Il ne s'agit pas d'un cas isolé. La demande en produits ignifuges dans l'industrie des canalisations passe de « inexistante » à « obligatoire », mais de nombreux ingénieurs en formulation n'ont pas encore rattrapé leur retard.
Alors que l'industrie du câble discute fréquemment du caractère ignifuge , l'industrie de la tuyauterie le fait rarement. Cette disparité a des racines historiques. Traditionnellement, les tuyaux en PVC sont principalement utilisés pour le drainage, l'évacuation des eaux usées et l'irrigation agricole, applications qui ne sont pas soumises à des exigences obligatoires en matière d'ignifugation. Cependant, le champ d'application de la norme GB 8624-2023, « Classification des performances au feu des matériaux et produits de construction », couvre désormais les tuyaux de construction, et la classe B1 (ignifuge) devient de facto une condition d'entrée pour les immeubles de grande hauteur, les métros, les centres de données et autres applications similaires.
Les solutions ignifuges conçues pour les matériaux des câbles ne peuvent pas être directement appliquées aux tuyaux en PVC rigide (UPVC).
Les tuyaux en PVC rigide ne contiennent pas de plastifiants et sont plus sujets à la carbonisation après élimination du HCl que le PVC flexible. L'UPVC pur a un indice limite d'oxygène d'environ 45 % et possède des propriétés auto-extinguibles inhérentes. Cependant, s'appuyer uniquement sur les propriétés ignifuges inhérentes du matériau de base rend difficile l'obtention constante d'un indice B1 dans le test SBI spécifié par GB 8624.
Une formulation ignifuge courante à base d'hydroxyde d'aluminium nécessite l'ajout de 30 à 40 parties (sur la base de 100 parties de résine PVC) pour se rapprocher du seuil de classe B1, ce qui entraîne trois effets secondaires :
Densité accrue. La densité des tuyaux UPVC est passée d'environ 1,4 g/cm³ à plus de 1,6 g/cm³, ce qui entraîne une augmentation de poids d'environ 14 % pour des tuyaux de même épaisseur de paroi, ce qui augmente les coûts de transport et d'installation.
La résistance aux chocs diminue. Les particules d'hydroxyde d'aluminium forment des points de concentration de contraintes dans la matrice de PVC, entraînant une augmentation significative du taux de défaillance lors de l'essai d'impact avec chute de poids (TIR) à 0°C. Les canalisations sont susceptibles de se fissurer lors des travaux de construction ou du transport hivernal dans les régions nordiques.
La qualité de la surface d'extrusion se détériore. Une teneur élevée en charges provoque une fracture à l'état fondu, entraînant un effet de « peau de requin » sur la surface extérieure du tuyau, ce qui compromet l'intégrité des joints scellés.
Le phosphore rouge est plus efficace comme ignifugeant dans le PVC rigide que dans le PVC souple. En effet, le PVC rigide ne contient pas de plastifiants ; une fois le HCl éliminé, il forme une structure polyène conjuguée qui peut se réticuler davantage en charbon – et l’effet catalytique de l’acide phosphorique du phosphore rouge sert à améliorer ce processus.
Dans les systèmes de tuyaux en PVC rigide, une formulation de 100 parties de PVC (SG-5) + 3 parties de CPE (modificateur d'impact) + 1,5 parties d'ACR (auxiliaire technologique) + 2 parties de stabilisant Ca/Zn + 8 parties de phosphore rouge encapsulé peut réussir le test de source d'inflammation selon GB/T 8626 et le test SBI selon GB/T 20284, atteignant la classe B1. La valeur FIGRA peut être contrôlée en dessous de 100 W/s et le THR600s est inférieur à 6 MJ.
Étant donné que le taux d'ajout n'est que de 8 parties, soit bien inférieur aux 30 à 40 parties requises pour l'hydroxyde d'aluminium, l'augmentation de la densité des tuyaux est maintenue à moins de 3 %. La rigidité annulaire (SN8) et l'impact de chute de poids à 0°C (TIR ≤ 5 %) répondent aux exigences de la norme GB/T 10002.1. En termes de processus d'extrusion, la micropoudre de phosphore rouge enrobée se disperse uniformément lors du mélange à sec de la poudre UPVC et n'obstrue pas le tamis de l'extrudeuse (maille 40), avec des fluctuations de pression de fusion inférieures à ± 5 %.
