Le PVC: c’est quoi exactement ? Une découverte fortuite, et une success-story bien pensée

Pleins feux sur le plastique

Dire que le plastique a une image négative est un euphémisme. Cette perception n'est toutefois pas injustifiée: les déchets de plastique dans l’océan, les saletés erratiques et les microplastiques sont de véritables cauchemars écologiques. Interdire maintenant ce matériau équivaudrait à jeter le bébé avec l'eau du bain. Ce n’est pas le matériau proprement dit qui pose problème, mais la façon dont nous le gérons, surtout lorsqu'un produit arrive à la fin de son cycle de vie. Si nous pouvions collecter, trier et recycler correctement le plastique, il serait plus durable.

Un plastique n'est pas l’autre, ce sont principalement les plastiques à usage unique qui posent problème, pas le PVC que nous utilisons pour fabriquer des portes et fenêtres. Une discussion avec l'Association des producteurs européens de PVC, que vous retrouverez ailleurs dans de numéro, nous a appris que le PVC mérite bel et bien d’avoir sa place dans l'économie circulaire durable vers laquelle nous nous dirigeons lentement. Nous voulons ici regarder non seulement vers l'avant, mais aussi dans le rétroviseur: quel chemin le PVC a-t-il parcouru au cours des dernières décennies? Commençons par le tout début.

Découvert deux fois

De nombreuses inventions sont le fruit du hasard, mais peu ont été découvertes deux fois par hasard. Henri Victor Regnault a été le premier à découvrir le PVC en 1838. À l’époque, ce physicien procédait à des expériences sur du chlorure de vinyle à l’état gazeux et a accidentellement laissé une bouteille en verre contenant cette substance au soleil pendant quelques jours. Quelques jours plus tard, il a constaté que la bouteille était remplie de poudre blanche. Regnault a ainsi découvert que l’exposition du chlorure de vinyle à la chaleur crée une nouvelle matière.

Ainsi est né le PVC, mais il a été tout aussi vite oublié. Regnault a signalé sa découverte, mais n'en a rien fait de plus. 34 ans plus tard, en 1872, le chimiste Eugen Baumann a réitéré cette découverte. A l’instar de Regnault, il effectuait des expérimentations sur le chlorure de vinyle. Lorsque, quelques semaines plus tard, il est allé rechercher une bouteille qu’il avait laissée par inadvertance sur un appui de fenêtre, il a lui aussi trouvé à l’intérieur de celle-ci une matière blanche solide. Baumann a directement publié sa découverte dans une revue scientifique, c’est pourquoi on lui prête souvent l'invention du PVC.

Il faudra cependant attendre encore plusieurs années avant que le PVC ne fasse vraiment fureur: cette matière était difficile à travailler et Regnault ne lui avait trouvé aucune application pratique. La grande percée n’est survenue qu’en 1926, lorsque le chimiste américain Waldo Semon a mis au point une méthode pour plastifier le PVC en y ajoutant toutes sortes d'additifs. Faisant ainsi du PVC un matériau flexible, facile à travailler et pouvant être utilisé pour diverses applications.

Durant la Seconde Guerre Mondiale, les Américains l'ont utilisé pour protéger les câblages électriques de leurs navires de guerre, et une fois la guerre terminée, le reste du monde a appris à connaître ce matériau très prometteur. En plus d'être flexible, il était également bon marché, résistant et possédait une longue durée de vie. Pas étonnant que nous pensions que c'était le matériau du futur. Aujourd'hui, il n’est plus possible d'imaginer nos ménages, les secteurs de la médecine et de l’agriculture, les industries des emballages et l'automobile, de même naturellement que le secteur de la construction, sans PVC.

Le PVC, c'est quoi exactement? Un peu de chimie

Si vous êtes moins familier avec cette matière, permettez-nous de vous rafraîchir la mémoire, car qu'est-ce que le PVC exactement?

Le chlorure de polyvinyle (PVC) résulte de la polymérisation du chlorure de vinyle, lui-même obtenu par une réaction d'éthylène et de chlore. L'éthylène est extrait du pétrole ou du gaz naturel, et le chlore du sel gemme. Le chlorure de vinyle est un monomère, une molécule simple qui peut servir d'élément constitutif pour des molécules plus grandes. Mono signifiant ‘un’, un monomère est donc un élément unique. En combinant deux monomères, on obtient un dimère, mais cela ne devient vraiment intéressant que lorsqu’on combine de nombreux monomères. Cela crée alors une longue chaîne, un polymère.

Comme vous avez pu le lire ci-avant, la polymérisation dans le cas du PVC se produit en exposant le chlorure de vinyle à des pressions et température élevées. Après plusieurs opérations de raffinage subsiste un granulat blanc ou poudre blanche, auquel sont ajoutés des additifs afin d’obtenir un produit final utilisable. La suite de la transformation dépendra de l'application choisie. Pour produire des profilés pour fenêtres est utilisé le processus d’extrusion: le granulat est comprimé à travers une matrice pour lui donner sa forme finale. Au cours de cette phase sont ajoutés des stabilisateurs visant à empêcher la dégradation du matériau au cours de sa transformation ultérieure.

