Tuyau (pour l'irrigation)

Le polyéthylène haute densité, dont le nom anglais est "High Density Polyethylene", ou "HDPE" en abrégé.Le HDPE est une résine thermoplastique non polaire hautement cristalline.L'aspect du HDPE d'origine est blanc laiteux et la section mince est translucide dans une certaine mesure.Le PE a une excellente résistance à la plupart des produits chimiques domestiques et industriels.Certains types de produits chimiques peuvent provoquer une corrosion chimique, comme les oxydants corrosifs (acide nitrique concentré), les hydrocarbures aromatiques (xylène) et les hydrocarbures halogénés (tétrachlorure de carbone).Le polymère est non hygroscopique et a une bonne résistance à la vapeur d'eau, et peut être utilisé à des fins d'emballage.Le PEHD a de bonnes propriétés électriques, en particulier la résistance diélectrique élevée de l'isolant, ce qui le rend très approprié pour les fils et les câbles.Les grades de poids moléculaire moyen à élevé ont une excellente résistance aux chocs, même à température ambiante et même à basse température de -40F.

Le HDPE est une polyoléfine thermoplastique produite par copolymérisation de l'éthylène.Bien que le HDPE ait été lancé en 1956, ce plastique n'a pas encore atteint un niveau de maturité.Ce matériau polyvalent ne cesse de développer ses nouveaux usages et marchés.

Caractéristiques principales

Le HDPE est une résine thermoplastique non polaire à haute cristallinité.L'aspect du HDPE d'origine est blanc laiteux et la section mince est translucide dans une certaine mesure.Le PE a une excellente résistance à la plupart des produits chimiques domestiques et industriels.Certains types de produits chimiques peuvent provoquer une corrosion chimique, comme les oxydants corrosifs (acide nitrique concentré), les hydrocarbures aromatiques (xylène) et les hydrocarbures halogénés (tétrachlorure de carbone).Le polymère est non hygroscopique et a une bonne résistance à la vapeur d'eau, et peut être utilisé à des fins d'emballage.Le PEHD a de bonnes propriétés électriques, en particulier la résistance diélectrique élevée de l'isolant, ce qui le rend très approprié pour les fils et les câbles.Les grades de poids moléculaire moyen à élevé ont une excellente résistance aux chocs, même à température ambiante et même à basse température de -40F.Les caractéristiques uniques des différents grades de HDPE sont la combinaison appropriée de quatre variables de base : densité, poids moléculaire, distribution du poids moléculaire et additifs.Différents catalyseurs sont utilisés pour produire des polymères personnalisés aux propriétés particulières.La combinaison de ces variables produit des qualités de PEHD à des fins différentes ;atteindre le meilleur équilibre de performance.

densité

C'est la principale variable qui détermine les caractéristiques du HDPE, bien que les quatre variables mentionnées s'influencent mutuellement.L'éthylène est la principale matière première du polyéthylène.Quelques autres comonomères, tels que le 1-butène, le 1-hexène ou le 1-octène, sont également souvent utilisés pour améliorer les performances des polymères.Pour le HDPE, la teneur des quelques monomères ci-dessus ne dépasse généralement pas 1 % à 2 %.L'ajout de comonomère réduit légèrement la cristallinité du polymère.Ce changement est généralement mesuré par la densité, qui a une relation linéaire avec la cristallinité.La classification générale des États-Unis est conforme à la norme ASTM D1248 et la densité du PEHD est de 0,940 g/.Au-dessus de C ;La plage de densité du MDPE est de 0,926 à 0,940 g/CC.D'autres classifications classent parfois le MDPE comme HDPE ou LLDPE.Les homopolymères ont la densité la plus élevée, la rigidité la plus élevée, une bonne perméabilité et le point de fusion le plus élevé, mais ont généralement une faible résistance à la fissuration sous contrainte environnementale (ESCR).L'ESCR est la capacité du PE à résister aux fissures causées par des contraintes mécaniques ou chimiques.Une densité plus élevée améliore généralement la résistance mécanique, telle que la résistance à la traction, la rigidité et la dureté;les propriétés thermiques telles que la température du point de ramollissement et la température de déformation thermique ;et l'imperméabilité, telle que la perméabilité à l'air ou la perméabilité à la vapeur d'eau.Une densité plus faible améliore sa résistance aux chocs et son E-SCR.La densité du polymère est principalement affectée par l'ajout de comonomères, mais dans une moindre mesure par le poids moléculaire.Le pourcentage élevé de poids moléculaire réduit légèrement la densité.Par exemple, les homopolymères ont des densités différentes dans une large gamme de poids moléculaires.

