Fibre de verre

La fibre de verre ( anglais américain ) ou la fibre de verre ( anglais du Commonwealth ) est un type courant de plastique renforcé de fibres utilisant de la fibre de verre . Les fibres peuvent être disposées de manière aléatoire, aplaties en une feuille appelée tapis à fils coupés ou tissées en tissu de verre . La matrice plastique peut être une matrice polymère thermodurcissable – le plus souvent à base de polymères thermodurcissables tels que résine époxy , résine polyester ou résine vinylester – ou thermoplastique .

Moins chère et plus flexible que la Fibre de carbone , elle est plus résistante que de nombreux métaux en poids, non Magnétique , non conductrice , transparente au rayonnement électromagnétique , peut être moulée dans des formes complexes et est chimiquement inerte dans de nombreuses circonstances. Les applications incluent les avions, les bateaux, les automobiles, les baignoires et les enceintes, les Piscines , les bains à remous , les fosses septiques , les réservoirs d’eau , les toitures, les tuyaux, les revêtements, les moulages orthopédiques , les planches de surf et les revêtements de portes extérieures.

D’autres noms communs pour la fibre de verre sont le plastique renforcé de verre ( GRP ), ^[1] le plastique renforcé de fibre de verre ( GFRP ) ^[2] ou le GFK (de l’allemand : Glasfaserverstärkter Kunststoff ). Étant donné que la fibre de verre elle-même est parfois appelée « fibre de verre », le composite est également appelé plastique renforcé de fibre de verre ( FRP ). Cet article adoptera la convention selon laquelle “fibre de verre” fait référence à l’ensemble du matériau composite renforcé de fibres, plutôt qu’à la fibre de verre qu’il contient.

Le Polymère renforcé de fibres de carbone est un matériau composite similaire dans lequel la fibre de renforcement est constituée de fibres de carbone .

Histoire

Les fibres de verre sont produites depuis des siècles, mais le premier brevet a été accordé à l’inventeur prussien Hermann Hammesfahr (1845-1914) aux États-Unis en 1880. ^{[3] [4]}

La production de masse de brins de verre a été accidentellement découverte en 1932 lorsque Games Slayter , un chercheur à Owens-Illinois , a dirigé un jet d’air comprimé sur un flux de verre fondu et a produit des fibres. Un brevet pour cette méthode de production de laine de verre a été déposé pour la première fois en 1933. ^[5] Owens a rejoint la société Corning en 1935 et la méthode a été adaptée par Owens Corning pour produire son “Fiberglas” breveté (orthographié avec un “s”) en 1936. À l’origine, la fibre de verre était une laine de verre dont les fibres piégeaient une grande quantité de gaz, ce qui la rendait utile comme isolant, en particulier à des températures élevées.

Une résine appropriée pour combiner la fibre de verre avec un plastique pour produire un matériau composite a été développée en 1936 par du Pont . Le premier ancêtre des résines polyester modernes est la résine Cyanamid de 1942. Des systèmes de durcissement au peroxyde étaient alors utilisés. ^[6] Avec la combinaison de fibre de verre et de résine, la teneur en gaz du matériau a été remplacée par du plastique. Cela a réduit les propriétés d’isolation à des valeurs typiques du plastique, mais maintenant, pour la première fois, le composite a montré une grande résistance et une promesse en tant que matériau structurel et de construction. De nombreux composites en fibre de verre ont continué à être appelés «fibre de verre» (comme nom générique) et le nom a également été utilisé pour le produit en laine de verre à faible densité contenant du gaz au lieu du plastique.

Ray Greene d’Owens Corning est crédité d’avoir produit le premier bateau composite en 1937 mais n’a pas continué à l’époque en raison de la nature fragile du plastique utilisé. En 1939, la Russie aurait construit un bateau à passagers en matières plastiques, et les États-Unis un fuselage et les ailes d’un avion. ^[7] La ​​première voiture à avoir une carrosserie en fibre de verre était un prototype de 1946 du Stout Scarab , mais le modèle n’est pas entré en production. ^[8]

Fibre

Les renforts de verre utilisés pour la fibre de verre sont fournis sous différentes formes physiques : microsphères, tissu de verre haché ou tissé .

Contrairement aux fibres de verre utilisées pour l’isolation, pour que la structure finale soit solide, les surfaces de la fibre doivent être presque entièrement exemptes de défauts, car cela permet aux fibres d’atteindre des résistances à la traction gigapascal . Si un morceau de verre en vrac était sans défaut, il serait aussi résistant que les fibres de verre ; cependant, il est généralement impossible de produire et de maintenir un matériau en vrac dans un état sans défaut en dehors des conditions de laboratoire. ^[9]