Les premières portes et fenêtres en PVC

Les premières fenêtres en PVC ont été développées en Allemagne dans les années 1950. Elles sont devenues courantes dans les années 1970, lorsque la crise pétrolière de 1973 et la hausse des prix du pétrole ont incité nombre de gens à remplacer leurs fenêtres à simple vitrage par des fenêtres en PVC à double vitrage mieux isolées. La récession économique du début des années 1980 a entraîné une seconde grande phase de croissance. Au départ, les fenêtres en PVC étaient commercialisées comme une alternative aux fenêtres en bois, économique et nécessitant peu d'entretien. Leur design était dès lors fortement inspiré des fenêtres en bois courantes de l'époque. Les profilés étaient voyants, dotés d’angles arrondis et d’une lèvre de vitrage en retrait. Les fermettes, presbytères et villas espagnoles faisaient fureur et les fenêtres étaient souvent petites. Mettant en avant de façon optimale les points forts du PVC.

Outre un atout, le caractère économique et facile à entretenir est cependant aussi peu à peu devenu un défi. Les architectes, surtout, ne l'appréciaient guère. Les fabricants de profilés ont donc entrepris de les convaincre, de même que les autres professionnels du bâtiment, que ce matériau pouvait rivaliser avec l'aluminium et le bois, et ce en termes tant d'esthétique que de performances.

Le lancement de la couleur fut un premier pas dans cette direction. Le bois pouvait en effet être peint dans n'importe quelle couleur et lorsque l'anodisation et le laquage par poudrage de l'aluminium sont devenus monnaie courante, les fabricants de profilés en PVC ont suivi le mouvement. Ils ont lancé sur le marché des profilés revêtus et ainsi démontré que le PVC offrait également de nombreuses possibilités au niveau architectural. La facilité d'entretien est redevenue un atout car, contrairement au bois, les portes et fenêtres en PVC ne doivent pas être repeintes à intervalles réguliers.

Un successeur qui devient lanceur de tendances

Si les maisons plus anciennes étaient souvent équipées de nombreuses petites fenêtres, nous aimons aujourd'hui doter nos maisons de fenêtres de grande largeur et hauteur. Une fois de plus, le PVC a dû faire ses preuves. Plus la baie vitrée est grande, plus il y aura de chances que l'architecte opte pour un matériau plus rigide, comme l'aluminium. Les profilés en PVC sont en effet moins résistants que l'aluminium et l'acier, par exemple, mais en les renforçant aux bons endroits avec les bons matériaux (fibre de verre, aluminium, matières plastiques, composite ou acier, par exemple), le PVC se prête parfaitement à la réalisation de plus grandes sections vitrées.

De nos jours, les fenêtres doivent non seulement être grandes, mais aussi épurées et minimalistes, avec des profilés minces de préférence aussi discrets que possible. Avec leurs angles arrondis et leur lèvre de vitrage en retrait, les profilés en PVC ne répondent souvent plus à l'image esthétique souhaitée. Les dernières nouvelles séries de profilés ne sont plus en rien comparables aux profilés initialement lancés sur le marché. Ces profilés sont minces, rectangulaires et la lèvre de vitrage a été avancée. À côté de cela, grâce à divers revêtements et films, de nombreuses options s’offrent à vous en termes de couleur. Sur le plan esthétique, le PVC a en tout cas déjà fait ses preuves.

D’excellentes performances

Une belle fenêtre ne vous maintiendra cependant pas encore au chaud en hiver ou au frais en été. En d'autres termes, tout dépendra des performances du profilé. Et les exigences en la matière sont devenues de plus en plus élevées au cours des dernières décennies.

Bien que les profilés en PVC possèdent déjà en soi de bonnes propriétés isolantes, les fabricants ont investi énormément dans la R&D pour développer des profilés aux propriétés thermiques encore meilleures. L'évolution d’une seule chambre à plusieurs a permis aux profilés en PVC d'atteindre une valeur d'isolation de 1,4 W/m²K. L’air est en effet immobile dans les petites chambres, et l'air immobile a un effet isolant. Les renforts en acier sont encore courants, assurément pour les grandes sections vitrées, parce qu’ils augmentent fortement la stabilité et la portance. Cependant, un renfort en acier reste un pont thermique. C’est pourquoi ceux-ci sont de plus en plus souvent remplacés ces dernières années par des renforts thermiques à base de matières synthétiques voire même de fibres de verre. Ces innovations permettent aujourd’hui d’atteindre des valeurs Uf jusqu'à 0,85 W/m²K. Si vous utilisez un verre ayant une bonne valeur d'isolation, une valeur Uw inférieure à 1 W/m²K sera tout à fait possible aujourd'hui, alors que dans les années ‘70 et ‘80, cette valeur était facilement de 3 W/m²K voire plus.