Production et catalyseur

La méthode de production la plus courante de PE est le traitement en suspension ou en phase gazeuse, et quelques-uns sont produits par traitement en phase solution.Tous ces procédés sont des réactions exothermiques impliquant un monomère d'éthylène, un monomère d'a-oléfine, un système catalytique (peut être plus d'un composé) et divers types de diluants hydrocarbonés.L'hydrogène et certains catalyseurs sont utilisés pour contrôler le poids moléculaire.Le réacteur à suspension est généralement une cuve agitée ou un réacteur à boucle à grande échelle plus couramment utilisé dans lequel la suspension peut être mise en circulation et agitée.Lorsque l'éthylène et le comonomère (selon les besoins) entrent en contact avec le catalyseur, des particules de polyéthylène se forment.Après élimination du diluant, les granulés de polyéthylène ou les granulés de poudre sont séchés et les additifs sont ajoutés selon le dosage pour produire des granulés.Une ligne de production moderne avec de grands réacteurs avec des extrudeuses à double vis peut produire plus de 40 000 livres de PE par heure.Le développement de nouveaux catalyseurs contribue à améliorer les performances des nouveaux grades de PEHD.Les deux types de catalyseurs les plus couramment utilisés sont les catalyseurs à base d'oxyde de chrome de Philips et les catalyseurs composés de titane-alkylaluminium.Le HDPE produit par le catalyseur Phillips a une distribution de poids moléculaire de largeur moyenne ;le catalyseur de titane-alkylaluminium a une distribution de masse moléculaire étroite.Le catalyseur utilisé dans la production de polymères MDW étroits dans un réacteur double peut également être utilisé pour produire des grades MDW larges.Par exemple, deux réacteurs en série qui produisent des produits de poids moléculaires significativement différents peuvent produire des polymères bimodaux de poids moléculaire qui ont une gamme complète de distributions de poids moléculaires.Raccords de tuyauterie en PE

Masse moléculaire

Un poids moléculaire plus élevé entraîne une viscosité plus élevée du polymère, mais la viscosité est également liée à la température et au taux de cisaillement utilisés dans le test.La rhéologie ou la mesure du poids moléculaire est utilisée pour caractériser le poids moléculaire du matériau.Les qualités HDPE ont généralement une plage de poids moléculaire de 40 000 à 300 000, et le poids moléculaire moyen en poids correspond approximativement à la plage d'indice de fluidité, c'est-à-dire de 100 à 0,029/10 min.Généralement, un MW plus élevé (indice de fusion inférieur MI) améliore la résistance à l'état fondu, une meilleure ténacité et ESCR, mais un MW plus élevé rend le traitement

Le processus est plus difficile ou nécessite une pression ou une température plus élevée.

Distribution du poids moléculaire (MWD) : Le WD du PE varie d'étroit à large en fonction du catalyseur utilisé et du processus de traitement.

L'indice de mesure MWD le plus couramment utilisé est l'indice d'irrégularité (HI), qui est égal au poids moléculaire moyen en poids (MW) divisé par le poids moléculaire moyen en nombre (Mn).Cette plage d'indices pour tous les grades de HDPE est de 4 à 30.Le MWD étroit offre un faible gauchissement et un impact élevé pendant le processus de moulage.Le MWD moyen à large offre une aptitude au traitement pour la plupart des procédés d'extrusion.Le MWD large peut également améliorer la résistance à la fusion et la résistance au fluage.

