Fibre de verre: histoire, production, utilisation et recyclage. Le chemin difficile vers une économie circulaire des produits

La fibre de verre est définitivement un produit qui a eu un succès très important compte tenu de la souplesse d’utilisation, de la relative facilité de production et des caractéristiques techniques des produits fabriqués qui pourraient remplacer ou améliorer les performances des autres matériaux utilisés jusqu’alors.

La fibre de verre est née dans les années 1920, une période où l’on étudie des matériaux présentant des performances similaires à celles des métaux de construction (construction, aéronautique, naval) mais qui pourraient apporter un avantage en termes d’économie de poids.

Au cours des années 40, le polyester a été renforcé en utilisant de la fibre d’amiante, un matériau plastique composite avec lequel, par exemple, des réservoirs supplémentaires pour avions ont été construits.

Au cours des années 1950, l’augmentation de la production de fibre de verre a conduit au remplacement progressif de la fibre d’amiante, créant des produits techniquement plus avancés et élargissant le champ d’application.

MAIS QU’EST-CE QUE LA FIBRE DE VERRE?

Il s’agit d’un plastique composite renforcé de verre, également appelé VTR ou GRP, utilisant des tissus ou des feutres à fibres orientées de façon aléatoire et ensuite imprégné de résines thermodurcissables, généralement liquides, composées de polyester ou d’ester vinylique ou d’époxy, qui durcissent et relient les fibres elles-mêmes à travers le action des catalyseurs et des accélérateurs.

Les principales caractéristiques des produits en fibre de verre sont:

– léger

– Caractéristiques mécaniques élevées

– Durabilité

– Résistance à la corrosion

– Résistance aux agents atmosphériques

– Excellente isolation électrique

– Comportement au feu gérable avec des additifs spécifiques

– Bonne isolation thermique

– Mauvais entretien

COMMENT SONT LES PRODUITS FABRIQUÉS EN FIBRE DE VERRE?

Prémettant que la fibre de verre n’est pas un composé plastique traditionnel qui a besoin de chaleur et d’une force mécanique importante (extrusion, injection, soufflage) pour fabriquer les produits, mais elle est basée sur le travail effectué par la résine polymérisée qui entre en contact avec les fibres. de verre.

Les principaux processus de production sont les suivants:

• "Hand Lay-Up" consiste en l’enduction au pinceau ou au rouleau de résines, correctement ajoutées avec des catalyseurs et des accélérateurs, qui déterminent leur polymérisation même à température ambiante, sur des tissus de verre. La solidification des résines permet l’incorporation des fibres de verre présentes dans le moule créant l’article en vertrorésine.

• "Filamnet Winding" consiste à appliquer, sur un cylindre rotatif, normalement métallique, un fil imprégné de résine catalysée. En enroulant ce fil en continu sur le moule, qui sera ensuite retiré une fois la résine durcie, des tubes ou réservoirs cylindriques pourront être créés.

• "Resin Transfer Moulding" consiste à étaler à sec, sur un côté d’un moule, une quantité définie de fibres de verre, puis refermer le moule avec sa copie et injecter, à basse pression, la résine à l’intérieur. Avec ce système, il est possible d’effectuer la procédure d’injection à l’intérieur du moule également sous vide. 

• "Pultrusion" consiste en une production similaire à l’extrusion classique de matières plastiques, adaptée aux matériaux composites pour la création de profils particuliers.

QUELS SECTEURS SONT DESTINÉS ET QUELLES FABRICATIONS EN FIBRE DE VERRE PEUVENT ÊTRE RÉALISÉES?

