Les fibres de verre

Elles sont destinées à des usages très différents.

Les fibres d’isolation

Définition
Ces fibres se présentent sous la forme d’un enchevêtrement de fibres assez courtes constituant une sorte de matelas, souvent désigné sous le nom de « laine de verre ». Le diamètre moyen d’une fibre est de quelques microns. Le matelas est considéré comme un isolant thermique en raison de l’air emprisonné et immobilisé entre les fibres et qui représente plus de 99% de son volume.

Composition
La composition du verre destiné aux fibres d’isolation est différente de celle des verres plats produits industriellement. Le verre utilisé pour les fibres doit pouvoir être fibré à une température plus basse que pour les verres courants et être encore moins sensible à l’action de l’humidité et aux agressions des agents atmosphériques. Entre donc, dans sa composition, des quantités importantes d’alumine et d’anhydride borique pour beaucoup moins d’oxydes alcalin que pour les verres industriels courants.

Procédé
Le procédé actuellement mis sur le marché a été imaginé et réalisé par la société Saint Gobain.
Par l’orifice d’une cuvette, le verre fondu se déverse en continu dans une assiette de fibrage (en alliage métallique réfractaire). Cette assiette, chauffée aux environs de 1000° à 1100°C, tourne à très grande vitesse. Sa partie centrale est une couronne périphérique percée de milliers de trous par où le verre est chassé sous l’action de la force centrifuge.
A la sortie de l’assiette, les fibres de verre sont étirées par des courants rapides de gaz chauds et elles subissent un ensimage parachevant ainsi leur fabrication.
On recueille une épaisseur de quelques centimètres de fibres enchevêtrées sur un tapis de papier kraft, une deuxième feuille de kraft recouvrira les fibres afin de créer un matelas. Il servira pour l’isolation thermique des combles et des toitures d’une construction.

Le matelas peut être également transformé en panneaux d’isolation semi-rigides ou rigides soit par :

Enduction de résine organique thermodurcissable (le matelas est enduit de résine qui sera chauffée)
Réchauffage des fibres dans leur matelas (les fibres se soudent partiellement les unes aux autres)

Les fibres textiles

Composition
La composition du verre à destination des fibres textiles est très différente de celle employée pour les verres courants. Les fibres doivent pouvoir résister aux agressions des agents chimiques et avoir une résistance mécanique à la traction exceptionnellement élevée.
Leur composition, très pauvre en oxydes alcalins, contient des quantités importantes d’alumine, d’anhydride borique et d’oxydes alcalinoterreux.

Préparation du verre
Fusion directe
Le verre fondu (physiquement et chimiquement homogène) peut être immédiatement transformé après sa fabrication. À la sortie du four continu, le verre passe alors dans un canal distributeur qui alimente des filières en platine.
Une filière est constituée essentiellement d’une plaque auto chauffante (électrique) comportant plusieurs centaines d’orifices tronconiques d’écoulement d’environ 1 mm de diamètre.
Fusion indirecte
Le verre peut être également fabriqué à l’avance et apporté, sous forme de billes, à l’usine de fibrage.
Les billes de verre sont introduites progressivement et refondues en continu dans des petits fours auto chauffant individuels en platine. Ces fours sont composés d’une plaque de fibrage identique à celle décrite dans la fusion directe.

Procédé
Les filets de verre qui s’écoulent de la plaque de fibrage (filière) sont étirés mécaniquement et rassemblés par groupe d’une centaine de fils sur des tambours tournant à très grande vitesse. Les fils de verre reçoivent un ensimage de matières organiques qui assurent la cohésion de l’ensemble.

Diverses applications

Domaine du textile
Les fibres textiles, après avoir subi les traitements habituels en filature, sont rassemblées sur des bobines où elles constituent la matière première pour toutes sortes d’applications, sous forme de tissus, rubans, ...

Domaine du bâtiment
Les fibres textiles peuvent aussi, sans avoir subi tous les traitements de filature, être incorporées dans des polymères organiques et constituer ainsi du plastique armé. La fabrication de ce matériau composite (verre / résine) effectuée par divers procédés manuels ou automatiques, absorbe aujourd’hui la plus grande partie de la production des fibres textiles.

Les fibres de verre filées en continu, mais ni ensimées, ni torsadées, peuvent servir de conducteur de lumière ou conducteur d’image (fibres optiques). Leur diamètre est plus large que celui des fibres textiles afin de permettre aux rayons lumineux de se déplacer selon le mode de la réflexion, rebondissant contre les parois de la fibre. Pour que les fibres puissent être indépendantes les unes par rapport aux autres, elles doivent être enrobées d’un verre d’indice de réfraction plus faible ; un mode de filage est donc mis en place pour filer deux verres d’indices différents. Pour les conducteurs d’images, les fibres constituées de deux couches sont assemblées et compactées par groupes de plusieurs dizaines et étirées à nouveau pour produire des fibres composites.