CHAPITRE 7 – LA MISE EN FORME DU VERRE
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4. Les fibres de verre
Depuis l’Antiquité on sait produire des baguettes de verre par étirage de
verre fondu. Pour décorer les premiers flacons, les Égyptiens utilisaient
ces tiges encore chaudes qu’ils enroulaient sur un noyau d’argile. Dans
l’Empire romain, on tronçonnait des tiges de verre de couleurs différentes
et on assemblait les morceaux dans un moule selon un motif choisi. Le
chauffage du moule provoquait le frittage des morceaux. On obtenait
ainsi des récipients en verre « mosaïqué ».
La facilité avec laquelle on obtient des tiges ou des fibres de verre provient d’une part de la tension superficielle et d’autre part de la grande
augmentation de la viscosité du verre fondu lorsqu’il se refroidit. Plus on
étire rapidement le verre, plus la fibre obtenue est fine.
Les procédés de fibrage industriel se distinguent entre eux principalement par la manière d’exercer la force d’étirage.
4.1. Le fibrage mécanique
À la fin du XIX
e siècle, E.D. Libbey produisait à Toledo, dans l’Ohio, des
fibres en ramollissant l’extrémité de baguettes de verre avec un brûleur
et en les étirant à l’aide d’un bobinoir. À la Columbian Exhibition en
1893, il exposa une robe, des cravates et des abat-jour de fibres de verre
tissées. Cette technique fut perfectionnée à Hambourg par Gossler en
1920 puis abandonnée. Elle connaît actuellement une renaissance dans
le domaine des fibres optiques de silice (Sect. 4.4). Lorsque la « préforme »
de silice est réalisée, elle est installée en haut d’une tour. Son extrémité
inférieure est introduite dans un four à 2000 °C. Le filament de verre qui
s’en détache est alors fixé sur un enrouleur pour obtenir une fibre continue (Fig. 7.30).
À partir de 1938 la compagnie Owens-Corning-Fiber Glass commença
à produire des fibres de verre en étirant à l’aide de bobinoirs des filaments
issus d’une filière. Ce procédé, appelé Silionne, est à la base du développement très important de la production industrielle des fibres de verre
pour le renforcement des polymères, pour la réalisation de supports de
circuits imprimés et pour les tissus de décoration incombustibles.
Dans les installations actuelles qui utilisent le procédé Silionne, l’élément le plus important est la filière en platine qu’on fixe sous le canal
d’alimentation par où arrive le verre fondu (Fig. 7.31). Le fond de la filière
est percé de tétons dont le diamètre d’ouverture est de 1 à 2,5 mm. Une
filière peut comporter de 200 à 8000 tétons. Elle est chauffée par effet
Joule. Un filet de verre est extrudé de chaque téton sous l’action de la
pression hydrostatique et chacun de ces filets est étiré par le bobinoir.
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4. Les fibres de verre
Depuis l’Antiquité on sait produire des baguettes de verre par étirage de
verre fondu. Pour décorer les premiers flacons, les Égyptiens utilisaient
ces tiges encore chaudes qu’ils enroulaient sur un noyau d’argile. Dans
l’Empire romain, on tronçonnait des tiges de verre de couleurs différentes
et on assemblait les morceaux dans un moule selon un motif choisi. Le
chauffage du moule provoquait le frittage des morceaux. On obtenait
ainsi des récipients en verre « mosaïqué ».
La facilité avec laquelle on obtient des tiges ou des fibres de verre provient d’une part de la tension superficielle et d’autre part de la grande
augmentation de la viscosité du verre fondu lorsqu’il se refroidit. Plus on
étire rapidement le verre, plus la fibre obtenue est fine.
Les procédés de fibrage industriel se distinguent entre eux principalement par la manière d’exercer la force d’étirage.
4.1. Le fibrage mécanique
À la fin du XIX
e siècle, E.D. Libbey produisait à Toledo, dans l’Ohio, des
fibres en ramollissant l’extrémité de baguettes de verre avec un brûleur
et en les étirant à l’aide d’un bobinoir. À la Columbian Exhibition en
1893, il exposa une robe, des cravates et des abat-jour de fibres de verre
tissées. Cette technique fut perfectionnée à Hambourg par Gossler en
1920 puis abandonnée. Elle connaît actuellement une renaissance dans
le domaine des fibres optiques de silice (Sect. 4.4). Lorsque la « préforme »
de silice est réalisée, elle est installée en haut d’une tour. Son extrémité
inférieure est introduite dans un four à 2000 °C. Le filament de verre qui
s’en détache est alors fixé sur un enrouleur pour obtenir une fibre continue (Fig. 7.30).
À partir de 1938 la compagnie Owens-Corning-Fiber Glass commença
à produire des fibres de verre en étirant à l’aide de bobinoirs des filaments
issus d’une filière. Ce procédé, appelé Silionne, est à la base du développement très important de la production industrielle des fibres de verre
pour le renforcement des polymères, pour la réalisation de supports de
circuits imprimés et pour les tissus de décoration incombustibles.
Dans les installations actuelles qui utilisent le procédé Silionne, l’élément le plus important est la filière en platine qu’on fixe sous le canal
d’alimentation par où arrive le verre fondu (Fig. 7.31). Le fond de la filière
est percé de tétons dont le diamètre d’ouverture est de 1 à 2,5 mm. Une
filière peut comporter de 200 à 8000 tétons. Elle est chauffée par effet
Joule. Un filet de verre est extrudé de chaque téton sous l’action de la
pression hydrostatique et chacun de ces filets est étiré par le bobinoir.