Les changements spécifiques dans les performances du tuyau avant et après l'ajout de 8 parties de phosphore rouge sont à peu près les suivants : la rigidité de l'anneau a légèrement augmenté par rapport à la valeur standard SN8 (≥8 kN/m²), et la valeur TIR pour l'essai d'impact par chute de poids a diminué d'environ 8 à 10 % (sans retardateur de flamme) à moins de 5 %. Le courant du moteur principal de l'extrudeuse a augmenté d'environ 5 à 8 %, le rendement a diminué d'environ 3 à 5 % et le cycle de nettoyage de la filière s'est prolongé d'environ 72 heures à environ 48 heures. Ces changements sont acceptables dans le secteur de la production : la plupart des fabricants de tuyaux sont prêts à apporter un ajustement de moins de 10 % à leurs processus en échange d'une certification de classe B1.
Trois angles morts émergents :
Les points où les colonnes montantes de drainage des immeubles de grande hauteur traversent les dalles de plancher sont des carrefours critiques pour l'étanchéité au feu. Les tuyaux de drainage UPVC ordinaires se ramollissent et s'égouttent rapidement lorsqu'ils sont exposés au feu, créant un effet de cheminée verticale. Les tuyaux UPVC de classe B1 ignifuges s'éteignent automatiquement une fois la flamme retirée, ce qui permet de gagner du temps pour la couche coupe-feu.
GB 51298-2018, « Normes de conception de protection contre l'incendie pour les métros », fixe des exigences claires concernant la performance au feu des matériaux utilisés dans les tunnels. Si des tuyaux ondulés en PVC à double paroi sont utilisés pour le drainage du tunnel, ils doivent répondre au moins aux normes de classe B1.
Les exigences détaillées de protection incendie de la norme GB 50174 pour les composants des bâtiments des centres de données éliminent l'angle mort de longue date concernant les tuyaux de condensat de climatisation, qui étaient auparavant exclus des examens de sécurité incendie. Les centres de données sont extrêmement vulnérables aux incendies ; Si les conduites de condensats exposées devenaient des voies de propagation du feu, les conséquences seraient inimaginables.
Opportunités d’exportation : différenciation des infrastructures en Asie du Sud-Est
Le marché de l’Asie du Sud-Est (Vietnam, Indonésie, Thaïlande) connaît actuellement un cycle de développement d’infrastructures à grande échelle, entraînant une forte demande de tuyaux en plastique. Cependant, le marché local est dominé par les tuyaux en PVC standard et il n'existe pratiquement aucun marché pour les tuyaux ignifuges. Les méthodes d'essai pour l'ignifugation des tuyaux spécifiées par TISI (Thaïlande), SNI (Indonésie) et QCVN (Vietnam) sont généralement équivalentes aux normes CEI ou GB. Les rapports d'essais nationaux de classe B1 sont acceptés pour certains projets, mais il est recommandé de confirmer les exigences spécifiques auprès des clients à l'avance.
Pour les fabricants de tuyaux orientés vers l’exportation, les tuyaux UPVC ignifuges de classe B1 offrent un moyen efficace d’éviter la concurrence à bas prix. La différence de prix entre les tuyaux de drainage UPVC standard et les tuyaux ignifuges de classe B1 peut atteindre 15 à 20 %. Le retardateur de flamme composite au phosphore rouge sous forme de pâte de Yinsu convient aux lignes de production flexibles traitant des lots petits à moyens et des changements de produits fréquents, éliminant ainsi le besoin d'investissement supplémentaire dans des équipements de dosage de poudre.
La part de marché de 55 % des canalisations en PVC est le résultat du maintien du statu quo, tandis que la mise à niveau vers des produits ignifuges présente une opportunité de percer la concurrence. Celui qui sera le premier à développer une formulation de qualité B1 pour les tuyaux gagnera des points bonus techniques lors du prochain appel d'offres pour le projet.