Production

Le processus de fabrication de la fibre de verre est appelé pultrusion . Le processus de fabrication des fibres de verre adaptées au renforcement utilise de grands fours pour faire fondre progressivement le sable siliceux , le calcaire , l’Argile de kaolin , le Spath fluor , la colémanite , la dolomite et d’autres Minéraux jusqu’à ce qu’un liquide se forme. Il est ensuite extrudé à travers des douilles ( filière ), qui sont des faisceaux de très petits orifices (généralement 5 à 25 micromètres de diamètre pour le verre E, 9 micromètres pour le verre S). ^[dix]

Ces filaments sont ensuite ensimés (enduits) d’une solution chimique. Les filaments individuels sont maintenant regroupés en grand nombre pour fournir une mèche . Le diamètre des filaments et le nombre de filaments dans la mèche déterminent son poids , généralement exprimé dans l’un des deux systèmes de mesure :

• rendement , ou verges par livre (le nombre de verges de fibres dans une livre de matériau; ainsi, un nombre plus petit signifie une mèche plus lourde). Des exemples de rendements standard sont le rendement 225, le rendement 450, le rendement 675.
• tex , ou grammes par km (combien de grammes pèse 1 km de mèche, inversé par rapport au rendement ; ainsi, un nombre plus petit signifie une mèche plus légère). Des exemples de tex standard sont 750tex, 1100tex, 2200tex.

Ces rovings sont ensuite utilisés directement dans une application composite telle que la pultrusion , l’ enroulement filamentaire (tuyau), le roving au pistolet (où un pistolet automatisé coupe le verre en petites longueurs et le laisse tomber dans un jet de résine, projeté sur la surface d’un moule ), ou dans une étape intermédiaire, pour fabriquer des tissus tels que des tapis à fils coupés (CSM) (constitués de petites longueurs de fibres coupées orientées de manière aléatoire, toutes liées ensemble), des tissus tissés, des tissus tricotés ou des tissus unidirectionnels.

Tapis à fils coupés

Le tapis à fils coupés ou CSM est une forme de renforcement utilisée dans la fibre de verre. Il est constitué de fibres de verre posées aléatoirement les unes sur les autres et maintenues ensemble par un liant.

Il est généralement traité à l’aide de la technique de stratification à la main, où des feuilles de matériau sont placées sur un moule et brossées avec de la résine. Parce que le liant se dissout dans la résine, le matériau se conforme facilement à différentes formes lorsqu’il est mouillé. Une fois la résine durcie, le produit durci peut être retiré du moule et fini.

L’utilisation d’un tapis à fils coupés confère à la fibre de verre des propriétés isotropes dans le plan.

Dimensionnement

Un revêtement ou un apprêt est appliqué sur le roving pour :

• aider à protéger les filaments de verre pour le traitement et la manipulation.
• assurer une bonne adhérence à la matrice de résine, permettant ainsi le transfert des charges de cisaillement des fibres de verre au plastique thermodurcissable. Sans cette liaison, les fibres peuvent “glisser” dans la matrice provoquant une défaillance localisée. ^[11]

Propriétés

Une fibre de verre structurelle individuelle est à la fois rigide et résistante à la tension et à la compression , c’est- à-dire le long de son axe. Bien que l’on puisse supposer que la fibre est faible en compression, ce n’est en fait que le rapport d’aspect long de la fibre qui le fait paraître ainsi; c’est-à-dire que parce qu’une fibre typique est longue et étroite, elle se déforme facilement. ^[9] D’autre part, la fibre de verre est faible en cisaillement, c’est-à-dire à travers son axe. Par conséquent, si un ensemble de fibres peut être agencé de manière permanente dans une direction privilégiée à l’intérieur d’un matériau, et si elles peuvent être empêchées de se déformer en compression, le matériau sera préférentiellement résistant dans cette direction.

De plus, en posant plusieurs couches de fibres les unes sur les autres, chaque couche étant orientée dans diverses directions préférées, la rigidité et la résistance globales du matériau peuvent être efficacement contrôlées. Dans la fibre de verre, c’est la matrice plastique qui contraint en permanence les fibres de verre structurelles dans les directions choisies par le concepteur. Avec un tapis à fils coupés, cette directionnalité est essentiellement un plan bidimensionnel entier; avec des tissus tissés ou des couches unidirectionnelles, la directionnalité de la rigidité et de la résistance peut être contrôlée plus précisément dans le plan.

Un composant en fibre de verre est généralement d’une construction en “coque” mince, parfois remplie à l’intérieur de mousse structurelle, comme dans le cas des planches de surf. Le composant peut être de forme quasi arbitraire, limité uniquement par la complexité et les tolérances du moule utilisé pour la fabrication de la coque.

