Fibre de verre - Fiberglass

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 mat à brins coupés) ou tissées dans un tissu de verre . La matrice plastique peut être une matrice polymère thermodurcissable - le plus souvent à base de polymères thermodurcissables tels que l' époxy , la résine polyester ou la résine vinylester - ou un thermoplastique .

Moins cher et plus flexible que la fibre de carbone , il est plus résistant que de nombreux métaux en poids, est non magnétique , non conducteur , transparent au rayonnement électromagnétique , peut être moulé 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 externes.

D'autres noms communs pour la fibre de verre sont le plastique renforcé de fibre de verre ( GRP ), le plastique renforcé de fibre de verre ( GFRP ) ou 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 ( PRF ). 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 seule fibre de verre qu'il contient.

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.

La production de masse de fils de verre a été accidentellement découverte en 1932 lorsque Games Slayter , un chercheur d' Owens-Illinois , a dirigé un jet d'air comprimé sur un flux de verre en fusion 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. 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 emprisonnaient beaucoup de gaz, ce qui la rendait utile comme isolant, en particulier à haute température.

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. 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 de structure 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 de la production du premier bateau composite en 1937, mais n'est pas allé plus loin 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 des ailes d'avion. La première voiture à avoir une carrosserie en fibre de verre était un prototype de 1946 de la Stout Scarab , mais le modèle n'est pas entré en production.

Fibre

Les renforts de verre utilisés pour la fibre de verre se présentent sous différentes formes physiques : microsphères, toile de verre hachée ou tissée .

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

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 de silice , le calcaire , l' argile kaolinique , 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 bagues, qui sont des faisceaux de très petits orifices (généralement de 5 à 25 micromètres de diamètre pour le verre E, 9 micromètres pour le verre S).

Ces filaments sont ensuite ensimés (enduits) d'une solution chimique. Les filaments individuels sont maintenant regroupés en grand nombre pour former 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 suivants :

  • rendement , ou yards par livre (le nombre de yards de fibre dans une livre de matériau ; ainsi, un nombre plus petit signifie une mèche plus lourde). Des exemples de rendements standard sont 225 rendement, 450 rendement, 675 rendement.
  • 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 soit utilisés directement dans une application composite telle que la pultrusion , l' enroulement filamentaire (tuyau), le gun roving (où un pistolet automatisé coupe le verre en petites longueurs et le dépose dans un jet de résine, projeté sur la surface d'un moule ), ou dans une étape intermédiaire, pour fabriquer des tissus tels que des mats à fils coupés (CSM) (constitués de petites longueurs coupées de fibres toutes liées entre elles orientées de manière aléatoire), des tissus tissés, des tissus tricotés ou des tissus unidirectionnels.

Tapis à brins coupés

Le mat à brins hachés ou CSM est une forme de renforcement utilisé dans la fibre de verre. Il se compose 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 manuelle, 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 mat à brins coupés confère à la fibre de verre des propriétés de matériau isotropes dans le plan.

Dimensionnement

Un revêtement ou un apprêt est appliqué sur la mèche 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.

Propriétés

Une fibre de verre structurelle individuelle est à la fois rigide et résistante en tension et en compression, c'est- à- dire le long de son axe. Bien que l'on puisse supposer que la fibre est faible en compression, c'est en fait seulement le rapport d'aspect long de la fibre qui le fait paraître ; c'est-à-dire qu'une fibre typique étant longue et étroite, elle se déforme facilement. D'autre part, la fibre de verre est faible en cisaillement, c'est-à-dire dans son axe. Par conséquent, si un ensemble de fibres peut être disposé de façon permanente dans une direction préférée à l'intérieur d'un matériau, et s'il est possible de les empêcher de se déformer en compression, le matériau sera de préférence 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. En 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 le mat de 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 "coque" mince, parfois remplie à l'intérieur de mousse structurelle, comme dans le cas des planches de surf. Le composant peut être de forme presque arbitraire, limitée 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 résine du composite peut perdre sa fonctionnalité, en partie à cause de la détérioration de la liaison de la résine et de la fibre. Cependant, les GFRP peuvent encore montrer une résistance résiduelle importante après avoir subi des températures élevées (200 °C).

Types de fibres de verre utilisées

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-borosilicaté contenant moins de 1 % p/p d'oxydes alcalins, principalement utilisé pour les plastiques renforcés de verre. D' autres types de verre utilisés sont A-verre ( A de verre lkali-chaux avec peu ou pas d' oxyde de bore), E-CR-verre ( E LECTRIQUE / C CHIMIQUE R ésistance; alumino-calcique silicate avec moins de 1% en poids / poids alcalin oxydes, à haute résistance à l' acide), C-verre (verre sodocalcique ayant une teneur élevée en oxyde de bore, utilisé pour les fibres discontinues de verre et de l' isolation), D-verre (verre de borosilicate, du nom de son faible D constante ielectric), R-verre (alumino silicate verre sans MgO et CaO avec de hautes exigences mécaniques que R einforcement), et S-verre (alumino silicate de verre sans CaO mais avec une haute teneur en MgO avec une haute résistance à la traction).

