Caractéristiques
Fabrication
Le fibrage du verre fondu (obtenu par la fusion du mélange d’oxydes) peut faire appel à différentes techniques : un étirage centrifuge mécanique du verre à travers un dispositif rotatif percé de trous ou à travers des cylindres rotatifs (atténuation rotative), ou une atténuation des fibres utilisant des jets de gaz à haute température ou de l'air comprimé (atténuation de flamme). Le procédé détermine le diamètre de la fibre.
Les microfibres sont ensuite collectées, utilisées sous forme vrac ou mises sous forme de matelas [1]. Selon les applications visées, différents liants et additifs sont ensuite ajoutés pour conférer des qualités spécifiques aux fibres et les transformer en différents produits non-tissés.
Utilisations
Les matériaux à base de microfibres de verre se présentent sous forme de nappes ou de matelas, voiles, feutres, tissus.
Les fibres ou les articles contenant ces fibres sont principalement utilisés comme :
- matériaux d’isolation phonique et thermique dans l’industrie automobile, aérospatiale et aéronautique (dans le fuselage, les moteurs et les réacteurs),
- médias filtrants dans les systèmes de filtration d'air à très haute et ultra haute efficacité (salle blanche, chambres stériles pour hôpitaux, industries électroniques et photographiques, bureaux, aéroports, hôtels, résidences, aspirateurs …) et dans les filtres de protection respiratoire anti-aérosols (NF EN 143),
- médias filtrants pour la filtration des liquides (traitement de l’eau, traitement des eaux usées, procédés industriels),
- médias de filtration pour l’approvisionnement de gaz, de vapeur et d’électricité,
- médias de filtration et de séparation dans des process par jet d’air,
- séparateur dans les batteries sans entretien ou les batteries solaires.
Les microfibres de verre peuvent être employées dans d'autres applications notamment en renfort dans les résines pour prothèses dentaires temporaires.
Commercialisées depuis les années 1950, 2200 tonnes de microfibres de verre auraient été utilisées annuellement en France (information datant de la fin des années 2000), dont moins de 100 kg de microfibres de verre E[2, 3].
Les dossiers d’enregistrement constitués dans le cadre du règlement Reach cités pour exemples dans le tableau 1 l’ont été pour une quantité autorisée de mise sur le marché européen (fabrication ou importation) :
- de 1 à 10 tonnes par an pour les microfibres de verre E,
- de 10 000 à 100 000 tonnes par an pour des fibres de type FMMVF.
Cette fourchette de tonnages correspond aux volumes théoriques autorisés pour une mise sur le marché européen. Elle ne présume pas des tonnages réellement fabriqués/commercialisés (pour les microfibres de verre de type FMMVF, volumes mis sur le marché estimés par l’industrie, supérieurs à 1000 tonnes par an).
Propriétés physiques [1, 4-7]
Les microfibres de verre sont essentiellement des fibres dont le diamètre est inférieur à 3 µm pouvant aller de 0,1 µm à moins de 6 µm. Elles ne sont pas solubles dans l’eau. Contrairement à l’amiante qui se fragmente longitudinalement, ces fibres se fragmentent transversalement.
Elles sont de très bons isolants thermiques et électriques. Par ailleurs, ces fibres possèdent d’excellentes caractéristiques mécaniques (forte résistance à la traction, faible allongement et poids spécifique réduit).
Les tableaux suivants précisent le diamètre des microfibres de verre commercialisées par Johns Manville et Lauscha.
| Code JM | Type de verre | Diamètre des fibres (µm) |
| 90 | 475 | 0,26 |
| 100 | 253, 475, 481 | 0,32 |
| 102 | 253, 475 | 0,40 |
| 104 | 253, 475, 481 | 0,50 |
| 106 | 253, 475, 481 | 0,65 |
| 206 | 253 | 0,77 |
| 108A | 475 | 1,00 |
| 108B | 475 | 1,80 |
| 110X | 475, 481 | 2,70 |
| 210X | 475, 253 | 3,00 |
Tableau 3. Correspondance entre les codes JM (Johns Manville), le type de verre et le diamètre des fibres.
Les codes mentionnés dans le tableau 3 indiquent le diamètre moyen des fibres mais ne précisent pas le type de verre composant la fibre. Ainsi un même code peut désigner des verres de composition chimique très différente.
Par ailleurs, les microfibres de verre de type E ont été commercialisées dans le passé avec les codes 104,106 et 108B.
| Type de verre | Gamme de diamètres nominaux des fibres (µm) |
| B | 0,26-5 |
| C | 0,53-4,1 |
| A | 0,53 – 2,44 |
| E | 0,56-0,8 |
Tableau 4. Gamme de diamètres nominaux des microfibres de verre Lauscha
Propriétés physiques :
| Nom Substance | Masse volumique | Point de fusion | Taille des fibres | Température de ramolissement | Allongement à la rupture | Indice de réfraction | Résistance à la traction | Constante diélectrique | Résistivité électrique | Coefficient de dilatation thermique | Conductivité thermique | Module d'Young |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Verre E |
2,4 à 2,6 g/cm 3 |
> 700 °C |
850 °C |
3 à 4 % |
1,512 à 1,548 |
3,4 GPa |
5,8 à 6,7.10 6 Hz |
10 15 ohm/cm |
5.10 -6/K |
0,9 W/mK |
73 GPa | |
|
Fibres de type FMMVF (cf. tableau 1). |
2,4 à 2,6 g/cm 3 |
> 700 °C |
Diamètre : 0,2 à 0,4 µm |
650 °C |
3 à 4 % |
1,512 à 1,548 |
Propriétés chimiques
Ces fibres possèdent également de très bonnes caractéristiques chimiques. Elles résistent aux principaux solvants organiques et inorganiques, aux acides à l’exception de l’acide fluorhydrique et aux bases très concentrées.
Elles ne recristallisent pas à haute température et ne forment donc pas de silice cristalline comme les fibres céramiques réfractaires par exemple. Par ailleurs, lors de l’exposition à des températures élevées, les liants utilisés se dégradent [4].