La fonctionnalité mécanique des matériaux dépend fortement des performances combinées de la résine (matrice AKA) et des fibres. Par exemple, dans des conditions de température sévères (plus de 180 °C), le composant de résine du composite peut perdre sa fonctionnalité, en partie à cause de la détérioration de la liaison de la résine et de la fibre. ^[12] Cependant, les GFRP peuvent toujours montrer une résistance résiduelle significative après avoir subi des températures élevées (200 ° C). ^[13]

Types de fibre de verre utilisés

Composition : le type de fibre de verre le plus couramment utilisé dans la fibre de verre est le verre E , qui est un verre alumino-borosilicate contenant moins de 1 % p/p d’oxydes alcalins, principalement utilisé pour les plastiques renforcés de verre. Les autres types de verre utilisés sont le verre A (verre alcalino-calcique avec peu ou pas d’oxyde de bore), le verre E -CR ( résistance électrique/ chimique ; silicate alumino – calcique avec moins de 1 % p/p d’alcali). oxydes, avec une résistance élevée aux acides), verre C (verre alcalino-calcique à haute teneur en oxyde de bore, utilisé pour les fibres discontinues de verre et l’isolation), verre D (verre borosilicaté, nommé pour sa faible constante iélectrique D ), verre R (verre d’aluminosilicate sans MgO ni CaO avec des exigences mécaniques élevées commeR einforcement) et S-glass (verre d’aluminosilicate sans CaO mais à haute teneur en MgO avec une Résistance à la traction élevée). ^[14]

Dénomination et utilisation : la Silice pure (dioxyde de silicium), lorsqu’elle est refroidie sous forme de quartz fondu dans un verre sans véritable point de fusion, peut être utilisée comme fibre de verre pour la fibre de verre mais présente l’inconvénient de devoir être travaillée à des températures très élevées. Afin d’abaisser la température de travail nécessaire, d’autres matériaux sont introduits comme “fluxants” (c’est-à-dire des composants pour abaisser le point de fusion). Verre A ordinaire (“A” pour “alkali-lime”) ou verre sodocalcique, broyé et prêt à être refondu, comme dit calcinverre, a été le premier type de verre utilisé pour la fibre de verre. Le verre E (“E” en raison de l’application électrique initiale), est sans alcali et a été la première formulation de verre utilisée pour la formation de filaments continus. Il représente désormais la majeure partie de la production de fibre de verre dans le monde et est également le plus grand consommateur de bore .Minéraux à l’échelle mondiale. Il est sensible à l’attaque des ions chlorure et constitue un mauvais choix pour les applications marines. Le verre S (“S” pour “raide”) est utilisé lorsque la Résistance à la traction (module élevé) est importante et est donc un composite époxy important pour le bâtiment et l’aviation (il est appelé verre R, “R” pour “renforcement” en Europe ). Le verre C («C» pour «résistance chimique») et le verre T («T» pour «isolant thermique» – une variante nord-américaine du verre C) résistent aux attaques chimiques; les deux se trouvent souvent dans les qualités isolantes de la fibre de verre soufflée. ^[15]

Tableau de certains types de fibre de verre courants

Matériel	Gravité spécifique	Résistance à la traction MPa (ksi)	Résistance à la compression MPa (ksi)
Résine polyester (non renforcée) [16]	1.28	55 (7,98)	140 (20,3)
Stratifié polyester et mat à brins coupés 30% E-glass [16]	1.4	100 (14,5)	150 (21,8)
Stratifié de polyester et de rovings tissés 45 % de verre E [16]	1.6	250 (36,3)	150 (21,8)
Polyester et tissu satiné laminé 55 % verre E [16]	1.7	300 (43,5)	250 (36,3)
Stratifié polyester et rovings continus 70% verre E [16]	1.9	800 (116)	350 (50,8)
Composite époxy E-verre [17]	1,99	1 770 (257)
Composite époxy verre S [17]	1,95	2 358 (342)

Applications

Un cryostat en fibre de verre

La fibre de verre est un matériau extrêmement polyvalent en raison de sa légèreté, de sa résistance inhérente, de sa finition résistante aux intempéries et de sa variété de textures de surface. ^[18]

Le développement du plastique renforcé de fibres à usage commercial a fait l’objet de recherches approfondies dans les années 1930. Il intéressait particulièrement l’industrie aéronautique. Un moyen de production de masse de brins de verre a été accidentellement découvert en 1932 lorsqu’un chercheur d’ Owens-Illinois a dirigé un jet d’air comprimé sur un flux de verre fondu et a produit des fibres. Après la fusion d’Owens avec la société Corning en 1935, Owens Corning a adapté la méthode pour produire son “Fiberglas” breveté (un “s”). Une résine appropriée pour combiner le “Fiberglas” avec un plastique a été développée en 1936 par du Pont. Le premier ancêtre des résines polyester modernes est Cyanamid de 1942. Des systèmes de durcissement au peroxyde étaient alors utilisés.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, la fibre de verre a été développée pour remplacer le contreplaqué moulé utilisé dans les radômes d’avion (la fibre de verre étant transparente aux micro -ondes ). Sa première application civile principale a été la construction de bateaux et de carrosseries de voitures de sport, où elle a été acceptée dans les années 1950. Son utilisation s’est élargie aux secteurs de l’automobile et des équipements sportifs. Dans la production de certains produits, tels que les avions, la Fibre de carbone est désormais utilisée à la place de la fibre de verre, qui est plus résistante en volume et en poids.

