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Qu’est-ce que le polychlorure de vinyle (PVC), et à quoi sert-il ?

Le chlorure de polyvinyle (PVC) est l’un des polymères thermoplastiques les plus utilisés dans le monde (après seulement quelques plastiques plus répandus comme le PET et le P.P.). C’est un plastique naturellement blanc et très cassant (avant l’ajout de plastifiants). Le PVC existe depuis plus longtemps que la plupart des plastiques, synthétisé pour la première fois en 1872 et produit commercialement par la B.F. Goodrich Company dans les années 1920. En comparaison, de nombreux autres plastiques courants n’ont été synthétisés et commercialisés que dans les années 1940 et 1950. Le PVC est le plus couramment utilisé dans l’industrie de la construction, mais il est également utilisé pour la signalisation, les applications médicales et les fibres pour les vêtements. Le PVC a été accidentellement découvert deux fois, une fois en 1832 par le chimiste français Henri Victor Regnault, puis redécouvert en 1872 par un Allemand nommé Eugene Baumann.

Les formes de base et les fonctions du chlorure de polyvinyle (PVC)

Le PVC est produit sous deux formes générales : un polymère rigide ou non plastifié (RPVC ou uPVC), et le second comme un plastique flexible. Dans sa forme de base, le PVC est caractérisé par sa structure rigide mais fragile. Si la version plastifiée est utilisée dans de nombreuses industries, la version rigide du PVC a également sa part d’utilisation. Les industries telles que la plomberie, les eaux usées et l’agriculture peuvent utiliser le PVC rigide à travers de nombreuses fonctions.

Le PVC souple, plastifié ou régulier est plus doux et plus facile à plier que le PVC rigide en raison de l’ajout de plastifiants comme les phtalates (par exemple, le phtalate de diisononyle ou DINP). Le PVC souple est couramment utilisé dans la construction comme isolant pour les fils électriques ou dans les revêtements de sol pour les maisons, les hôpitaux, les écoles et d’autres endroits où un environnement stérile est une priorité. Dans certains cas, le PVC peut remplacer efficacement le caoutchouc. Le PVC rigide est également utilisé dans la construction comme tuyau pour la plomberie et le bardage, communément désigné par le terme « vinyle » aux États-Unis. Les tuyaux en PVC sont souvent désignés par leur « schedule » (par exemple, Schedule 40 ou Schedule 80). Les différences significatives entre les barèmes comprennent des éléments tels que l’épaisseur de la paroi, la pression nominale et la couleur.

Certaines des caractéristiques les plus importantes du plastique PVC comprennent son prix relativement bas, sa résistance à la dégradation environnementale (ainsi qu’aux produits chimiques et aux alcalis), sa grande dureté et sa résistance à la traction exceptionnelle pour du plastique dans le cas du PVC rigide. Le PVC reste largement disponible, couramment utilisé et facilement recyclable (catégorisé par le code d’identification de la résine « 3 »).

Quelles sont les caractéristiques du chlorure de polyvinyle (PVC) ?

Certaines des propriétés les plus importantes du polychlorure de vinyle (PVC) sont :

1. Densité : Le PVC est très dense par rapport à la plupart des plastiques (gravité spécifique autour de 1,4)
2. Économique : Le PVC est facilement disponible et bon marché.
3. Dureté : Le PVC rigide se classe bien pour la dureté et la durabilité.
4. Résistance : Le PVC rigide a une excellente résistance à la traction.

Le chlorure de polyvinyle est un matériau « thermoplastique » (par opposition à « thermodurci »), ce qui a à voir avec la façon dont le plastique répond à la chaleur. Les matériaux thermoplastiques deviennent liquides à leur point de fusion (une fourchette pour le PVC entre le très bas 100 degrés Celsius et des valeurs plus élevées comme 260 degrés Celsius selon les additifs). L’une des principales caractéristiques utiles des thermoplastiques est qu’ils peuvent être chauffés à leur point de fusion, refroidis et réchauffés à nouveau sans dégradation significative. Au lieu de brûler, les thermoplastiques comme le polypropylène se liquéfient, ce qui leur permet d’être facilement moulés par injection et ensuite recyclés. En revanche, les plastiques thermodurcissables ne peuvent être chauffés qu’une seule fois (généralement pendant le processus de moulage par injection). Le premier chauffage provoque la prise des matériaux thermodurcissables (similaire à celle d’un époxy à deux composants), ce qui entraîne un changement chimique qui ne peut être inversé. Si vous essayez de chauffer un plastique thermodurcissable à une température élevée une seconde fois, il ne fera que brûler. Cette caractéristique fait des matériaux thermodurcis de mauvais candidats pour le recyclage.