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 en tant qu'"agents fondants" (c'est-à-dire des composants pour abaisser le point de fusion). Le verre A ordinaire ("A" pour "alcali-chaux") ou verre sodocalcique, broyé et prêt à être refondu, comme le verre dit calcin , était 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 constitue désormais la majeure partie de la production de fibre de verre dans le monde et est également le plus gros consommateur de minéraux de bore au monde. Il est sensible à l'attaque des ions chlorure et est un mauvais choix pour les applications marines. Le verre S ("S" pour "rigide") est utilisé lorsque la résistance à la traction (module élevé) est importante et constitue donc un composite époxyde 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) sont résistants aux attaques chimiques; les deux se trouvent souvent dans les qualités isolantes de la fibre de verre soufflée.

Tableau de quelques types courants de fibre de verre

Matériel Densité spécifique Résistance à la traction MPa (ksi) Résistance à la compression MPa (ksi)
Résine polyester (non renforcée) 1,28 55 (7,98) 140 (20,3)
Polyester et stratifié mat à brins hachés 30% E-verre 1.4 100 (14,5) 150 (21,8)
Stratifié de polyester et de rovings tissés 45% de verre E 1.6 250 (36,3) 150 (21,8)
Laminé polyester et tissu satiné 55% verre E 1.7 300 (43,5) 250 (36,3)
Polyester et mèches continues Stratifié 70% E-verre 1.9 800 (116) 350 (50,8)
E-Glass composite époxy 1,99 1770 (257)
Composite époxy S-Glass 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.

Le développement de plastique renforcé de fibres à usage commercial a fait l'objet de recherches approfondies dans les années 1930. Il était particulièrement intéressant pour l'industrie aéronautique. Un moyen de production de masse de fils 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 le 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 des avions (la fibre de verre étant transparente aux micro-ondes ). Sa première application civile principale était pour 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 préimprégnés et les mèches 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 propriétés de faible atténuation du signal . Il peut également être utilisé pour dissimuler d'autres équipements où aucune perméabilité du signal n'est requise, tels que les armoires d'équipement et les structures de support en acier , 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 isolants électriques en feuille et les composants structurels que l'on trouve couramment dans les produits de l'industrie électrique.

En raison de la légèreté et de la durabilité de la fibre de verre, elle est souvent utilisée dans les équipements de protection tels que les casques. De nombreux sports utilisent des équipements de protection en fibre de verre, tels que des masques de gardien de but et de receveur.

Réservoirs 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 de brins coupés coulé sur un réservoir intérieur 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 perpendiculairement à la contrainte circonférentielle imposée dans la paroi latérale par le contenu. De tels 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 à dôme en fibre de verre à Davis, Californie

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

Ascenseurs artificiels pétroliers et gaziers

Dans les applications de pompage à 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 de manière plus élastique ( 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 course, 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 soumises à une compression, même minime. La flottabilité des tiges au sein d'un fluide amplifie cette tendance.

Tuyauterie

Les tuyaux GRP et GRE peuvent être utilisés dans une variété de systèmes aériens 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 les incendies
  • eau chaude et froide
  • boire de l'eau
  • eaux usées/eaux usées, Déchets municipaux
  • gaz de pétrole liquéfié

Exemples d'utilisation de fibre de verre

Kayaks en fibre de verre
Statue en fibre de verre, copie de la statue romaine antique en bronze de la Victoire ailée au musée Santa Giulia de Brescia .
  • Arcs de bricolage / recurve jeunesse; arcs longs
  • Perches de saut à la perche
  • Poignées d'équipement (marteaux, haches, etc.)
  • Feux de circulation
  • Coques de navires
  • Coquilles et rames d'aviron
  • Tuyaux d'eau
  • Pales de rotor d'hélicoptère
  • Planches de surf , 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 soubassement DMC DeLorean )
  • Couvercles et structures d'antenne, tels 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 circuits imprimés sont constitués 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 d'installation sous-marine
  • Renforcement de la chaussée en asphalte , en tant qu'intercalaire en tissu ou en treillis entre les ascenseurs
  • Casques et autres équipements de protection utilisés dans divers sports
  • Moulages orthopédiques
  • Le caillebotis en fibre de verre est utilisé pour les passerelles sur les navires et les plates-formes pétrolières, et dans les usines
  • Profils en fibre de verre à usage structurel
  • Colonnes composites renforcées de fibres
  • Toboggans
  • fabrication de sculptures
  • Étangs piscicoles ou revêtement d'étangs piscicoles en parpaings.

Méthodes de construction

Enroulement filamentaire

L'enroulement filamentaire est une technique de fabrication principalement utilisée pour la fabrication de structures ouvertes (cylindres) ou fermées (récipients à pression ou réservoirs). Le processus 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 enduits de résine synthétique au fur et à mesure de leur enroulement. Une fois le mandrin entièrement 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 encore dans la machine. Une fois la résine durcie, le mandrin est retiré, laissant le produit final creux. Pour certains produits tels que les bouteilles de gaz, le « mandrin » est une partie permanente du produit fini formant une doublure pour empêcher les fuites de gaz ou comme une barrière pour protéger le composite du fluide à stocker.