additif

L'ajout d'antioxydants peut empêcher la dégradation du polymère pendant le traitement et empêcher l'oxydation du produit fini pendant l'utilisation.Les additifs antistatiques sont utilisés dans de nombreuses qualités d'emballage pour réduire l'adhérence des bouteilles ou des emballages à la poussière et à la saleté.Des applications spécifiques nécessitent des formulations d'additifs spéciaux, tels que des inhibiteurs de cuivre liés aux applications de fils et de câbles.Une excellente résistance aux intempéries et aux ultraviolets (ou à la lumière du soleil) peut être obtenue en ajoutant des additifs anti-UV.Sans ajout de PE résistant aux UV ou au noir de carbone, il est déconseillé de continuer à l'utiliser à l'extérieur.Les pigments de noir de carbone de haute qualité offrent une excellente résistance aux UV et sont souvent utilisés dans des applications extérieures, telles que des fils, des câbles, des couches de réservoir ou des tuyaux.

méthodes de traitement

Le PE peut être fabriqué dans une large gamme de méthodes de traitement différentes.En utilisant l'éthylène comme matière première principale, le propylène, le 1-butène et l'hexène comme copolymère, sous l'action d'un catalyseur, le processus de polymérisation en suspension ou en phase gazeuse est adopté et le polymère obtenu est flashé, séparé, séché, granulé , etc. Procédé pour obtenir des produits finis avec des particules uniformes.Y compris l'extrusion de feuilles, l'extrusion de films, l'extrusion de tuyaux ou de profilés, le moulage par soufflage, le moulage par injection et le rotomoulage.

▲ Extrusion : Le grade utilisé pour la production d'extrusion a généralement un indice de fluidité inférieur à 1 et un MWD moyen à large.Pendant le traitement, un faible MI peut obtenir une résistance à l'état fondu appropriée.Les grades MWD plus larges conviennent mieux à l'extrusion car ils ont des vitesses de production plus élevées, des pressions de filière plus faibles et une tendance réduite à la rupture de fusion.

Le PE a de nombreuses applications d'extrusion, telles que les fils, les câbles, les tuyaux, les tuyaux et les profilés.Les applications de conduites vont des conduites jaunes de petite section pour le gaz naturel aux conduites noires à paroi épaisse d'un diamètre de 48 pouces pour les conduites industrielles et urbaines.L'utilisation de tuyaux à parois creuses de grand diamètre en remplacement des tuyaux d'évacuation des eaux pluviales en béton et autres tuyaux d'égout se développe rapidement.

Feuille et thermoformage : Le revêtement thermoformé de nombreux grands réfrigérateurs de pique-nique est en PE, qui est résistant, léger et durable.Les autres produits en tôle et thermoformés comprennent les garde-boue, les revêtements de réservoir, les protections de casserole, les boîtes d'expédition et les réservoirs.Un grand nombre d'applications de feuilles à croissance rapide sont les villages de paillis ou de fond d'étang, qui sont basés sur la ténacité, la résistance chimique et l'imperméabilité du MDPE.

▲ Moulage par soufflage : plus d'un tiers du PEHD vendu aux États-Unis est utilisé pour le moulage par soufflage.Ceux-ci vont des bouteilles contenant de l'eau de javel, de l'huile moteur, du détergent, du lait et de l'eau distillée aux grands réfrigérateurs, réservoirs de carburant de voiture et bidons.Les caractéristiques des grades de moulage par soufflage, telles que la résistance à la fusion, l'ES-CR et la ténacité, sont similaires à celles utilisées pour les applications de tôle et de thermoformage, de sorte que des grades similaires peuvent être utilisés.

Le moulage par injection-soufflage est généralement utilisé pour fabriquer des contenants plus petits (moins de 16 oz) pour emballer des médicaments, des shampooings et des cosmétiques.L'un des avantages de ce processus est que les bouteilles de production sont automatiquement découpées, sans nécessiter d'étapes de post-finition comme le moulage par soufflage général.Bien que certaines nuances MWD étroites soient utilisées pour améliorer la finition de surface, des nuances MWD moyennes à larges sont généralement utilisées.