Pourquoi le chlorure de polyvinyle (PVC) est-il si souvent utilisé ?

Le PVC offre une grande variété d’applications et d’avantages dans de multiples industries sous ses formes rigides et flexibles. En particulier, le PVC rigide possède une densité élevée pour du plastique, ce qui le rend extrêmement dur et généralement incroyablement solide. Il est également facilement disponible et économique, ce qui, combiné aux caractéristiques durables de la plupart des plastiques, en fait un choix facile pour de nombreuses applications industrielles comme la construction.

Le PVC possède une nature extrêmement durable et légère, ce qui en fait un matériau attrayant pour la construction, la plomberie et d’autres applications industrielles. En outre, sa teneur élevée en chlore rend le matériau résistant au feu, une autre raison pour laquelle il a gagné une telle popularité à travers diverses industries.

Quels sont les différents types de PVC?

Le chlorure de polyvinyle est largement disponible dans deux grandes catégories : rigide et flexible. Chaque type vient avec son propre ensemble d’avantages et d’utilisations idéales pour différentes industries. Le PVC souple peut servir d’isolant pour les câbles électriques et d’alternative au caoutchouc. Le PVC rigide a diverses utilisations dans la construction et la plomberie, fournissant un matériau léger, rentable et durable à utiliser.

Comment le PVC est-il fabriqué ?

Le chlorure de polyvinyle est fabriqué à partir d’un des trois procédés d’émulsion :

1. Polymérisation en suspension
2. Polymérisation en émulsion
3. Polymérisation en vrac

Chlorure de polyvinyle pour le développement de prototypes sur des machines CNC, des imprimantes 3D, des & machines de moulage par injection

Deux questions principales travaillent avec le PVC qui le rend relativement problématique et généralement non recommandé pour une utilisation par des non-professionnels. Le premier est l’émission de gaz toxiques et corrosifs lors de la fusion du matériau. Cela se produit à un degré ou à un autre lors de l’impression 3D, de l’usinage CNC et du moulage par injection. Nous vous recommandons de consulter les fiches signalétiques de différents gaz d’hydrocarbures chlorés comme le chlorobenzène et de discuter du processus de production avec un fabricant professionnel. La deuxième raison est la nature corrosive du PVC. Cela pose problème lorsque le PVC entre en contact de manière répétée avec des buses métalliques, des cutters ou des outils de moulage fabriqués dans un matériau autre que l’acier inoxydable ou un autre métal similaire résistant à la corrosion.

Impression 3D :

Le chlorure de polyvinyle est disponible sous forme de filament comme baguette de soudure en plastique (le matériau utilisé pour la soudure), mais il n’est pas actuellement réadapté pour une utilisation spécifique dans l’impression 3D. Bien qu’il existe un nombre croissant de plastiques et de substituts de plastique disponibles pour l’impression 3D, les deux plus courants restent, de loin, l’ABS et le PLA. Chez Creative Mechanisms, nous utilisons généralement l’ABS pour l’impression 3D. Pour une liste des raisons pour lesquelles et comparer les deux plastiques d’impression 3D les plus courants (ABS et PLA) pour l’impression 3D, lisez ici.