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 "cerceau" à angle élevé fournira une résistance circonférentielle ou "à l'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 à membrane d'osmose inverse, des rames, des fourches de bicyclettes, des jantes de bicyclettes, des poteaux électriques et de transmission, des récipients sous pression aux douilles de missiles, des fuselages d'avions, des lampadaires et des mâts de yachts.

Opération de drapage à la main en fibre de verre

Un agent de démoulage, généralement sous forme de cire ou de liquide, est appliqué sur le moule choisi pour permettre de retirer proprement le produit fini du moule. La résine, généralement un polyester, un vinyle ou un époxy thermodurcissable en 2 parties , est mélangée à son durcisseur et appliquée sur la surface. Des feuilles de tapis en fibre de verre sont déposées 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 piégé entre la fibre de verre et le moule. De la résine supplémentaire est appliquée et éventuellement des feuilles de fibre de verre supplémentaires. Une pression manuelle, un vide ou des 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 que des résines à haute température ne soient utilisées, qui ne durciront pas tant que la pièce n'aura pas été réchauffée dans un four. Dans certains cas, l'ouvrage est recouvert de feuilles de plastique et le vide est aspiré sur l'ouvrage pour éliminer les bulles d'air et presser la fibre de verre à la forme du moule.

Opération de superposition par pulvérisation de fibre de verre

Le processus de stratification par pulvérisation de fibre de verre est similaire au processus de stratification manuelle, mais diffère par l'application de la fibre et de la résine sur le moule. La pulvérisation est un procédé 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. Les ouvriers déploient 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 imbrique 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 rouleaux continus (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 enrobe 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 les sections transversales W ou 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.

Alors que cette distorsion peut être minimisée par une utilisation symétrique des fibres dans la conception, une certaine quantité de contrainte interne est créée ; et s'il devient trop grand, des fissures se forment.

Dangers pour la santé

En juin 2011, le National Toxicology Program (NTP) a retiré de son rapport sur les cancérogènes toute laine de verre biosoluble utilisée dans l' isolation des maisons et des bâtiments et pour les produits non isolants. Cependant, le NTP considère que la poussière de fibre de verre est « raisonnablement prévue [comme] cancérogène pour l'homme (Certaines fibres de laine de verre (inhalables)) ». De même, l'Office of Environmental Health Hazard Assessment (« OEHHA ») de Californie a publié en novembre 2011 une modification de sa proposition 65 pour inclure uniquement les « fibres de laine de verre (inhalables et biopersistantes) ». Les actions du NTP des États-Unis et de l'OEHHA de Californie signifient qu'une étiquette de mise en garde contre le cancer pour l'isolation en fibre de verre biosoluble des maisons et des bâtiments 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 classifiables quant à leur cancérogénicité pour l'homme (Groupe 3).

Les personnes peuvent être exposées à la fibre de verre sur leur lieu de travail en la respirant, en contactant 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 à 5 mg/m 3 pour l'exposition respiratoire sur une journée de travail de 8 heures. Le National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) a fixé 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 8 -heure par jour de travail, et une limite totale de 5 mg/m 3 .

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 la cancérogenèse. Les études épidémiologiques sur la laine de verre ont été examinées par un groupe 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 d'un risque accru de cancer du poumon ou de mésothéliome (cancer de la paroi des cavités corporelles) dus à des expositions professionnelles pendant la fabrication. de ces matériaux, et des preuves globalement insuffisantes de tout risque de cancer." 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'a pas induit de fibrose ni de tumeurs, à l'exception d'une inflammation pulmonaire transitoire qui a disparu après une période de récupération post-exposition ». Des examens similaires des études épidémiologiques ont été menés par l'Agence pour le registre des substances toxiques et des maladies (« ATSDR »), le Programme national de toxicologie, la National Academy of Sciences et les facultés de médecine et de santé publique de Harvard qui sont parvenues à la même conclusion que le CIRC selon laquelle il n'existe aucune preuve d'un risque accru d'exposition professionnelle aux fibres de laine de verre.

La fibre de verre irritera les yeux, la peau et le système respiratoire. Les symptômes potentiels incluent une irritation des yeux, de la peau, du nez, de la gorge, une dyspnée (difficulté à respirer); mal de gorge, enrouement et toux. Les preuves scientifiques démontrent que la fibre de verre est sûre à fabriquer, à installer et à utiliser lorsque les pratiques de travail recommandées sont suivies pour réduire l'irritation mécanique temporaire. Malheureusement, ces pratiques de travail ne sont pas toujours suivies, et la fibre de verre est souvent laissée à découvert dans les sous-sols qui sont ensuite occupés. L'isolation en fibre de verre ne doit jamais être laissée exposée dans une zone occupée, selon l'American Lung Association.

Pendant que les résines sont durcies, 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 dicte une limite d'exposition professionnelle maximale de 86 mg/m 3 . À 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.

Voir également

Les références

Liens externes