Les techniques de fabrication avancées telles que les pré-imprégnés et les stratifils de fibres étendent les applications de la fibre de verre et la Résistance à la traction possible avec les plastiques renforcés de fibres.

La fibre de verre est également utilisée dans l’ industrie des télécommunications pour envelopper les antennes , en raison de sa perméabilité RF et de ses faibles propriétés d’ atténuation du signal . Il peut également être utilisé pour dissimuler d’autres équipements où aucune perméabilité au signal n’est requise, tels que des armoires d’équipement et desstructures de support, en raison de la facilité avec laquelle il peut être moulé et peint pour se fondre dans les structures et les surfaces existantes. D’autres utilisations incluent les isolateurs électriques en forme de feuille et les composants structurels que l’on trouve couramment dans les produits de l’industrie électrique. En raison de sa légèreté et de sa durabilité, la fibre de verre est souvent utilisée dans les équipements de protection tels que les casques. De nombreux sports utilisent des équipements de protection en fibre de verre, comme les masques des gardiens de but et des receveurs. ^[19]

Cuves de stockage

Plusieurs grands réservoirs en fibre de verre dans un aéroport

Les réservoirs de stockage peuvent être en fibre de verre avec des capacités allant jusqu’à environ 300 tonnes . Des réservoirs plus petits peuvent être fabriqués avec un tapis à fils coupés coulé sur un réservoir intérieur en thermoplastique qui agit comme une préforme pendant la construction. Des réservoirs beaucoup plus fiables sont fabriqués à l’aide d’un tapis tissé ou de fibres enroulées de filaments, avec l’orientation des fibres à angle droit par rapport à la contrainte circonférentielle imposée dans la paroi latérale par le contenu. Ces réservoirs ont tendance à être utilisés pour le stockage de produits chimiques car le revêtement en plastique (souvent en polypropylène ) résiste à une large gamme de produits chimiques corrosifs. La fibre de verre est également utilisée pour les fosses septiques .

Construction de maison

Une maison en forme de dôme en fibre de verre à Davis, en Californie

Les plastiques renforcés de verre sont également utilisés pour produire des composants de construction de maisons tels que le stratifié de toiture, les encadrements de porte, les auvents de porte, les auvents de fenêtre et les lucarnes, les cheminées, les systèmes de couronnement et les têtes avec clés de voûte et appuis. Le poids réduit du matériau et sa manipulation plus facile, par rapport au bois ou au métal, permettent une installation plus rapide. Des panneaux en fibre de verre à effet brique produits en série peuvent être utilisés dans la construction de logements composites et peuvent inclure une isolation pour réduire les pertes de chaleur.

Systèmes de levage artificiels pétroliers et gaziers

Dans les applications de pompage de tiges, les tiges en fibre de verre sont souvent utilisées pour leur rapport Résistance à la traction/poids élevé. Les tiges en fibre de verre offrent un avantage par rapport aux tiges en acier car elles s’étirent plus élastiquement ( module de Young inférieur ) que l’acier pour un poids donné, ce qui signifie que plus d’huile peut être soulevée du réservoir d’hydrocarbures à la surface à chaque coup, tout en réduisant la charge sur le pompage. unité.

Cependant, les tiges en fibre de verre doivent être maintenues sous tension, car elles se séparent fréquemment si elles sont placées même dans une petite quantité de compression. La flottabilité des tiges dans un fluide amplifie cette tendance.

Tuyauterie

Les tuyaux GRP et GRE peuvent être utilisés dans une variété de systèmes hors sol et souterrains, y compris ceux pour :

• dessalement
• traitement de l’eau
• réseaux de distribution d’eau
• usines de traitement chimique
• eau utilisée pour la lutte contre l’incendie
• eau chaude et froide
• boire de l’eau
• eaux usées/égouts, Déchets municipaux
• Gaz de pétrole liquéfié

Exemples d’utilisation de la fibre de verre

Apprendre encore plus Cette section contient des listes intégrées qui peuvent être mal définies, non vérifiées ou indiscriminées . ( novembre 2019 ) Please help to clean it up to meet Wikipedia’s quality standards. Where appropriate, incorporate items into the main body of the article.

Kayaks en fibre de verre Statue en fibre de verre, copie de l’antique statue romaine en bronze de la Victoire ailée du musée Santa Giulia de Brescia .

