Tubes en PEHD – description et caractéristiques

Points d’article

• Histoire des tuyaux en polyéthylène
• Caractéristiques du polyéthylène basse pression
• Caractéristiques des tuyaux en PEHD
• Technologie de production de tuyaux en PEHD
• Raccords pour tuyaux en polyéthylène

Dans cet article: Une histoire des tuyaux en polyéthylène quelle est la différence entre le LDPE et le HDPE; caractéristiques du polyéthylène basse pression (haute densité); avantages et inconvénients des tuyaux en PEHD; technologie pour la production de tuyaux en polyéthylène basse pression; raccords pour tuyaux en polyéthylène.

Le plastique sous la forme d’un siphon de cuisine pour l’évacuation de l’eau a commencé à envahir les communications dans nos maisons et appartements vers les années 80, remplaçant complètement les siphons en acier et en fonte auparavant populaires. Au milieu des années 90, les tuyaux en plastique sont devenus de manière inattendue des tuyaux de plomberie, attirant par leur nouveauté, leur faible poids, leur prix et leur résistance absolue à la corrosion. Il semblerait qu’en plus de 15 ans de présence sur le marché russe, les tuyaux en polyéthylène auraient dû devenir familiers aux propriétaires, mais certains d’entre eux traitent encore le plastique dans le système d’alimentation en eau avec méfiance et suspicion. Nous proposons d’étudier les caractéristiques du polyéthylène basse pression et des tuyaux fabriqués à partir de celui-ci.

Histoire des tuyaux en polyéthylène

Le polyéthylène, comme d’autres types de plastique, a été obtenu par accident. En 1898, Hans von Pechmann, physicien allemand, entreprit une nouvelle étape de recherche sur le diazométhane, qu’il avait obtenu quatre ans plus tôt, substance assez dangereuse d’origine chimique. Après une expérience de chauffage du diazométhane, von Pechmann a découvert une substance blanche et cireuse au fond du ballon, qui s’est avérée être du polyéthylène ou, comme l’appelait le chimiste, du polyméthylène. Au début du 20ème siècle, il n’y avait pas de besoin industriel de polyéthylène Pehmann open source, sa création a donc été oubliée pendant 37 longues années.

Après la Première Guerre mondiale, de grands industriels se lancent à la recherche de nouveaux matériaux pour isoler les câbles électriques, confiant leur développement à des laboratoires de chimie. Agissant dans le cadre d’une telle commande, les chimistes britanniques Reginald Gibson et Eric Fawcett dans le laboratoire de la société chimique « Empire of the Chemical Industry » (Imperial Chemical Industries) ont redécouvert le polyéthylène – en plaçant un mélange d’éthylène et de benzaldéhyde dans une chambre de pression, agissant dessus avec une pression de centaines d’atmosphères. Les chimistes ont considéré la substance blanche ressemblant à de la cire comme une erreur lors de l’expérience, d’autant plus qu’ils n’ont pas réussi à réobtenir du polyéthylène – lors de la première expérience, de l’air est entré accidentellement dans la chambre de pression, les expérimentateurs n’en ont pas tenu compte..

Laboratoire ICI

Après avoir enquêté sur une substance obtenue accidentellement par Gibson et Fawcett, le chimiste Michael Perrin, qui travaillait également pour la société ICI, a décidé de créer une technologie qui permettrait d’obtenir du polyéthylène à l’échelle industrielle. Le développement de la technologie a duré quatre ans à Perrin (il a commencé ses recherches sur le polyéthylène en 1935) et n’a été couronné de succès qu’en 1939 – ICI a reçu cette année un brevet pour la production de polyéthylène haute pression (basse densité). Pendant la Seconde Guerre mondiale, la production de polyéthylène a augmenté – ce plastique a été utilisé pour isoler les câbles radar coaxiaux. Depuis 1944, les emballages en polyéthylène sont en demande aux États-Unis parmi les propriétaires de chaînes de magasins de détail..

Le polyéthylène haute pression avait une douceur et une plasticité assez élevées, il était donc parfait pour la production d’emballages pour les produits d’emballage achetés par les clients. Cependant, il ne convenait pas pour une utilisation dans les réseaux de communication transportant de l’eau chaude – les tuyaux expérimentaux créés à partir de ce polymère ne permettaient pas à l’eau de passer, mais n’étaient pas capables de retenir les gaz, car les liaisons intermoléculaires dans le LDPE ne sont pas assez fortes.

En 1951, les chimistes Paul Hogan et Robert Banks, qui travaillaient pour la Phillips Petroleum Corporation, ont mis au point un catalyseur pour la polymérisation du polyéthylène, le trioxyde de chrome. En présence d’un catalyseur, le polyéthylène pourrait être produit à une pression et une température plus modérées. L’utilisation de nouveaux catalyseurs dans la production de granulés de polyéthylène a créé la possibilité de créer des tuyaux en plastique pour l’approvisionnement en eau froide et chaude, ainsi que pour les communications avec les égouts. Deux ans plus tard, le chimiste allemand Karl Ziegler a créé des systèmes catalytiques à base de composés organoaluminiques et d’halogénures de titane, qui ont permis d’obtenir du polyéthylène basse pression (haute densité), qui se caractérise par une rigidité et une résistance supérieures au LDPE. Dans les années 70, le système de catalyseur Ziegler a été réapprovisionné avec de nouveaux types, ce qui a permis, entre autres, de produire une large gamme de résines de polyéthylène..

