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De manière générale, on a longtemps considéré la fibre de verre comme un matériau inorganique non métallique. Cependant, l'approfondissement des recherches a révélé qu'il existe en réalité de nombreux types de fibres de verre, aux performances excellentes et présentant de nombreux avantages remarquables. Par exemple, sa résistance mécanique est particulièrement élevée, et sa résistance à la chaleur et à la corrosion est également remarquable. Certes, aucun matériau n'est parfait, et la fibre de verre présente aussi des faiblesses non négligeables : elle est sensible à l'usure et sujette à la fragilité. Par conséquent, en pratique, il est essentiel de tirer parti de ses atouts et de pallier ses faiblesses.

Les matières premières de la fibre de verre sont faciles à obtenir ; il s’agit principalement de vieux verres ou de produits verriers recyclés. La fibre de verre est extrêmement fine : plus de 20 monofilaments de verre assemblés ont un diamètre équivalent à celui d’un cheveu. Elle est couramment utilisée comme matériau de renforcement dans les matériaux composites. Grâce à l’approfondissement des recherches sur la fibre de verre ces dernières années, celle-ci joue un rôle de plus en plus important dans notre production et notre vie quotidienne. Les articles suivants décrivent principalement le procédé de fabrication et les applications de la fibre de verre. Cet article présente les propriétés, les principaux composants, les caractéristiques principales et la classification des matériaux de la fibre de verre. Les articles suivants aborderont son procédé de fabrication, les mesures de sécurité, ses principales utilisations, l’état actuel de l’industrie et ses perspectives de développement.

Iintroduction

1.1 Propriétés des fibres de verre

Une autre caractéristique remarquable de la fibre de verre est sa haute résistance à la traction, qui peut atteindre 6,9 ​​g/j à l'état standard et 5,8 g/j à l'état humide. Ces excellentes propriétés font de la fibre de verre un matériau de renforcement fréquemment utilisé. Sa densité est de 2,54. La fibre de verre est également très résistante à la chaleur et conserve ses propriétés normales jusqu'à 300 °C. Grâce à ses propriétés d'isolation électrique et à sa faible corrosion, la fibre de verre est aussi souvent utilisée comme isolant thermique et matériau de blindage.

1.2 Ingrédients principaux

La composition de la fibre de verre est relativement complexe. Ses principaux composants, généralement reconnus, sont la silice, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de sodium, l'oxyde de bore, l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de calcium. Le diamètre d'un monofilament de fibre de verre est d'environ 10 microns, soit un dixième du diamètre d'un cheveu. Chaque faisceau de fibres est composé de milliers de monofilaments. Le procédé d'étirage varie légèrement. La teneur en silice de la fibre de verre se situe généralement entre 50 % et 65 %. La résistance à la traction des fibres de verre contenant plus de 20 % d'oxyde d'aluminium est relativement élevée ; il s'agit généralement de fibres de verre à haute résistance. La teneur en oxyde d'aluminium des fibres de verre sans alcalis est généralement d'environ 15 %. Pour obtenir un module d'élasticité plus élevé, la teneur en oxyde de magnésium doit être supérieure à 10 %. La présence d'une faible quantité d'oxyde ferrique dans la fibre de verre améliore, à des degrés divers, sa résistance à la corrosion.

1.3 Principales caractéristiques

1.3.1 Matières premières et applications

Comparées aux fibres inorganiques, les fibres de verre présentent des propriétés supérieures. Elles sont plus difficiles à enflammer, résistantes à la chaleur, isolantes thermiquement, plus stables et plus résistantes à la traction. Cependant, elles sont fragiles et leur résistance à l'usure est faible. Utilisées comme matériau de renforcement pour les plastiques ou le caoutchouc, les fibres de verre possèdent les caractéristiques suivantes :

(1) Sa résistance à la traction est meilleure que celle des autres matériaux, mais son allongement est très faible.

(2) Le coefficient élastique est plus approprié.

(3) Dans la limite élastique, la fibre de verre peut s'étirer pendant longtemps et est très résistante à la traction, elle peut donc absorber une grande quantité d'énergie en cas d'impact.

(4) Puisque la fibre de verre est une fibre inorganique, la fibre inorganique présente de nombreux avantages : elle n'est pas facile à brûler et ses propriétés chimiques sont relativement stables.

(5) Il n'est pas facile d'absorber l'eau.

(6) Résistant à la chaleur et stable par nature, ne réagit pas facilement.

(7) Sa transformabilité est très bonne et il peut être transformé en excellents produits sous diverses formes telles que des brins, des feutres, des paquets et des tissus tissés.

(8) Peut transmettre la lumière.

(9) Parce que les matériaux sont faciles à obtenir, le prix n’est pas élevé.

(10) À haute température, au lieu de brûler, il fond en perles liquides.

1.4 Classification

Selon différentes normes de classification, la fibre de verre se divise en plusieurs catégories. Selon sa forme et sa longueur, on distingue trois types : les fibres continues, les fibres de coton et les fibres de longueur fixe. Selon sa composition, notamment sa teneur en alcalis, on distingue trois types : les fibres de verre sans alcalis, les fibres de verre moyennement alcalines et les fibres de verre à haute teneur en alcalis.