• Arcs de bricolage / arcs classiques pour jeunes; arcs longs
• Perches de saut à la perche
• Poignées d’équipement (marteaux, haches, etc.)
• Feux de circulation
• Coques de navires
• Obus et rames d’aviron
• Tuyaux d’eau
• Pales de rotor d’hélicoptère
• Planches de surf , ^[20] piquets de tente
• Planeurs , kit cars , microcars, karts, carrosseries, kayaks , toits plats, camions
• Pods, dômes et éléments architecturaux où un poids léger est nécessaire
• Pièces de carrosserie et carrosseries entières (par exemple , Sabre Sprint , Lotus Elan , Anadol , Reliant , Quantum Quantum Coupé, Chevrolet Corvette et Studebaker Avanti , et dessous de caisse DMC DeLorean )
• Couvertures et structures d’antenne, telles que les radômes , les antennes de diffusion UHF et les tuyaux utilisés dans les antennes à faisceau hexagonal pour les communications radio amateur
• Réservoirs et récipients en FRP : Le FRP est largement utilisé pour fabriquer des équipements chimiques, des réservoirs et des récipients. BS4994 est une norme britannique liée à cette application.
• La plupart des vélomobiles commerciaux
• La plupart des cartes de circuits imprimés sont constituées de couches alternées de cuivre et de fibre de verre FR-4
• Grandes pales d’ éoliennes commerciales
• Bobines RF utilisées dans les scanners IRM
• Ensembles de batterie
• Couvertures de protection des installations sous-marines
• Renforcement des chaussées en enrobé , sous forme d’intercalaire en tissu ou en treillis entre les couches ^[21]
• Casques et autres équipements de protection utilisés dans divers sports
• Moulages orthopédiques ^[22]
• Le caillebotis en fibre de verre est utilisé pour les passerelles sur les navires et les plates-formes pétrolières, ainsi que dans les usines
• Profilés en fibre de verre à usage structurel
• Colonnes composites renforcées de fibres
• Toboggans
• fabrication de sculptures
• Étangs à poissons ou revêtement d’étangs à poissons en parpaings.

Méthodes constructives

Enroulement filamentaire

Enroulement filamentaireest une technique de fabrication principalement utilisée pour la fabrication de structures ouvertes (cylindres) ou fermées (récipients sous pression ou réservoirs). Le procédé consiste à enrouler des filaments sous tension sur un mandrin mâle. Le mandrin tourne tandis qu’un œil de vent sur un chariot se déplace horizontalement, déposant les fibres selon le motif souhaité. Les filaments les plus courants sont en Fibre de carbone ou de verre et sont recouverts de résine synthétique lors de leur enroulement. Une fois que le mandrin est complètement recouvert à l’épaisseur souhaitée, la résine est durcie ; souvent, le mandrin est placé dans un four pour y parvenir, bien que parfois des radiateurs radiants soient utilisés avec le mandrin tournant toujours dans la machine. Une fois la résine durcie, le mandrin est retiré, laissant le produit final creux. Pour certains produits comme les bouteilles de gaz, le ‘mandrin’

L’enroulement filamentaire est bien adapté à l’automatisation et il existe de nombreuses applications, telles que les tuyaux et les petits récipients sous pression qui sont enroulés et durcis sans aucune intervention humaine. Les variables contrôlées pour l’enroulement sont le type de fibre, la teneur en résine, l’angle du vent, le câble ou la bande passante et l’épaisseur du faisceau de fibres. L’angle auquel la fibre a un effet sur les propriétés du produit final. Un “arceau” à angle élevé fournira une résistance circonférentielle ou “d’éclatement”, tandis que des motifs à angle inférieur (polaire ou hélicoïdal) fourniront une plus grande Résistance à la traction longitudinale.

Les produits actuellement fabriqués à l’aide de cette technique vont des tuyaux, des clubs de golf, des boîtiers de membrane d’osmose inverse, des avirons, des fourches de vélo, des jantes de vélo, des poteaux de puissance et de transmission, des récipients sous pression aux boîtiers de missiles, des fuselages d’avions et des lampadaires et des mâts de yacht.

Opération de drapage manuel en fibre de verre

Un agent de démoulage, généralement sous forme de cire ou de liquide, est appliqué sur le moule choisi pour permettre au produit fini d’être proprement retiré du moule. Résine – généralement un thermodurcissable en 2 partiespolyester, vinyle ou époxy – est mélangé avec son durcisseur et appliqué sur la surface. Des feuilles de nattes en fibre de verre sont posées dans le moule, puis plus de mélange de résine est ajouté à l’aide d’un pinceau ou d’un rouleau. Le matériau doit être conforme au moule et l’air ne doit pas être emprisonné entre la fibre de verre et le moule. De la résine supplémentaire est appliquée et éventuellement des feuilles supplémentaires de fibre de verre. La pression manuelle, le vide ou les rouleaux sont utilisés pour s’assurer que la résine sature et mouille complètement toutes les couches, et que toutes les poches d’air sont éliminées. Le travail doit être effectué rapidement avant que la résine ne commence à durcir, à moins d’utiliser des résines à haute température qui ne durciront pas tant que la pièce n’aura pas été chauffée dans un four. ^[23]Dans certains cas, l’œuvre est recouverte de feuilles de plastique et le vide est aspiré sur l’œuvre pour éliminer les bulles d’air et presser la fibre de verre à la forme du moule. ^[24]

Opération de stratification par pulvérisation de fibre de verre

Le processus de stratification par pulvérisation de fibre de verre est similaire au processus de stratification à la main, mais diffère dans l’application de la fibre et de la résine sur le moule. La pulvérisation est un processus de fabrication de composites à moulage ouvert où la résine et les renforts sont pulvérisés sur un moule. La résine et le verre peuvent être appliqués séparément ou simultanément “hachés” dans un flux combiné à partir d’un pistolet hacheur. ^[25] Les travailleurs déroulent la pulvérisation pour compacter le stratifié. Du bois, de la mousse ou un autre matériau d’âme peut ensuite être ajouté, et une couche de pulvérisation secondaire incruste l’âme entre les stratifiés. La pièce est ensuite durcie, refroidie et retirée du moule réutilisable.