Le plus gros problème avec le PVC pour l’impression 3D est sa nature corrosive (compromettant potentiellement la fonctionnalité des machines typiques s’il était utilisé sur une plus longue période). Un kickstarter intéressant a développé une buse d’impression 3D capable de PVC (tête d’extrudeuse) mis en avant par l’ingénieur et entrepreneur Ron Steele qui a malheureusement fermé sans assez d’intérêt en 2014. Vous pouvez jeter un coup d’œil au pitch d’introduction (vidéo) ici:

Usinage CNC :

Le chlorure de polyvinyle peut être coupé sur une machine CNC, mais tout machiniste qui a essayé a probablement connu une dégradation de l’outil de coupe en fonction du matériau qui le compose. Le PVC est corrosif et abrasif, et les fraises qui ne sont pas fabriquées en acier inoxydable ou dans un matériau comparable résistant à la corrosion sont susceptibles de se détériorer avec le temps.

Moulage par injection :

Le chlorure de polyvinyle peut être injecté comme les autres plastiques, mais le chlore présent dans le matériau complique le processus. En effet, le PVC fondu peut dégager un gaz corrosif et toxique. Par conséquent, les ateliers doivent être équipés de bons systèmes de ventilation. Ceux qui ne le sont pas hésiteront probablement à travailler avec ce matériau. En outre, des matériaux uniques résistant à la corrosion, comme l’acier inoxydable ou le chromage, sont nécessaires pour l’outil de moulage lors du moulage par injection du plastique PVC. Le rétrécissement du PVC tend à se situer entre un et deux pour cent. Il peut encore varier en fonction de plusieurs facteurs, notamment le duromètre (dureté) du matériau, la taille de l’entrée, la pression de maintien, le temps de maintien, la température de fusion, l’épaisseur de la paroi du moule, la température du moule, ainsi que le pourcentage et le type d’additifs.

Le PVC est-il toxique ?

Le PVC peut présenter un risque pour la santé lorsqu’il est brûlé car il émet des fumées de chlorure d’hydrogène (HCl). Dans les applications où la probabilité d’incendie est élevée, l’isolation des fils électriques sans PVC est parfois préférée. Des fumées peuvent également être émises lors de la fusion du matériau (comme lors des processus de prototypage et de fabrication tels que l’impression 3D, l’usinage CNC et le moulage par injection). Nous recommandons de jeter un coup d’œil aux fiches de données de sécurité (FDS) de différents gaz d’hydrocarbures chlorés comme le chlorobenzène et de discuter du processus de production avec un fabricant professionnel.

Quels sont les avantages du chlorure de polyvinyle ?

Le PVC offre aux industries une série d’avantages critiques qui ont cimenté sa place parmi les plastiques les plus populaires et les plus utilisés sur le marché. Ces avantages comprennent :

1. Le chlorure de polyvinyle est facilement disponible et relativement peu coûteux.
2. Le chlorure de polyvinyle est très dense et donc très dur et résiste très bien à la déformation par impact par rapport aux autres plastiques.
3. Le chlorure de polyvinyle a une résistance à la traction exceptionnelle.
4. Le chlorure de polyvinyle est très résistant aux produits chimiques et aux alcalis.

Les avantages du PVC ont contribué à solidifier sa place parmi les plastiques les plus utilisés dans le monde. Cependant, même s’il est largement efficace et populaire, vous devez tenir compte de certains facteurs lorsque vous utilisez ce matériau.

Quels sont les inconvénients du chlorure de polyvinyle ?

Bien que le PVC ait une foule d’avantages qui en font un matériau souhaitable à travailler, il y a certaines raisons de faire preuve de prudence. Les inconvénients dont vous devez tenir compte lorsque vous utilisez le PVC comprennent :

1. Le chlorure de polyvinyle a une très mauvaise stabilité thermique. Pour cette raison, des additifs qui stabilisent le matériau à des températures plus élevées sont généralement ajoutés au matériau au cours de la production.
2. Le polychlorure de vinyle émet des fumées toxiques lorsqu’il est fondu ou soumis à un incendie.

Malgré certaines lacunes, le polychlorure de vinyle est un excellent matériau dans l’ensemble. Il possède un mélange unique de qualités qui le rendent particulièrement utile dans le domaine de la construction. En prenant note et en comptabilisant les lacunes du matériau, vous pouvez naviguer et compenser efficacement afin d’utiliser efficacement le matériau dans vos prochains projets.

Quelles sont les propriétés du chlorure de polyvinyle ?

*À l’état standard (à 25 °C (77 °F), 100 kPa)

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