Les excellentes qualités techniques et esthétiques des produits en fibre de verre leur permettent d’être utilisés dans de nombreux domaines avec des applications très larges:

•  Secteur ferroviaire
•  Production d’énergie
•  Construction
•  Faites-le vous-même
•  Secteur nautique
•  Secteur des travaux sportifs
•  Marché électrotechnique

Les produits en fibre de verre sont vraiment nombreux et il n’est pas possible de tous les citer, mais nous indiquerons les produits qui, sur le marché, font les plus gros volumes:

• Coques et articles pour le secteur nautique.
• Profils industriels et civils
• Fenêtres et volets
• Puits de lumière
• Feuilles de toiture
• Murs
• Revêtements pour le secteur de la réfrigération
• Escaliers et passerelles
• Revêtements pour le secteur ferroviaire
• Revêtements pour le transport civil
• Centrales éoliennes

LE RECYCLAGE DE LA FIBRE DE VERRE

La fibre de verre, étant un matériau composé, comme nous l’avons vu, échappe à la logique du recyclage classique des matières plastiques, créant ainsi des problèmes divers et complexes pour son recyclage.

Le premier problème dont nous pouvons nous souvenir est la présence des résines thermodurcissables dont le produit est composé, en fait, comme nous le savons, la réaction de polymérisation est toujours irréversible, cela signifie que si nous traitons les produits en fibre de verre broyés avec de la chaleur, comme cela se fait dans généralement avec d’autres plastiques, nous ne pourrions pas remettre les résines utilisées sous forme liquide.

Le deuxième problème concerne les fibres de verre utilisées pour renforcer la recette. Selon des études épidémiologiques menées sur des animaux en laboratoire, une inhalation prolongée de la poussière de ces fibres provoquerait des carcinomes et des mésothéliomes.

Bien qu’il n’y ait aucune preuve de tests humains sur des animaux, la Communauté européenne a publié une directive spécifique, insérant les fibres de verre parmi les substances dangereuses soumises à l’obligation d’étiquetage.

En effet, les fibres de verre utilisées pour la fabrication des produits sont considérées comme cancérigènes de catégorie 3 et doivent porter le label R40 qui identifie la possibilité d’effets irréversibles sur la santé.

Par conséquent, dans le contexte des systèmes de recyclage en fin de vie, nous pouvons signaler les principales destinations d’élimination:

• Decharge
• Broyage de produits en poudre de différentes tailles et leur réutilisation dans des secteurs tels que la construction.
• Recyclage par pyrolyse avec séparation entre fibres et résines
• Recyclage par digestion acide

Parmi les systèmes d’élimination utilisés aujourd’hui, en termes de volumes, la mise en décharge est certainement encore la plus utilisée, avec tous les effets négatifs de l’affaire.

En ce qui concerne le broyage des produits en poudre, c’est certainement le moyen le plus simple, d’un point de vue pratique, mais il laisse ouvert tous les doutes du point de vue sanitaire que nous avons signalé plus haut.

Alors qu’en ce qui concerne le recyclage par pyrolyse ou digestion acide, il n’est pas, aujourd’hui, économiquement commode.

Il est clair que la manière d’éliminer les déchets de produits en fibre de verre, en fin de vie, pourrait être de réutiliser les poudres broyées dans des mélanges adaptés à la production de produits finis, mais l’opération de réduction volumétrique des produits en fibre de verre doit être effectuée utiliser des équipements adaptés, dans des chambres isolées, donc pas de simples broyeurs, qui préservent la santé des travailleurs.

Il existe également sur le marché une méthode de recyclage des déchets de fibre de verre produits avec des résines orthophtaliques, isophtaliques ou vinylester définies comme « récupération avec traitement thermochimique ».

Grâce à ce procédé, il serait possible de récupérer environ 85% de la résine mère, sous forme de liquide et environ 99% des fibres qui composent le renfort.

Les tests effectués par le fabricant montreraient que la résine récupérée, chargée d’iode, pourrait être mélangée à nouveau avec la résine vierge pour la création de nouveaux produits sans aucune détérioration des performances.

Quant aux fibres récupérées avec ce système, un traitement de calcination est recommandé sur celles-ci, afin d’éliminer les résidus de carbone présents avant d’être réutilisés.