Caractéristiques du polyéthylène basse pression

Ce polyéthylène est produit à l’aide de technologies en phase gazeuse, en suspension et en solution, la polymérisation se produit sous une pression de 1 à 5 kg / cm². Il a une densité supérieure à 0,941 g / cm3, est plutôt rigide et, en raison de sa structure cristalline, est légèrement transparent ou opaque. En raison de la faible ramification des liaisons moléculaires, les forces intermoléculaires confèrent une résistance à la traction élevée au polyéthylène basse pression. La température de fusion est d’environ 130 ° C, soit 20 ° supérieure à celle du LDPE, mais cela rend le polyéthylène résistant aux températures de chauffage pendant le fonctionnement des produits finis (environ 121 ° C).

Par rapport au polyéthylène haute pression, la perméabilité à l’humidité et aux gaz du PEHD est 5 fois inférieure, il a une plus grande résistance chimique aux graisses et aux huiles. Comme le LDPE, il est sensible à la fissuration environnementale, mais les grades de LDPE de poids moléculaire élevé ne présentent pas cet inconvénient. Selon la marque, le PEHD résiste aux basses températures de -50 ° C et moins.

Une large gamme de produits est fabriquée à partir de polyéthylène haute pression – sacs et film d’emballage pour chaînes de vente au détail, tuyaux, isolation de câbles électriques haute tension, diverses mailles, réservoirs et bidons, bouchons de bouteilles en PET, garnitures de meubles, accessoires pour voitures, jouets et jeux pour enfants complexes, meubles, etc..

En Russie, le polypropylène primaire basse pression est produit dans les entreprises de OOO Stavrolen, OAO Kazanorgsintez, importé d’Europe et d’Asie, secondaire (obtenu à partir de matériaux recyclables) – produit par un certain nombre de petits fabricants.

Caractéristiques des tuyaux en PEHD

Avantages des tuyaux en polymère basse pression (haute densité):

• Ils ont une longue durée de vie – au moins 40 ans. Une telle période a été établie à l’origine lors de leur développement dans les années 50 du siècle dernier..
• Ils ne sont pas soumis aux influences corrosives et chimiques, c’est-à-dire qu’ils ne nécessitent pas de protection cathodique renouvelable lorsqu’ils sont posés dans le sol, c’est-à-dire qu’ils ne nécessitent pas d’entretien.
• A caractéristiques égales, le coût des tuyaux en polyéthylène est inférieur à celui de l’acier.
• En raison de la douceur invariable des surfaces intérieures, le tartre et la boue ne se déposent pas dessus, respectivement, le diamètre intérieur ne change pas pendant toute la durée de vie.
• Ils ont une faible conductivité thermique – leur perte de chaleur et le degré de condensation sur la surface extérieure sont extrêmement faibles.
• En cas de gel du liquide à l’intérieur du tuyau en PEHD, la structure ne sera pas détruite, car le diamètre du tuyau augmentera sous le diamètre du liquide congelé (de 5 à 7% de l’original) et reviendra au précédent après décongélation du liquide transporté.
• Le poids des tuyaux est 6 fois inférieur au poids des tuyaux en acier de même diamètre et pression de service maximale, ce qui facilite grandement le transport et l’installation.
• Haute résistance aux coups de bélier, assurée par le faible module d’élasticité des tuyaux en PEHD.
• Le soudage des tuyaux en polyéthylène est beaucoup plus facile, plus rapide et moins cher que les tuyaux en acier. De plus, les joints soudés des tuyaux en PEHD ne perdent pas leur fiabilité au fil du temps..
• Sécurité environnementale totale, grâce à laquelle les tuyaux en polyéthylène sont autorisés à être utilisés dans les canalisations alimentant la population en eau potable.

Inconvénients des tuyaux en polyéthylène:

• Restrictions sur la température du liquide transporté, ce qui rend difficile leur utilisation dans les systèmes de chauffage et d’alimentation en eau chaude.
• Technologie d’assemblage spécifique.
• Par rapport à eux, les tuyaux en acier et en fonte ont des caractéristiques mécaniques plus élevées. La durée de vie des tuyaux en polymère posés dans le sol dépend du type de sol local (sa mobilité).
• Leurs performances sont réduites sous l’influence du rayonnement ultraviolet (le degré de résistance au rayonnement ultraviolet dépend des catalyseurs utilisés dans la production des matières premières – granulés HDPE).

Technologie de production de tuyaux en PEHD

La ligne de production de tuyaux en polyéthylène est située dans une zone relativement petite – environ 100 m².

