, etc.
- Modifications antibactériennes et antistatiquesPour le médical et l’emballage électronique.
USEON a livré des centaines de lignes de granulation de PVC.
Le PVC est durable, peu coûteux et facile à mettre en œuvre. Avant la fabrication des produits finis, il doit généralement être granulé avec des additifs fonctionnels. Les additifs possibles sont les stabilisants thermiques, les stabilisants UV, les plastifiants, les auxiliaires de mise en œuvre, les modifiants choc, les modifiants de tenue thermique, les charges, les ignifugeants, les biocides, les agents gonflants, les suppresseurs de fumée et les pigments.
Le PVC se dégrade facilement à haute température (au-delà de 170 °C). L’extrudeuse en deux étapes USEON est spécialement conçue pour la granulation du PVC.
Première étape : une extrudeuse bivis corotative parallèle à vis et fourreau modulaires, dont les éléments de vis se réagencent facilement selon la formulation. La bivis assure une meilleure dispersion et un meilleur mélange, mais porte la matière fondue à une température plus élevée ; d’où la nécessité d’une machine en deux étapes.
Deuxième étape : une extrudeuse monovis refroidit la matière fondue issue de l’extrudeuse bivis et assure la granulation.
En granulation, le mode de coupe influe directement sur la forme des granulés, la capacité de production et le comportement lors de la transformation ultérieure. Les principaux modes de granulation sont les suivants :
| Méthode de granulation | Principe | Produits adaptés |
|---|---|---|
| Granulation à anneau d’eau | Des couteaux coupent la matière à l’air sur la face de filière ; les granulés sont projetés dans un anneau d’eau en rotation qui les refroidit et les évacue | Granulés de PVC modifié courants, formulations souples |
| Granulation en joncs (refroidis à l’air) | Les joncs fondus sont étirés, refroidis puis coupés en granulés cylindriques par un granulateur | PVC rigide, matières à haute transparence, prémélanges expansibles |
| Granulation en tête (coupe à chaud) | Adaptée aux formulations de faible viscosité et à faible tenue à l’état fondu ; température élevée dans la zone de coupe | PVC à modification spéciale, petites séries |
| Broyage à sec | Utilisé pour recycler les mousses de PVC, les chutes de plaques et autres déchets de rive | Matières recyclées de forme irrégulière |
Parmi ces méthodes, le système de granulation à anneau d’eau est le plus utilisé sur les lignes PVC en deux étapes, en raison de son rendement élevé, de son haut niveau d’automatisation et de l’aspect régulier des granulés. La granulation en joncs refroidis à l’air convient mieux aux produits exigeant un aspect supérieur ou aux prémélanges expansibles, comme les joints d’étanchéité du bâtiment et les substrats de plaques.
Par rapport au procédé traditionnel malaxeur + monovis, le procédé en deux étapes offre les avantages suivants :
- Modification très efficaceMeilleure dispersion et réactions plus complètes
- Compatible avec de nombreux systèmes d’additifsACR, MBS, calcium-zinc, ignifugeants sans halogène, etc.
- Adapté à de nombreux types de PVCFormulations souples, rigides, transparentes et expansées
- Qualité de produit plus régulièreDébit plus élevé et automatisation poussée
Recyclage du PVC
Le PVC peut être recyclé par des méthodes physiques et chimiques :
- Recyclage physiqueBroyage puis regranulation ; la matière est réutilisée dans des applications sans contact alimentaire, comme les raccords et les revêtements de sol.
- Recyclage chimiqueLa pyrolyse permet de récupérer le chlore sous forme de chlorure d’hydrogène (HCl), réutilisable pour produire du CVM, mais cette méthode est encore peu utilisée.
- LimitesLes additifs résiduels tels que plastifiants et stabilisants peuvent nuire à la sécurité environnementale et aux performances du PVC recyclé.
FAQ
Le PVC est-il sûr et fiable ?
Oui, dans des conditions d’utilisation normales. Le PVC de qualité médicale et alimentaire doit être formulé sans DEHP, plomb, cadmium, etc.
Le PVC peut-il être utilisé à haute température ?
La température d’utilisation continue recommandée ne dépasse pas 60 °C (jusqu’à 90–95 °C pour le PVC surchloré, CPVC).
Comment évaluer la qualité des produits en PVC ?
Examinez l’aspect, l’odeur et la ténacité. Un PVC de mauvaise qualité dégage une forte odeur et casse facilement.
Le PVC peut-il remplacer d’autres plastiques ?
Il présente des avantages en matière de comportement au feu et de coût, mais se montre moins performant que le PE ou le PP dans les applications à haute température ou au contact alimentaire.
Combien de fois le PVC peut-il être recyclé ?
Il peut être recyclé 2 à 3 fois, mais ses performances se dégradent progressivement.
Pourquoi certains produits en PVC jaunissent-ils ?
Une surchauffe lors de la mise en œuvre ou une stabilisation insuffisante peut provoquer une dégradation thermique et un jaunissement, en particulier en l’absence d’antioxydants ou sous exposition aux UV.
Qu’est-ce qui réduit la transparence d’un PVC modifié ?
Plusieurs causes sont possibles : un écart d’indice de réfraction entre les modifiants ou charges et le PVC, une mauvaise dispersion qui diffuse la lumière, ou un cisaillement excessif qui provoque dégradation et bulles.
Comment améliorer la ténacité du PVC à basse température ?
Ajoutez des modifiants choc tels que MBS, CPE ou ACR, et optimisez la formulation et la plastification pour réduire la fragilité à basse température.
Pourquoi un PVC modifié présente-t-il de l’exsudation en service ?
Des additifs incompatibles ou en excès, comme les plastifiants, les lubrifiants ou les modifiants choc, peuvent migrer vers la surface et nuire à l’aspect et aux performances.
Quelles sont les principales différences entre la modification du PVC expansé et celle du PVC classique ?
Le PVC expansé exige un contrôle rigoureux du type d’agent gonflant et de sa température de décomposition, et doit être associé à des stabilisants thermiques, des modifiants d’écoulement et des additifs de régulation de la densité adaptés pour obtenir une structure légère à cellules fermées.