1.5 Matières premières de production

Dans la production industrielle réelle, pour produire de la fibre de verre, nous avons besoin d'alumine, de sable de quartz, de calcaire, de pyrophyllite, de dolomite, de carbonate de sodium, de mirabilite, d'acide borique, de fluorite, de fibre de verre broyée, etc.

1.6 Méthode de production

Les méthodes de production industrielle se divisent en deux catégories : la première consiste à fondre d’abord les fibres de verre, puis à fabriquer des produits en verre sphériques ou en bâtonnets de petit diamètre. Ces produits sont ensuite chauffés et refondus de différentes manières pour obtenir des fibres fines d’un diamètre de 3 à 80 µm. La seconde méthode consiste également à fondre le verre au préalable, mais à produire des fibres de verre au lieu de bâtonnets ou de sphères. L’échantillon est ensuite étiré à travers une plaque en alliage de platine par un procédé d’étirage mécanique. Les produits obtenus sont appelés fibres continues. Si les fibres sont étirées à travers un système de rouleaux, les produits obtenus sont appelés fibres discontinues, également connues sous le nom de fibres de verre coupées à longueur ou fibres discontinues.

1.7 Évaluation

Selon leur composition, leur utilisation et leurs propriétés, les fibres de verre sont classées en différentes qualités. Voici les fibres de verre commercialisées à l'international :

1.7.1 Verre E

Il s'agit de verre boraté, également appelé verre sans alcalis dans le langage courant. Grâce à ses nombreux avantages, il est le plus utilisé. Bien qu'il soit actuellement le plus répandu, il présente aussi des inconvénients inévitables. Il réagit facilement avec les sels inorganiques, ce qui rend son stockage délicat en milieu acide.

1.7.2 Verre C

En production, on l'appelle également verre moyennement alcalin. Il possède des propriétés chimiques relativement stables et une bonne résistance aux acides. Son principal inconvénient réside dans sa faible résistance mécanique et ses performances électriques médiocres. Les normes varient selon les pays. En Chine, l'industrie de la fibre de verre utilise un verre moyennement alcalin sans bore. À l'étranger, en revanche, ce type de verre en contient. Outre sa composition, son rôle diffère également entre les deux pays. Les nattes et barres de fibre de verre produites à l'étranger sont fabriquées à partir de verre moyennement alcalin. Ce verre est aussi utilisé dans la production d'asphalte. En Chine, son utilisation est largement répandue en raison de son prix très bas ; il est notamment présent dans les industries des tissus d'emballage et des tissus filtrants.

tige en fibre de verre

1.7.3 Fibre de verre Un verre

En production, on l'appelle aussi verre à haute teneur en alcalis, qui appartient à la famille des verres au silicate de sodium, mais en raison de sa résistance à l'eau, il n'est généralement pas produit sous forme de fibre de verre.

1.7.4 Fibre de verre D

On l'appelle également verre diélectrique et il constitue généralement la principale matière première des fibres de verre diélectrique.

1.7.5 Fibre de verre haute résistance

Sa résistance est quatre fois supérieure à celle de la fibre de verre E, et son module d'élasticité est également plus élevé. Grâce à ses nombreux avantages, son utilisation devrait être généralisée, mais son coût élevé limite actuellement son emploi à certains secteurs clés, tels que l'industrie militaire et l'aérospatiale.

1.7.5 Verre AR en fibre de verre

On l'appelle aussi fibre de verre résistante aux alcalis ; il s'agit d'une fibre purement inorganique utilisée comme matériau de renforcement dans le béton armé de fibres de verre. Dans certaines conditions, elle peut même remplacer l'acier et l'amiante.

1.7.6 Fibre de verre E-CR

Il s'agit d'un verre amélioré sans bore ni alcalis. Sa résistance à l'eau étant près de dix fois supérieure à celle de la fibre de verre sans alcalis, il est largement utilisé dans la fabrication de produits étanches. De plus, sa résistance aux acides est également très élevée, ce qui lui confère une place prépondérante dans la production et l'application de canalisations souterraines. Outre les fibres de verre plus courantes mentionnées ci-dessus, les scientifiques ont récemment mis au point un nouveau type de fibre de verre. Sans bore, ce produit répond aux préoccupations environnementales. Ces dernières années, un autre type de fibre de verre, la fibre de verre à double composition, a gagné en popularité. On la retrouve notamment dans les produits en laine de verre actuels.

1.8 Identification des fibres de verre

La méthode de distinction des fibres de verre est particulièrement simple : il suffit de les plonger dans l’eau, de porter l’eau à ébullition et de la laisser reposer pendant 6 à 7 heures. Si les fibres de verre, dans le sens de la chaîne et de la trame, deviennent moins compactes, il s’agit de fibres de verre à haute teneur en alcalins. Selon différentes normes, il existe de nombreuses méthodes de classification des fibres de verre, généralement basées sur leur longueur et leur diamètre, leur composition et leurs performances.

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