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Matériaux des mandrins plastiques : PVC, PP, PEHD, PS et ABS comparés

ROLL Lab · mis à jour le 24/10/2026 · sources en bas de page

Vue d’ensemble : trois familles, sept variantes

En Europe, presque tous les mandrins plastiques pour bobines industrielles sont faits de trois polymères : PVC rigide (aussi appelé PVC-U, non plastifié), polypropylène (PP) et polyéthylène haute densité (PEHD, en anglais HDPE). Chacun existe en version vierge, recyclée (on dit aussi « régénérée ») et, pour le PP, chargée de carbonate de calcium (CaCO₃). Deux matériaux occupent des niches : l’ABS et le polystyrène (PS), surtout pour les petits mandrins de rubans, d’étiquettes et de films techniques.

Un avertissement avant les chiffres. Les propriétés d’un mandrin dépendent du compound (formulation, charges, stabilisants, taux de recyclé) et du procédé (extrusion, refroidissement, calibrage). Les valeurs qui suivent sont des plages typiques des polymères de base : elles servent à comprendre les différences, pas à signer un cahier des charges. Pour cela, il faut la fiche technique du fournisseur et un essai.

Propriétés des polymères comparées

Sources : HDT selon SpecialChem (plages par famille de polymères) ; rapport de fluage selon les exigences de l’EN 13476-2 (méthode EN ISO 9967) ; masses volumiques, modules et transitions vitreuses : valeurs typiques mesurées selon les normes ISO 1183, ISO 527, ISO 178 et ISO 11357-2. Analyse ROLL Lab.

Deux lectures utiles. D’abord : le PVC a un module environ deux fois plus élevé que le PP et le PEHD. À paroi égale, un mandrin en PVC est donc bien plus rigide, et la rigidité compte contre le flambement de la paroi. Ensuite : les deux HDT racontent deux histoires. Sous faible charge (0,46 MPa), le PP tient plus de 100 °C ; sous forte charge (1,8 MPa), il descend à 50–60 °C. Un mandrin sous une bobine lourde travaille plus près du second cas.

Comment lire une fiche technique

Deux fiches ne se comparent que si les valeurs viennent des mêmes essais, sur éprouvettes conditionnées à 23 °C. Les normes à repérer sont peu nombreuses :

• masse volumique : ISO 1183, en g/cm³ ;
• module en traction : ISO 527 ; module en flexion : ISO 178, en MPa ou GPa. C’est la donnée qui compte le plus contre le flambement de la paroi ;
• température de fléchissement sous charge (HDT) : ISO 75, sous 1,8 MPa (méthode A) ou 0,45 MPa (méthode B). Pour un mandrin sous une bobine lourde, la valeur à 1,8 MPa est la plus réaliste ;
• température de ramollissement Vicat : ISO 306 ;
• résilience Charpy : ISO 179, utile si elle est aussi mesurée à −20 °C pour un usage au froid ;
• fluage en traction : ISO 899-1. Peu de fournisseurs la donnent, mais c’est la donnée la plus proche du comportement du mandrin dans le temps.

Une fiche sans méthode d’essai ne permet aucune comparaison : demandez-la complète.

Mandrins finis comparés : les données du ROLL Lab

Les propriétés du polymère ne suffisent pas : c’est le mandrin fini qui compte. Le tableau compare des mandrins de même dimension, selon les données du ROLL Lab. Les valeurs sont des rapports à un mandrin en carton de même dimension, pris égal à 1.

Comment lire le tableau :

• Pour le plastique, la résistance à 3 % suit le critère de l’ISO 9969 ; le carton s’essaie en général selon l’ISO 11093-9, à la première rupture. Les vitesses d’essai diffèrent (2–5 mm/min contre 50–65 mm/min) : le rapport est indicatif, ce n’est pas une mesure homogène.
• Les cycles sont des minimums issus de l’expérience des clients, pas des limites. La valeur du PEHD vierge (plus de 3), inférieure à celle du recyclé (plus de 5), figure telle quelle dans la source.
• Ce sont des essais courts : ils n’intègrent pas le fluage sur des semaines, qui pénalise davantage le PP et le PEHD.

Utilisez le calculateur ci-dessous ou ouvrez le calcul du poids d’un mandrin plastique en pleine page, avec méthode et sources.

Température : le critère qui tranche

La chaleur est le premier filtre du choix. Selon les estimations du ROLL Lab, à 50 °C, la résistance d’un mandrin en PVC vierge baisse d’environ 20 % par rapport à 25 °C, celle d’un mandrin en PVC recyclé d’environ 30 %. La transition vitreuse du PVC se situe vers 80 °C : en s’en approchant, la rigidité s’effondre. Le PP, semi-cristallin, perd sa rigidité plus progressivement mais part d’une valeur plus basse. Le PEHD est le plus sensible des trois à charge égale.

Une règle pratique du ROLL Lab, à vérifier au cas par cas : jusqu’à 35–40 °C en service, les trois polymères se gèrent avec la bonne marge de paroi ; entre 40 et 60 °C, mieux vaut le PP ou un PVC avec une large marge ; au-delà de 60 °C en continu, on sort du domaine des mandrins plastiques standard.

La déformation thermique se voit même à l’œil : des mandrins longs stockés au soleil d’un seul côté se cintrent en banane. D’après les observations du ROLL Lab, l’effet est plus marqué pour le PVC recyclé et le PEHD recyclé.