Les granulés de PEHD d’une certaine qualité sont versés dans la trémie de l’extrudeuse, chauffés à la température de fusion et plastifiés. Le polyéthylène fondu entre dans la tête droite de l’extrudeuse, passant à son entrée à travers les filets filtrants et la grille sur laquelle est installé le mandrin (buse conique profilée). Le polyéthylène fondu enveloppe le mandrin proportionnellement et suit la matrice du futur tuyau, où il prend la forme d’un tuyau d’un diamètre donné. Une buse est intégrée dans le corps du mandrin pour fournir de l’air comprimé qui refroidit les parois du tuyau en polyéthylène à la sortie de la matrice.

Le tuyau durci est retiré de l’extrudeuse à l’aide d’un dispositif spécial dont le diamètre de préhension correspond au diamètre du tuyau. Le dispositif d’échappement guide le tuyau à travers l’unité de refroidissement, où sa bande est recouverte de courants d’eau provenant des buses.

Le contrôle de l’épaisseur de la paroi et de l’absence de distorsions de la forme géométrique du tuyau est réalisé par un dispositif de mesure sans contact. Derrière, il y a un dispositif de marquage qui applique un marquage approprié sur le corps du tuyau en PEHD par gaufrage ou impression.

Si un tuyau d’un diamètre supérieur à 125 mm est produit, après le marquage, il est coupé en morceaux de la longueur requise à l’aide d’une guillotine mobile ou d’une scie circulaire, le long de la bande de tuyau à la vitesse de son retrait de l’extrudeuse. Les tuyaux de plus petit diamètre sont collectés par l’enrouleur de traction en bobines.

En plus des caractéristiques structurelles de la tête d’extrudeuse, les caractéristiques de qualité du tuyau en polyéthylène sont influencées par la température de la masse fondue, la vitesse de son écoulement et son étirage. Dans le processus d’écoulement, les molécules de PEHD fondu subissent une orientation, ce qui affecte le retrait axial du tuyau après la sortie de l’extrudeuse, ainsi que l’anisotropie (présence de rugosité à la surface du tuyau fini). Le degré de retrait axial d’un tuyau en polyéthylène dépend également de la vitesse de son tirage – s’il est supérieur à la vitesse de la fusion à la sortie, alors le retrait axial et l’amincissement des parois augmentent.

L’intensité de l’alimentation en air comprimé (étalonnage de la pression) dépend du diamètre, de l’épaisseur de la paroi du tuyau, des caractéristiques d’une qualité de polymère donnée et de sa température de fusion dans l’extrudeuse. L’étalonnage de la pression d’air est ajusté lorsque le premier lot de tuyaux sort de l’extrudeuse par réglage expérimental. Si la pression d’air est insuffisante, des ondulations visibles se formeront sur les parois du tuyau, si elles sont excessives, le frottement croissant provoquera de multiples microfissures, ce qui réduira considérablement la résistance des parois du tuyau..

Raccords pour tuyaux en polyéthylène

Pour connecter des tuyaux en PEHD, trois types de raccords sont utilisés – pour le soudage bout à bout (sans utiliser de spirale électrique), pour le soudage électrique et les raccords à compression.

Les raccords à souder bout à bout (broches) permettent le soudage bout à bout des tuyaux ensemble. Le soudage bout à bout est effectué dans l’ordre suivant: solin des extrémités des tuyaux et des raccords; chauffer les profilés à souder avec un dispositif de chauffage électrique à l’état de fluidité visqueuse; démonter le dispositif de chauffage et relier les pièces à souder ensemble sous pression. Il est important de connecter le raccord et le tuyau l’un à l’autre dès que possible après avoir retiré le dispositif de chauffage, ce qui empêche le plastique de refroidir. En outre, pour assurer une couture solide et fiable, il est nécessaire d’éliminer complètement la possibilité que des particules de poussière pénètrent dans la couture..

Les raccords en PEHD destinés au soudage électrique sont fournis avec des réchauffeurs de fil intégrés (résistances électriques) – lorsqu’un courant électrique est fourni au fil, son chauffage fait fondre le polymère dans les zones de joint. Une fois le raccord et le tuyau connectés, l’alimentation en tension est interrompue et une connexion à haute étanchéité est formée. Les raccords d’électrofusion sont soudés dans des tuyaux en polymère à l’aide de machines à souder spéciales qui vous permettent d’ajuster le mode de soudage en fonction des dimensions du tuyau et du raccord à y couper. Cette méthode de soudage est particulièrement pratique lors de la réparation de sections de canalisation difficiles à atteindre..

La construction d’une canalisation en plastique à l’aide de raccords à compression est très simple, car elle ne nécessite aucune préparation supplémentaire des tuyaux en PEHD. Les raccords à compression sont connectés aux tuyaux sans se démonter dans leurs parties constitutives – le joint en caoutchouc est comprimé par le manchon de pression dans la position dans laquelle il est nécessaire avec la restriction simultanée de la compression, empêchant ainsi les déformations du tuyau, et la bague de serrage d’une conception spéciale ne permettra pas d’affaiblir la connexion. L’installation de la canalisation en connectant des raccords à compression peut être effectuée à tout moment de l’année, y compris à des températures négatives, tandis que l’ensemble des travaux est disponible pour être effectué par une personne sans formation spéciale.

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