Matériaux pour les tuyaux et les conduits

Matériaux pour les tuyaux et les conduites

Les tuyaux et les tubes peuvent être fabriqués à partir d'une grande variété de matériaux, ou de matériaux multiples, ce qui permet de les mettre en œuvre dans toutes les industries. L'un des critères les plus importants pour le choix du matériau du tuyau est sa résistance chimique au fluide qui le traverse. Pour les matériaux courants, vous pouvez consulter notre tableau de résistance chimique pour savoir s'il vous conviendra. Dans cet article, nous allons aborder les options de matériaux les plus courantes.

Table des matières

Plastiques

Les plastiques sont des matériaux fabriqués à partir de molécules organiques synthétiques ou semi-synthétiques appelées polymères. En plus de ces polymères, la plupart des plastiques contiennent des plastifiants et des composés de remplissage pour modifier les propriétés du plastique. En général, ils sont moulables et peuvent être transformés à 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 distinct 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 présente une très bonne résistance au pliage et à l'abrasion tout en étant durable. Il est généralement conçu pour des pressions de service 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 rangement automatique.
  • Polyamide (PA ou Nylon)

    • Le nylon est un plastique plus dur que le PU. Il est léger, robuste, indéformable et possède une excellente résistance chimique. Il est moins flexible que le PU, mais possède tout de même un bon rayon de courbure, ce qui le rend approprié pour la distribution d'air et les 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 a une bonne résistance à la flexion-fatigue et un faible taux d'absorption d'humidité.
  • PPL (Polypropylène)

    • 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 aux fissures dues aux contraintes environnementales. Il peut supporter des températures et des pressions plus élevées que le PU.
  • Chlorure de polyvinyle (PVC)

    • Le PVC souple est souvent utilisé pour des applications de qualité alimentaire et constitue également une solution rentable. Il est plus flexible que le PE et le Nylon, mais perd un peu 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 possède généralement une large plage de températures allant de -196°C à 260°C et est un diélectrique (isolant puissant), ce qui le rend adapté aux applications sensibles à l'électricité statique.
  • Perfluoroalkoxy (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, flotte sur l'eau, 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 une pression nominale plus élevée et est plus durable.

Caoutchoucs

Les matériaux en caoutchouc 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 chimique et thermique. 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 influence les propriétés du caoutchouc ; une teneur plus élevée en styrène rend le caoutchouc plus dur et moins flexible. Les caoutchoucs SBR sont principalement utilisés dans les applications gazeuses et hydrauliques.
  • Caoutchouc acrylonitrile-butadiène (nitrile)

    • Le caoutchouc acrylonitrile-butadiène est un caoutchouc synthétique fabriqué à partir d'acrylonitrile et de butadiène dans différents rapports. Un facteur déterminant pour les propriétés du caoutchouc nitrile est le rapport entre les deux monomères. Des teneurs en acrylonitrile plus faibles donnent lieu à des températures de transition vitreuse (température de fragilité) plus basses, tandis que des teneurs en acrylonitrile plus élevées 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 avec différents rapports d'éthylène et de propylène. C'est 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 hautes températures (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 rapports entre les monomères du caoutchouc et du degré de vulcanisation. En général, l'EPMDM résiste aux produits chimiques polaires comme les fluides hydrauliques, les cétones, l'eau et les acides/alcalis, mais 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 un plastique et un caoutchouc. Il possède de nombreuses propriétés des deux. Du point de vue du plastique, il est flexible, résiste à la température et à l'eau, est transparent et peut être moulé, ce qui lui permet d'être façonné, formé, ramolli ou durci. Cependant, le silicone présente de meilleures caractéristiques que la plupart des plastiques en raison de sa résistance chimique, de sa température nominale plus élevée, de sa durabilité et de sa résistance aux intempéries.

Tubes et tuyaux renforcés

En général, les tuyaux/tubes sont considérés comme "monocouches", ce qui signifie 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. On parle alors de tuyaux et de 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 pour augmenter la pression nominale.

Les tuyaux ou tubes renforcés de base se composent de trois couches générales :

  1. Tube intérieur : Le matériau est choisi en raison de sa résistance aux médias
  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 réalisés 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 en avoir un aperçu.

Informations complémentaires

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