Présentation
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RÉSUMÉ
Grâce à ses qualités spécifiques, le verre est un matériau très largement utilisé pour le renforcement, il trouve notamment ses applications dans le renforcement des plastiques. Après un tour d’horizon des différentes types de verre (qu’ils soient à usage général ou spécifique), leurs compositions analysées et les normes fournies, cet article propose une étude des propriétés générales et mécaniques des fibres. Les procédés de fabrication sont passés en revue (composition et matières premières, fusion et élaboration, fibrage et ensimage, ou encore finissage et recyclabilité). Une présentation industrielle des renforts en verre textile est également faite, elle développe les fils textiles, tissus et non tissés, mats, fils coupés, fibre broyées, etc. Pour terminer, une variété d’utilisation des produits finis est proposée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Anne BERTHEREAU : Responsable Synergies Verre Owens Corning Vetrotex OCV
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Eric DALLIES : Responsable Marketing Ligne Roving Direct Owens Corning Vetrotex OCV
INTRODUCTION
Le terme fibres de verre désigne à la fois les fibres utilisées comme isolant thermique, bien connues parce qu'elles sont apparentes dans de nombreuses utilisations courantes, et celles utilisées comme renforts, objet de ce dossier, peu visibles dans leurs applications finales parce que le plus souvent associées à des matrices organiques pour former ce que l'on appelle communément des composites. Tenant compte de la présentation et de l'adaptation des fibres de renfort aux méthodes de transformations textiles, la normalisation française a retenu, pour distinguer ces dernières, le terme générique verre textile.
La principale application des fibres de verre textile est le renforcement des plastiques. Cependant, et en particulier au cours des vingt dernières années, leur champ d'application s'est élargi à d'autres matrices (ciment, plâtre, bitume…) et à d'autres utilisations. Des compléments sont, de ce fait, apportés sur les fibres de verre textile destinées à ces nouvelles matrices, toutes les fois que l'opportunité s'en présente (cas des verres alcalis-résistants pour le renforcement du ciment, par exemple).
Le lecteur trouvera en [Doc. AM 5 132] différentes rubriques avec notamment la bibliographie, les principaux fournisseurs et la normalisation.
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Présentations industrielles des renforts en verre textile
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3. Procédés de fabrication
Les fibres de verre peuvent être fabriquées suivant des procédés de fabrication dits de fusion directe (fibrage du verre fondu en continu dans un four) ou de fusion indirecte (fibrage d'un verre par refusion de calcins de verre sous forme de berlingots ou de billes). Nous nous limitons à décrire le procédé le plus courant car permettant d'optimiser les tirées (quantité de verre fibré par jour) et les rendements de production, c'est-à-dire le procédé de fusion directe.
On distingue plusieurs étapes :
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la préparation du batch ;
-
la fusion du batch pour obtenir le verre fondu ;
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le fibrage et l'ensimage du verre ;
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le bobinage de la fibre ;
-
le finissage.
Batch ou mélange vitrifiable en français : mélange de plusieurs matières premières.
3.1 Composition et matières premières
Nous avons vu au paragraphe 1 que le verre était un matériau constitué d'oxydes (SiO2, Al2O3, CaO, MgO…). Ces oxydes sont apportés par des matières premières d'origine naturelle ou synthétique après fusion.
Les matières premières naturelles sont peu onéreuses, mais présentent l'inconvénient d'être potentiellement chimiquement instables et concentrées en impuretés type oxyde de fer ou oxyde de titane (impuretés tolérées en faible quantité dans la fibre). En revanche, les matières premières synthétiques sont de chimie contrôlée, sans impuretés, mais présentent un fort coût. Ainsi, pour des raisons de coût, l'utilisation de matières premières naturelles est le plus souvent privilégiée. Pour s'affranchir cependant de trop grandes variabilités, des spécifications très strictes en termes de chimie et de granulométrie sont demandées par les verriers à leurs...
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Procédés de fabrication
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Marchés des fibres de verre textile en 2006
Europe et Moyen-Orient : 1 000 kt
Amérique du Nord : 700 kt
Asie – Pacifique : 850 kt
Amérique Latine : 160 kt
Ce marché se répartit environ à 65 % pour le renfort des résines thermodurcissables et 35 % pour celui des résines thermoplastiques.
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Prix de vente
Le prix de la fibre de verre varie en fonction de la masse linéique ou de la masse surfacique. Les ordres de grandeur sont les suivants (fin 2007) :
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produits en verres à usage général : 1 à 3 e/kg
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produits en verres de spécialités : 3 à 30 e/kg
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