Opération de pultrusion

Schéma du processus de pultrusion

La pultrusion est une méthode de fabrication utilisée pour fabriquer des matériaux composites solides et légers. Dans la pultrusion, le matériau est tiré à travers des machines de formage en utilisant soit une méthode main sur main, soit une méthode à rouleau continu (par opposition à l’ extrusion , où le matériau est poussé à travers des matrices). Dans la pultrusion de fibre de verre, les fibres (le matériau de verre) sont tirées des bobines à travers un dispositif qui les enduit d’une résine. Ils sont ensuite généralement traités thermiquement et coupés à longueur. La fibre de verre produite de cette manière peut être fabriquée dans une variété de formes et de sections transversales, telles que des sections transversales en W ou en S.

Gauchissement

Une caractéristique notable de la fibre de verre est que les résines utilisées sont sujettes à la contraction pendant le processus de durcissement. Pour le polyester, cette contraction est souvent de 5 à 6 % ; pour l’époxy, environ 2 %. Parce que les fibres ne se contractent pas, ce différentiel peut créer des changements dans la forme de la pièce pendant le durcissement. Des distorsions peuvent apparaître des heures, des jours ou des semaines après la prise de la résine.

Bien que cette distorsion puisse être minimisée par une utilisation symétrique des fibres dans la conception, une certaine quantité de contraintes internes est créée ; et s’il devient trop important, des fissures se forment.

Dangers pour la santé

En juin 2011, le programme national de toxicologie (NTP) a retiré de son rapport sur les cancérogènes toute la laine de verre biosoluble utilisée dans l’ isolation des maisons et des bâtiments et pour les produits non isolants. ^[26] Cependant, le NTP considère que la poussière de verre fibreuse est “raisonnablement anticipée [comme] cancérogène pour l’homme (certaines fibres de laine de verre (inhalables))”. ^[27] De même, le Bureau californien d’évaluation des risques pour la santé environnementale (“OEHHA”) a publié une modification en novembre 2011 de sa proposition 65 pour inclure uniquement les “fibres de laine de verre (inhalables et biopersistantes)”. ^[28]Les actions du NTP américain et de l’OEHHA de Californie signifient qu’une étiquette d’avertissement de cancer pour l’isolation des maisons et des bâtiments en fibre de verre biosoluble n’est plus requise en vertu de la loi fédérale ou californienne. Toutes les laines de fibre de verre couramment utilisées pour l’isolation thermique et acoustique ont été reclassées par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) en octobre 2001 comme non classables quant à la cancérogénicité pour l’homme (groupe 3). ^[29]

Les personnes peuvent être exposées à la fibre de verre sur le lieu de travail par inhalation, contact avec la peau ou les yeux. L’ Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a fixé la limite légale (limite d’ exposition admissible ) pour l’exposition à la fibre de verre sur le lieu de travail à 15 mg/m ³ au total et 5 mg/m ³ en exposition respiratoire sur une journée de travail de 8 heures. Le National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) a établi une limite d’exposition recommandée (REL) de 3 fibres/cm ³ (moins de 3,5 micromètres de diamètre et plus de 10 micromètres de longueur) comme moyenne pondérée dans le temps sur une période de 8 une journée de travail d’une heure et une limite totale de 5 mg/m ^{3 . [30]}

L’Union européenne et l’Allemagne classent les fibres vitreuses synthétiques comme potentiellement ou probablement cancérigènes, mais les fibres peuvent être exemptées de cette classification si elles réussissent des tests spécifiques. Les preuves de ces classifications proviennent principalement d’études sur des animaux de laboratoire et des mécanismes de cancérogenèse. Les études épidémiologiques sur la laine de verre ont été examinées par un panel d’experts internationaux réunis par le CIRC. Ces experts ont conclu : “Les études épidémiologiques publiées au cours des 15 années écoulées depuis la précédente revue des monographies du CIRC sur ces fibres en 1988 ne fournissent aucune preuve de risques accrus de cancer du poumon ou de mésothéliome (cancer de la muqueuse des cavités corporelles) résultant d’expositions professionnelles pendant la fabrication. de ces matériaux, et des preuves globales insuffisantes de tout risque de cancer.” ^[29]Un examen des risques pour la santé de 2012 pour la Commission européenne a déclaré que l’inhalation de fibre de verre à des concentrations de 3, 16 et 30 mg/m3 “n’induisait pas de fibrose ni de tumeurs, à l’exception d’une inflammation pulmonaire transitoire qui disparaissait après une période de récupération post-exposition”. ^[31] Des examens similaires des études épidémiologiques ont été menés par l’Agency for Toxic Substances and Disease Registry (« ATSDR »), ^[32] le National Toxicology Program, ^[33] la National Academy of Sciences ^[34] et le Harvard’s Medical and Public Health Schools ^[35] qui est parvenu à la même conclusion que le CIRC, à savoir qu’il n’existe aucune preuve d’un risque accru d’exposition professionnelle aux fibres de laine de verre.

