Fibre de verre C'est un matériau fibreux constitué de minces filaments flexibles de verre. Il peut présenter plusieurs coupes, caractéristiques et applications. Parmi les principales fibres de verre existantes (et les plus commercialisées) se trouve le type E, qui a une faible conductivité électrique.
Les fibres de verre ont de la silice comme constituant principal, bien qu'elles contiennent plusieurs autres oxydes dans leur composition, ce qui aura un impact sur l'application finale de la fibre. Les fibres textiles sont produites à partir de verre fondu et sont exploitées depuis l'Égypte ancienne. Son utilisation maximale, cependant, s'est produite au XXe siècle, avec une large utilisation dans l'industrie textile et comme renfort pour les polymères.
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Résumé sur la fibre de verre
- La fibre de verre est un matériau fabriqué à partir de filaments de verre fins et flexibles.
- Les types de fibres de verre sont nommés en fonction de leurs propriétés.
- La fibre de verre la plus vendue est de type E.
- Le principal constituant de la fibre de verre est la silice, SiO2.
- La fibre de verre peut être utilisée dans l'industrie textile, comme isolant thermique et comme renfort pour les polymères.
- Ce matériau est utilisé depuis l'Égypte ancienne, atteignant son apogée au XXe siècle.
Qu'est-ce que la fibre de verre ?
la fibre de verre C'est un matériau constitué de filaments fins et flexibles de verre. Il existe plusieurs types de fibre de verre, qui ont des caractéristiques, des coupes et des applications différentes. Le principal constituant de la fibre de verre est la silice, SiO2, bien que d'autres éléments puissent également être très importants dans la composition de la fibre de verre résultante.
types de fibre de verre
Les types de fibre de verre sont nommés selon leurs propriétés spécifiques:
- ET (électrique) – faible conductivité électrique;
- s (force) – grande résistance mécanique ;
- O (chimique) – grande résistance chimique ;
- M (module) – haute élasticité ;
- UN (alcali) – composition en métaux alcalins élevés;
- D (diélectrique) – faible constante diélectrique ;
- AIR (résistant aux alcalis) – haute résistance alcaline.
La plupart des fibres de verre actuellement produites, environ 90%, est de type E. Vous trouverez ci-dessous un tableau contenant la composition chimique approximative des principaux types de fibres de verre.
Composition chimique approximative des fibres de verre (par types) | |||||||
Constituant |
ET |
s |
O |
M |
UN |
D |
AIR |
SiO2 |
52-56 |
60-65 |
65 |
53,5 |
71,8 |
72-75 |
58,3-60,6 |
B2O3 |
4-6 |
- |
5 |
- |
- |
21-24 |
- |
Al2O3 |
12-15 |
23-35 |
4 |
- |
1 |
0-1 |
0,2 |
Chien |
21-23 |
0-9 |
14 |
13 |
8,8 |
0-1 |
- |
MgO |
0,4-4 |
6-11 |
3 |
9 |
3,8 |
0,5-0,6 |
- |
ZnO |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Oncle2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
À2O |
0-1 |
0-0,1 |
8,5 |
- |
13,6 |
0,4 |
13,0-14,1 |
K2O |
0-0,2 |
- |
- |
- |
0,6 |
0,4 |
0-2,8 |
lire2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Foi2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Voir aussi: Silicium — principal constituant du verre, de la céramique et du silicone
A quoi sert la fibre de verre ?
Quant à leurs applications, les fibres de verre peut être utilisé dans divers domaines industriels. L'une de ses principales applications est la production de matériaux composites, dans lesquels la fibre de verre est utilisée. pour renforcer les polymères.
Les données indiquent qu'en 2017, plus d'un million de tonnes de plastique renforcé de fibre de verre ont été produites en Europe, où elles sont généralement destiné à la construction et au transport. Les fibres de verre peuvent se comporter comme des matériaux résistants, comme l'acier, en plus d'être légères (densité de l'ordre de 2,5 g.cm-3) et avoir résistance à la corrosion.
Les fibres de verre jouent également un rôle important pour la filtration et l'isolation (thermique ou acoustique). La performance thermique de la fibre de verre est liée non seulement à la faible conductivité thermique du verre mais aussi à la faible densité du matériau, qui permet de piéger la masse d'air, apportant ainsi des propriétés isolantes, la fibre assurant la structure.