Fluage : la résistance qui baisse avec le temps

Sous charge constante, un plastique continue à se déformer lentement. Pour un mandrin, cela signifie que le diamètre intérieur se referme dans les jours et les semaines qui suivent l’enroulement. Les normes de tubes thermoplastiques donnent un repère utile : l’EN 13476-2 exige un rapport de fluage à deux ans (EN ISO 9967) au plus égal à 2,5 pour le PVC-U et à 4 pour le PP et le PE. En clair : après deux ans, la rigidité effective du PVC peut tomber à 40 % de la valeur initiale, celle du PP et du PE à 25 %.

Pour une bobine qui reste en entrepôt quelques semaines et non des années, la baisse est moindre mais pas négligeable. Dans les calculs de ce guide, le ROLL Lab utilise un facteur de long terme d’environ 0,65 pour le PVC et 0,45 pour le PP et le PEHD à 23 °C, plus bas à chaud. Ce sont des hypothèses prudentes, à caler par des essais sous charge constante. Résistance et fluage en détail.

Froid et UV

Au froid, les polymères deviennent plus rigides mais plus fragiles aux chocs. Le PP homopolymère a sa transition vitreuse près de 0 °C : une bobine chargée sur un camion en hiver peut fendre le mandrin si elle tombe. Le PP copolymère et le PEHD sont bien plus tenaces. Sous zéro, le PVC rigide devient sensible aux entailles.

Au soleil, le rayonnement UV casse les chaînes polymères. Le PP non stabilisé est le plus exposé ; le PEHD au noir de carbone (même principe que les tubes d’eau) est le plus résistant ; le PVC stabilisé a tendance à se décolorer et à perdre de la résilience en surface. Mandrins pour l’extérieur.

Vierge, recyclé et chargé

Recyclé post-industriel et post-consommation. Beaucoup de mandrins en PVC et en PEHD sont fabriqués en tout ou partie avec de la matière recyclée. Deux questions à poser : d’où vient-elle (chutes de production ou déchets de collecte) et avec quelle régularité ? Pour le PPWR, seul le recyclé post-consommation compte. Pour le contact alimentaire, le recyclé n’est admis que s’il provient de procédés conformes au règlement (UE) 2022/1616.

Performances. Selon les données du ROLL Lab, à dimension égale, le PVC recyclé a une résistance à 3 % inférieure d’environ un quart à celle du vierge (1,23 contre 1,58 par rapport au carton) et perd davantage à chaud. Ce n’est pas un défaut si la paroi est dimensionnée en conséquence.

Charges. Le PP chargé de carbonate de calcium est plus rigide et moins cher que le PP pur, mais plus lourd, et il se comporte autrement au recyclage : dès environ 15 % de carbonate, sa masse volumique dépasse celle de l’eau et, dans le bac de séparation, le mandrin coule avec les matières lourdes (analyse ROLL Lab sur les masses volumiques).

PS et ABS : les petits mandrins précis

Le polystyrène (PS, aussi choc ou HIPS) est rigide, léger et facile à injecter ou à extruder avec des tolérances serrées. On l’utilise pour les petits mandrins de rubans, d’étiquettes et de films minces, ainsi que pour les bouchons et les flasques. Sa limite est sa fragilité aux chocs et au froid.

L’ABS associe rigidité, précision dimensionnelle et bonne ténacité même à basse température. On l’utilise pour des mandrins réutilisables de précision, par exemple en électronique et pour les films techniques, et là où l’aspect compte. Il coûte plus cher que les autres plastiques et se recycle dans des filières moins répandues.

Additifs et substances à connaître

• Stabilisants du PVC : aujourd’hui à base de calcium-zinc ou d’étain. Le PVC recyclé peut contenir des traces de stabilisants au plomb utilisés autrefois ; le règlement REACH (règlement (UE) 2023/923) limite le plomb dans le PVC, avec des dérogations temporaires pour le PVC récupéré. Demandez la déclaration du fournisseur.
• Métaux lourds dans les emballages : le PPWR fixe une limite de 100 mg/kg pour la somme du plomb, du cadmium, du mercure et du chrome hexavalent (art. 5).
• Colorants et noir de carbone : le noir rend le mandrin plus résistant au soleil mais difficile à reconnaître par les lecteurs optiques des centres de tri.
• NIAS : substances ajoutées non intentionnellement, présentes surtout dans les recyclés. Elles comptent pour le contact alimentaire.

Quel matériau pour quel usage

Essayez avec vos données ci-dessous ; méthode, hypothèses et sources sont sur la page dédiée : le test pour choisir entre PVC, PP et PEHD.

Pour aller plus loin, matériau par matériau : mandrins en PVC, mandrins en PP, mandrins en PEHD.

Questions fréquentes

Pour aller plus loin

Sources

1. SpecialChem, Heat Deflection Temperature of Plastics, specialchem.com
2. EN 13476-2, rapport de fluage selon EN ISO 9967 (PVC-U ≤ 2,5 ; PP et PE ≤ 4 à 2 ans)
3. ISO 9969:2007, rigidité annulaire des tubes thermoplastiques
4. Données ROLL Lab : rapports de poids, de résistance, de cycles, NIAS et température à dimension égale
5. Règlement (UE) 2025/40 (PPWR), art. 5 et 7, EUR-Lex
6. Règlement (UE) 2022/1616 relatif aux matériaux et objets en matière plastique recyclée destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires
7. Règlement (UE) 2023/923 (REACH, annexe XVII : plomb dans le PVC)
8. Décision 97/129/CE établissant le système d’identification des matériaux d’emballage
9. Analyse ROLL Lab (facteurs de long terme, masse volumique des compounds chargés, tableau des usages)
10. ISO 1183, ISO 527, ISO 178, ISO 75, ISO 306, ISO 179, ISO 899-1 (méthodes d’essai des plastiques)