La fibre de verre irrite les yeux, la peau et le système respiratoire. Les symptômes potentiels comprennent une irritation des yeux, de la peau, du nez, de la gorge, une dyspnée (difficulté à respirer); mal de gorge, enrouement et toux. ^[27] Des preuves scientifiques démontrent que la fibre de verre peut être fabriquée, installée et utilisée en toute sécurité lorsque les pratiques de travail recommandées sont suivies pour réduire l’irritation mécanique temporaire. ^[36] Malheureusement, ces pratiques de travail ne sont pas toujours suivies et la fibre de verre est souvent laissée exposée dans les sous-sols qui deviennent plus tard occupés. L’isolant en fibre de verre ne doit jamais être laissé exposé dans une zone occupée, selon l’American Lung Association. ^[37]

Pendant le durcissement des résines, des vapeurs de styrène sont libérées. Ceux-ci sont irritants pour les muqueuses et les voies respiratoires. Par conséquent, l’ordonnance sur les substances dangereuses en Allemagne impose une limite d’exposition professionnelle maximale de 86 mg/m ³ . A certaines concentrations, un mélange potentiellement explosif peut se produire. La fabrication ultérieure de composants en PRV (meulage, découpe, sciage) crée de la poussière fine et des copeaux contenant des filaments de verre, ainsi que de la poussière collante, en quantités suffisamment élevées pour affecter la santé et la fonctionnalité des machines et des équipements. L’installation d’équipements d’extraction et de filtration efficaces est nécessaire pour assurer la sécurité et l’efficacité. ^[38]

Voir également

• Composé de moulage en vrac
• Polymère renforcé de Fibre de carbone
• Ignace Dubus Bonnel
• Stratification de feuille de fibre de verre
• G10 (matériau)
• Fibres de verre
• Béton armé de fibres de verre
• Hobas
• Composé de moulage de feuille