Pour la filtration, la surface des fibres ainsi que la taille des espaces entre elles sont des facteurs importants. La façon de fabriquer la fibre avec le bon diamètre peut améliorer les aspects filtrants et isolants de ce matériau.
Comment la fibre de verre est-elle obtenue ?
Ils existent deux processus principales sources de production de fibre de verre. L'un d'eux est la fabrication de laine de fibre de verre., utilisé pour l'isolation thermique. Dans ce processus, un flux de verre fondu est séché dans une machine rotative, qui se compose d'un récipient métallique circulaire avec des trous dans le mur, tournant à une vitesse de 2000-3000 RPM et une température de 900-1100°C.
Les filets de verre qui sortent du pivot sont arrêtés par des courants d'air à grande vitesse qui les transforment en fibres fines (d'un diamètre inférieur à 10 µm), d'une longueur de plusieurs centimètres.
Une autre façon de produire de la fibre de verre està travers le processus continu. Ici, l'objectif est de produire des filaments à vocation de renfort, avec un petit diamètre (entre 9-25 µm). En ce qui concerne la longueur, Les fibres sont généralement produites en faisceaux avec des fils (une collection de centaines à des milliers de fibres) d'environ 10 km de long.
Dans ce processus, le verre fondu passe à travers des trous très fins dans une plaque de platine (ou de rhodium) par extrusion. Le verre sort des trous avec une température comprise entre 1150 et 1300 °C, en fonction de la composition chimique du matériau. Il est courant d'utiliser de la vapeur d'eau et de l'air pur pour refroidir le verre qui sort des trous. Les fibres sont extraites à une vitesse de 1000 m/min voire plus.
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Comment est née la fibre de verre ?
La possibilité d'obtenir des fibres de verre est connue depuis l'Antiquité, avant même que les techniques de soufflage du verre ne soient connues. De nombreux vases égyptiens ont été fabriqués en enveloppant correctement des fibres de verre dans de l'argile.
L'intérêt de l'industrie textile pour la fibre de verre est apparu bien plus tard. le physicien français René-Antoine Ferchault de Réaumur réalise, en 1713, des étoffes décorées de fins fils de verre. Une utilisation célèbre mais rare de la fibre de verre au début de sa relation avec l'industrie textile était lorsqu'elle était utilisée pour le fabrication d'une robe portée par une actrice, en 1893, à la Columbian Exposition de Chicago pour attirer l'attention lors d'une exposition de lunettes.
Les processus de fabrication de la fibre de verre dans les moules actuels ont commencé dans la première moitié du 20e siècle. La fabrication de fibres textiles de verre par la méthode dans laquelle elles sont passées à travers des trous fins a commencé dans les années 1930 aux États-Unis, à partir de 1939 en Allemagne. Dès 1939, grâce aux efforts de la Owens-Illinois Glass Co., de Newark, Ohio, USA, le processus de fabrication de la fibre de verre a été amélioré, ce qui la rend nettement plus viable sur le plan économique.
Malgré l'expansion pendant le reste du 20e siècle, dans les années 1990, l'industrie a commencé à décliner, nécessitant des moyens de rationalisation par le secteur, en se débarrassant des machines et des installations obsolètes, qui ont fait disparaître presque complètement les petits producteurs.
Actuellement, l'industrie de la fibre de verre recherche une plus grande mécanisation, réduisant les coûts de main-d'œuvre et utilisant moins d'énergie. la plupart de les petites entreprises ont été fusionnées avec la part des grands producteurs.
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[1] Humphery / Shutterstock
Sources
MARTYNOVA, E.; CÉBULLA, H. Fibres de verre. Dans: Fibres inorganiques et composites: production, propriétés et applications. Casquette. 7. P 131-163. Royaume-Uni: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; HUFF, N. T Structure et propriétés des fibres de verre. Dans: Manuel des propriétés de traction des fibres textiles et techniques. Casquette. 15. P 529-573. Cambridge, Royaume-Uni: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. R Fibres de verre. Dans: Fibres hautes performances. Casquette. 6. P 191-238. Cambridge, Royaume-Uni: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Par Stefano Araujo Novais
Professeur de chimie
Source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm
