Matériaux pour les tuyaux et les conduits

Les tuyaux et tubes peuvent être fabriqués à partir d'une large gamme de matériaux ou de combinaisons de matériaux, permettant leur utilisation dans diverses industries. Un facteur crucial pour le matériau du tuyau est sa résistance chimique aux substances qui le traverseront. Pour les matériaux courants, vous pouvez consulter notre tableau de résistance chimique pour vérifier si le matériau du tuyau convient à une application spécifique. Dans cet article, nous explorerons les choix de matériaux courants.

Table des matières

• Plastiques
• Caoutchouc
• Silicone
• Tuyaux et tubes renforcés
• Critères de sélection

Plastiques

Les matières plastiques sont des matériaux fabriqués à partir de molécules organiques synthétiques ou semi-synthétiques appelées polymères. Outre ces polymères, la plupart des plastiques contiennent des plastifiants et des composés de remplissage qui modifient les propriétés du plastique. En général, ils sont moulables et peuvent être transformés dans la forme souhaitée. Les plastiques les plus connus sont le PVC, le PP et le PFFE. Pour les applications pneumatiques, le plastique est souvent le matériau choisi et fait l'objet d'un article sur les tuyaux pneumatiques . Les plastiques les plus couramment utilisés dans les tuyaux sont présentés ci-dessous.

• Polyuréthane (PUR ou PU)

  • Le PU est le matériau le plus courant pour les tubes pneumatiques, car il offre une très bonne résistance à la flexion et à l'abrasion tout en étant durable. Il est généralement conçu pour des pressions de travail de 10 bars et plus. Il possède également une bonne mémoire élastique, ce qui le rend bien adapté aux applications de tuyaux enroulés, portables et à stockage automatique.

• Polyamide (PA ou Nylon)

  • Le nylon est un plastique plus dur que le PU. Il est léger, robuste, indéformable et présente une excellente résistance chimique. Il est moins souple que le PU, mais possède un bon rayon de courbure, ce qui le rend adapté à la distribution d'air et aux applications avec des lignes droites. Pour un tube standard 4x2, il peut supporter jusqu'à 44 bars et des températures allant jusqu'à 100°C. Le nylon présente une bonne résistance à la flexion et à la fatigue et un faible taux d'absorption de l'humidité.

• Polypropylène (PP)

  • Le PP est très léger et peut même flotter sur l'eau. Il présente une très bonne résistance chimique aux milieux tels que l'eau chlorée et les acides. Il présente une bonne dureté de surface, une bonne stabilité dimensionnelle et des propriétés électriques qui le rendent résistant à la fissuration sous contrainte due à l'environnement. Il peut supporter des températures et des pressions plus élevées que le PU.

• Polyvinylchloride (PVC)

  • Le PVC souple est souvent utilisé pour des applications alimentaires et constitue également une solution économique. Il est plus souple que le PE et le nylon, mais perd en durabilité par rapport au PU. Le PVC présente une très bonne résistance chimique aux milieux tels que l'eau chlorée et les acides. Il est également transparent, ce qui le rend adapté aux applications qui exigent une indication visuelle du débit.

• Polytétrafluoroéthylène (PTFE ou Téflon)

  • Le PTFE est un matériau de tuyau très polyvalent en raison de sa résistance chimique exceptionnelle qui le rend presque chimiquement inerte. Il présente généralement une large gamme de températures, de -196°C à 260°C, et est un diélectrique (isolant puissant), ce qui le rend adapté aux applications sensibles à l'électricité statique.

• Perfluoroalcoxy (PFA)

  • Le PFA est un fluoropolymère comme le PTFE, ce qui le rend très polyvalent en raison de sa résistance chimique et de son caractère diélectrique. La principale différence entre le PFA et le PTFE est que le PFA est traité par fusion.

• Polyéthylène (PE)

  • Le PE est un plastique plus dur que le PU et ses caractéristiques sont similaires à celles du nylon. Le PE est léger, il flotte sur l'eau, il est flexible et constitue une solution relativement rentable. Il est généralement utilisé pour les systèmes pneumatiques à basse pression et pour les commandes pneumatiques. Une variante du PE est le PEHD, qui est plus rigide, a un indice de pression plus élevé et est plus durable.

Caoutchouc

Les caoutchoucs les plus courants sont le latex, le caoutchouc nitrile (NBR) et l'éthylène-propylène-diène-monomère (EPDM). Les caoutchoucs (en particulier le latex) sont flexibles et ont une bonne mémoire élastique. Les caoutchoucs se caractérisent par leur élasticité indéformable et leur grande résistance aux produits chimiques et à la chaleur. Les caoutchoucs les plus couramment utilisés dans les tuyaux sont présentés ci-dessous.