▲ Moulage par injection : le PEHD a d'innombrables applications, allant des gobelets réutilisables à paroi mince aux canettes de 5 g/l, qui consomment 1/5 du PEHD domestique.Les grades de moulage par injection ont généralement un indice de fluidité de 5 à 10.Il existe des grades avec une ténacité et une fluidité inférieure et des grades à fluidité plus élevée avec aptitude au traitement.Les utilisations incluent les nécessités quotidiennes et les emballages alimentaires à paroi mince ;boîtes de conserve et de peinture résistantes et durables;haute résistance aux applications de fissuration sous contrainte environnementale, telles que les réservoirs de carburant de petits moteurs et les poubelles de 90 gallons.

▲ Moulage par rotation : les matériaux utilisant cette méthode de traitement sont généralement broyés en matériaux en poudre, qui sont fondus et coulés dans le cycle thermique.Le rotomoulage utilise deux types de PE : à usage général et réticulable.Le MDPE/HDPE à usage général a généralement une densité allant de 0,935 à 0,945 g/CC, avec un MWD étroit, de sorte que le produit a un impact élevé et un gauchissement minimal, et son indice de fusion est généralement compris entre 3 et 8.Les grades MI plus élevés ne conviennent généralement pas car ils n'ont pas l'impact et la résistance à la fissuration sous contrainte attendue des produits rotomoulés.

Les applications de rotomoulage hautes performances utilisent les propriétés uniques de ses grades chimiquement réticulables.Ces grades ont une bonne fluidité dans la première partie du cycle de moulage, puis se réticulent pour former leur excellente résistance à la fissuration sous contrainte et leur ténacité.Résistance à l'usure et résistance aux intempéries.Le PE réticulable ne convient que pour les grands conteneurs, allant des réservoirs de 500 gallons pour le transport de divers produits chimiques aux réservoirs agricoles de 20 000 gallons.

▲ Film : le traitement de film PE utilise généralement un traitement de film soufflé ordinaire ou un traitement d'extrusion à plat.La plupart des PE sont utilisés pour les films, du PE basse densité général (LDPE) ou du PE basse densité linéaire (LLDPE) sont disponibles.Les qualités de film HDPE sont généralement utilisées lorsqu'une extensibilité supérieure et une excellente imperméabilité sont requises.Par exemple, le film HDPE est souvent utilisé pour les sacs de produits de base, les sacs d'épicerie et les emballages alimentaires.

Performances du produit

Le polyéthylène haute densité est constitué de particules blanches non toxiques, insipides et inodores avec un point de fusion d'environ 130°C et une densité relative de 0,941 à 0,960.Il a une bonne résistance à la chaleur et au froid, une bonne stabilité chimique, une rigidité et une ténacité élevées et une bonne résistance mécanique.Les propriétés diélectriques et la résistance à la fissuration sous contrainte environnementale sont également bonnes.

Emballage et stockage

Tenir à l'écart du feu et de l'isolation thermique pendant le stockage.L'entrepôt doit être maintenu sec et rangé.Il est strictement interdit de mélanger des impuretés, du soleil et de la pluie.Le transport doit être stocké dans des voitures ou des cabines propres, sèches et couvertes, et il ne doit pas y avoir d'objets pointus tels que des clous en fer.Le transport en mélange avec des hydrocarbures aromatiques inflammables, des hydrocarbures halogénés et d'autres solvants organiques est strictement interdit.

recycler et réutiliser

Le PEHD est la partie du marché du recyclage du plastique qui connaît la croissance la plus rapide.Cela est principalement dû à sa facilité de retraitement, à ses caractéristiques de dégradation minimales et à son grand nombre d'applications à des fins d'emballage.Le recyclage principal consiste à retraiter 25 % des matériaux recyclés, tels que les matières recyclables post-consommation (PCR), avec du PEHD pur pour fabriquer des bouteilles qui ne sont pas en contact avec les aliments.

Les tuyaux en PE pour l'approvisionnement en eau sont les produits de remplacement des tuyaux en acier traditionnels et des tuyaux d'eau potable en PVC.