Références

1. ^ Mayer, Rayner M. (1993). Conception avec des plastiques renforcés . Springer. p. 7. ISBN 978-0-85072-294-9.
2. ^ Nawy, Edward G. (2001). Fondamentaux du béton à haute performance (2 éd.). John Wiley et fils. p. 310.ISBN _ 978-0-471-38555-4.
3. ^ Mitchell, Steve (novembre 1999). “La naissance des bateaux en fibre de verre”, The Good Ole Boat.
4. ^ “Entrée pour US 232122 A (14 septembre 1880)” . Publication de brevet américain. Récupéré le 9 octobre 2013.
5. ^ Slayter, Games (11 novembre 1933) “Méthode et appareil pour fabriquer de la laine de verre” Brevet américain 2 133 235
6. ^ Marsh, George (8 octobre 2006). “50 ans de bateaux en plastique renforcé” . plastiques renforcés . Elsevier Ltd.
7. ^ Progrès notables – l’utilisation des plastiques , Evening Post, Wellington, Nouvelle-Zélande, Volume CXXVIII, Numéro 31, 5 août 1939, Page 28
8. ^ Hobart, Tasmanie (27 mai 1946). “Voiture du futur en plastique”. Le Mercure . p. 16.
9. ^ ^{un b} Gordon, JE (1991). La nouvelle science des matériaux solides : ou pourquoi vous ne tombez pas à travers le sol . Penguin Books Limited. ISBN 978-0-14-192770-1.
10. ^ Bhatnagar, Ashok (2016-04-19). Composites balistiques légers : applications militaires et policières . Édition Woodhead. ISBN 9780081004258.
11. ^ Reese Gibson (2017-04-26). “Les fondamentaux : réparer la fibre de verre et assurer le collage” . Récupéré le 28 avril 2017 .
12. ^ Banque, Lawrence C. (2006). Composites pour la construction : conception structurelle avec des matériaux FRP . John Wiley et fils. ISBN 978-0-471-68126-7.
13. ^ Russo, Salvatore; Ghadimi, Behzad ; Lawania, Krishna; Rosano, Michele (décembre 2015). “Test de résistance résiduelle dans un matériau FRP pultrudé sous une variété de cycles et de valeurs de température”. Structures composites . 133 : 458–475. doi : 10.1016/j.compstruct.2015.07.034 .
14. ^ Fitzer, Erich; Kleinholz, Rudolf; Tiesler, Hartmut; et coll. (15 avril 2008). “Fibres, 5. Synthétique Inorganique”. Encyclopédie de chimie industrielle d’Ullmann . Encyclopédie de chimie industrielle d’Ullmann. Vol. 2. Weinheim, Allemagne : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi : 10.1002/14356007.a11_001.pub2 . ISBN 978-3527306732.
15. ^ Savage, Sam (15 novembre 2010). “Fibre de verre” . redOrbit.com.
16. ^ ^{un bcd ” Guide des plastiques} renforcés de verre” . Fournitures en fibre de verre de la côte est.
17. ^ ^{un b} “Propriétés de Tube” . Boutique de tubes en Fibre de carbone.
18. ^ “Fibre de verre – Types, propriétés et applications | Phelps Industrial Products” . www.phelpsgaskets.com . Récupéré le 25/02/2022 .
19. ^ Aujourd’hui, Industrie (2018-10-11). « Principales utilisations de la fibre de verre » . L’industrie aujourd’hui . Récupéré le 25/02/2022 .
20. ^ Vert, Naïma; Merlin, Espoir (2014-12-15). Un guide d’initié pour le surf . Le groupe d’édition Rosen. ISBN 9781477780848.
21. ^ “Flexible Pavement Preservation Ch. 12 Interlayers” (PDF) . Division de l’entretien de Caltrans. 27 janvier 2009.
22. ^ Staheli, Lynn T. (2006), Pratique de l’orthopédie pédiatrique (2e éd.), Lippincott Williams & Wilkins, p. 68, ISBN 9781582558189
23. ^ Forbes Aird (1996). Fibre de verre et matériaux composites : Guide de l’enthousiaste sur les matériaux non métalliques haute performance pour la course automobile et l’utilisation marine . Manchot. p. 86–. ISBN 978-1-55788-239-4.
24. ^ James, Mike. “Une introduction aux composites d’ensachage sous vide” . Nextcraft.com.
25. ^ “Qu’est-ce que le GRP? | Plastique renforcé de verre 101” .
26. ^ “13ème Rapport sur les Carcinogènes” . Programme national de toxicologie . Département américain HHS . 2011 . Récupéré le 5 février 2013 .
27. ^ ^{un b} “la Poussière de Verre Fibreuse” . OSHA . Département américain du travail.
28. ^ 46-Z California Regulatory Notice Register, P.1878 (18 novembre 2011).
29. ^ ^{un b} “Le Programme de Monographies d’IARC Réévalue les Risques Cancérogènes des Fibres Vitrées Artificielles aéroportées” (Communiqué de presse). CIRC . 24 octobre 2001. Archivé de l’original le 19 décembre 2013 . Récupéré le 6 février 2013 .
30. ^ “CDC – Guide de poche NIOSH sur les risques chimiques – Poussière de fibre de verre” . www.cdc.gov . Récupéré le 03/11/2015 .
31. ^ “Recommandation du Comité scientifique sur les limites d’exposition professionnelle pour les fibres minérales artificielles (MMMF) sans indication de cancérogénicité et non spécifiées ailleurs (SCOEL/SUM/88)” . Commission européenne . Mars 2012.
32. ^ Agence pour les substances toxiques et le registre des maladies (septembre 2004). “Profil toxicologique des fibres vitreuses synthétiques” (PDF) . Département américain HHS . p. 5, 18.
33. ^ Charles William Jameson, “Commentaires sur les actions du programme national de toxicologie pour éliminer les fibres de laine de verre biosolubles du rapport sur les cancérogènes”, 9 septembre 2011.
34. ^ Sous-comité du CNRC sur les fibres vitreuses manufacturées. 2000. Examen de la norme d’exposition de la marine américaine pour les fibres vitreuses manufacturées. Académie nationale des sciences, Conseil national de la recherche, Washington, DC : National Academy Press.
35. ^ Lee, I-Min; Hennekens, Charles H.; Trichopoulos, Dimitrios ; Buring, Julie E. (juin 1995). “Fibres vitréennes artificielles et risque de cancer du système respiratoire: un examen des preuves épidémiologiques” (PDF) . Journal de médecine du travail et de l’environnement . 37 (6): 725–38. doi : 10.1097/00043764-199506000-00016 . PMID 7670920 . S2CID 46294218 .
36. ^ “Insulation Facts # 62” Health and Safety Facts for Fibre Glass “, Pub. No. N040” (PDF) . Association nord-américaine des fabricants d’isolants (“NAIMA”). Mai 2012. Archivé de l’original (PDF) le 2015-02-04.
37. ^ Hannon, Florence. « Dans quelle mesure votre sous-sol est-il sûr ? . Seacoastonline.com . Récupéré le 8 octobre 2017 .
38. ^ Türschmann, V.; Jakschik, C.; Rother, H.-J. (Mars 2011) Livre blanc, sujet : « Air pur dans la fabrication de pièces en plastique renforcé de fibre de verre (GRP) » . GRP Technique & Service

Liens externes

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