• Caoutchouc styrène-butadiène (SBR)

  • Les caoutchoucs styrène-butadiène sont un groupe de caoutchoucs synthétiques fabriqués à partir des monomères styrène et butadiène. Les mélanges de ces monomères sont polymérisés par l'un des deux procédés suivants : la polymérisation en solution ou en émulsion. Le rapport entre le styrène et le butadiène influe sur les propriétés du caoutchouc ; une teneur plus élevée en styrène rend le caoutchouc plus dur et moins souple. Les caoutchoucs SBR sont principalement utilisés dans les applications gazières et hydrauliques. 

• Caoutchouc acrylonitrile-butadiène (nitrile)

  • Le caoutchouc acrylonitrile-butadiène est un caoutchouc synthétique fabriqué à partir d'acrylonitrile et de butadiène dans différentes proportions. Le rapport entre les deux monomères est un facteur déterminant pour les propriétés du caoutchouc nitrile. Des teneurs plus faibles en acrylonitrile donnent lieu à des températures de transition vitreuse plus basses (température de fragilité), tandis que des teneurs plus élevées en acrylonitrile se traduisent par une meilleure résistance chimique. La plupart des caoutchoucs nitrile disponibles dans le commerce contiennent 33 % d'acrylonitrile. 

• Caoutchouc éthylène-propylène (EPM/EPR)

  • Les caoutchoucs éthylène-propylène sont un groupe de caoutchoucs synthétiques fabriqués à partir de différents ratios d'éthylène et de propylène. Il s'agit d'un caoutchouc relativement souple par rapport au SBR. Les caoutchoucs EPM ont une résistance électrique très élevée, ce qui les rend parfaits pour l'isolation. La vulcanisation des caoutchoucs EPM les rend résistants aux températures élevées (jusqu'à 160 °C). En général, les caoutchoucs EPM sont résistants aux UV, à l'ozone et aux intempéries. 

• Caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM)

  • Les caoutchoucs éthylène-propylène-diène sont des caoutchoucs synthétiques fabriqués à partir des trois monomères mentionnés précédemment. Ces caoutchoucs ont un squelette chimiquement saturé, ce qui leur confère une résistance exceptionnelle à la chaleur, à l'ozone, aux UV et aux intempéries.  Comme tous les caoutchoucs synthétiques, les propriétés physiques de l'EPDM dépendent des ratios de monomères dans le caoutchouc et du degré de vulcanisation. En général, l'EPMDM résiste aux produits chimiques polaires tels que les fluides hydrauliques, les cétones, l'eau et les acides/alcalins, mais il ne résiste pas aux huiles, à l'essence et aux autres carburants.

Silicone

Le silicone est souvent considéré comme un caoutchouc, mais il s'agit en fait d'un hybride entre le plastique et le caoutchouc. Il possède de nombreuses propriétés des deux. Du point de vue du plastique, il est flexible, résistant à la température et à l'eau, transparent et moulable, ce qui permet de le façonner, de le former, de le ramollir ou de le durcir. Toutefois, le silicone présente de meilleures caractéristiques que la plupart des plastiques en raison de sa résistance aux produits chimiques, de ses températures plus élevées, de sa durabilité et de sa résistance aux intempéries.

Tuyaux et tubes renforcés

En règle générale, les tuyaux/tubes sont considérés comme "monocouches", c'est-à-dire qu'ils sont constitués d'un seul matériau. Cependant, les tuyaux et les tubes peuvent être construits en utilisant plusieurs couches de matériaux afin que leurs caractéristiques se complètent. C'est ce qu'on appelle les tuyaux et tubes "structurés" ou "renforcés". Par exemple, un tuyau flexible en PVC peut être renforcé par un tressage ou un tricotage textile autour de la couche interne du tuyau afin d'augmenter la pression nominale.

Les tuyaux ou tubes renforcés de base sont constitués de trois couches générales :

1. Tube intérieur : Le matériau est choisi en fonction de sa résistance au milieu.
2. Renforcement : Pour augmenter les valeurs nominales, telles que la résistance à la pression ou au flambage.
3. Couche de protection extérieure : Augmente la durabilité et les dommages causés par l'environnement.

Le renforcement et la combinaison de ces matériaux sont généralement effectués par :

• Tressage ou tricotage de textiles
• Tressage de fils métalliques
• Renforcement des fils
• Renforcement en spirale
• Tresse en maille imprégnée
• Revêtement intérieur
• Combinaison des méthodes ci-dessus

Critères de sélection

Outre le matériau, il est également important de dimensionner correctement votre tuyau du point de vue de la longueur et du diamètre. Lisez notre article sur les critères de sélection des tubes et tuyaux pour une vue d'ensemble.