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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Propriétés des fibres
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1. Différents types de verre
Le verre est un matériau largement utilisé pour le renforcement pour ses qualités spécifiques, à savoir sa très bonne résistance mécanique, sa forte résistivité électrique, son inertie thermique et chimique. De plus, à l'inverse de fibres naturelles comme le lin, le chanvre… aussi utilisées pour renforcer des thermoplastiques ou thermodurcissables, les fibres de verre humides ne moisissent pas.
Sur la base de ces propriétés, les différents acteurs verriers ont développé et industrialisé de nouvelles compositions de fibres de verre pour le renforcement (tableau 1). Ces formulations de verre font l'objet de normes internationales (voir § 1.4).
Les verriers classent les différents types de fibres de verres à l'aide d'une initiale E, D, A… se référant à la propriété majeure apportée par la fibre.
Outre la recherche de propriétés spécifiques améliorées (haut module, résistance chimique en milieu acide ou basique…), les acteurs verriers se sont lancés depuis une dizaine d'années dans une course à la réduction du coût de fabrication, avec pour conséquence majeure la diminution, voire l'élimination de l'oxyde de bore (B2O3) de certaines de ces compositions de verre du fait de son coût élevé. Enfin, la prise en compte des nouvelles réglementations environnementales accélèrent aussi le rythme de développement des compositions de fibre de verre.
1.1 Verres à usage général
1.1.1 Verres E (pour Electrique)
Ce sont des alumino-borosilicates à très faible teneur en oxydes de métaux alcalins (moins de 2 % en masse en Na2O + K2O).
Développés initialement pour leurs bonnes propriétés électriques d'isolation, ils ont vu leur production et leur emploi ensuite généralisés en raison de leur relative facilité de fibrage, de leurs bonnes propriétés mécaniques et de leur coût modéré....
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Différents types de verre
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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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