Une réponse claire d'abord
La fibre de verre peut réagir avec l'acide, mais le résultat dépend du type d'acide, du type de fibre de verre, du système de résine et des conditions d'exposition. La fibre de verre n'est pas un matériau unique. Il peut s'agir de fibres de verre en vrac, de mailles de fibres de verre, de plastique renforcé de fibres de verre ou de fibres de verre utilisées dans les produits à base de ciment.
La plupart des acides courants n'attaquent pas le verre de silice aussi agressivement que l'alcali ou l'acide fluorhydrique. Owens Corning explique que les acides ont peu d'effet sur les verres de silice, à l'exception notable de l'acide fluorhydrique et, à haute température, de l'acide phosphorique. Il s'agit d'une règle générale utile, mais qui ne signifie pas que tous les produits en fibre de verre sont sûrs dans tous les acides.
L'acide fluorhydrique est un cas particulier. Il peut attaquer le verre parce qu'il réagit avec le dioxyde de silicium et forme des fluorures de silicium solubles ou gazeux. ScienceDirect décrit cette réaction comme la raison pour laquelle l'acide fluorhydrique attaque le verre.
La réponse courte est donc la suivante : La fibre de verre peut résister à de nombreux acides doux, mais elle peut être endommagée par des acides forts, une exposition prolongée, des températures élevées ou de l'acide fluorhydrique. Si la fibre de verre fait partie d'un PRF, la résine et la barrière anticorrosion ont autant d'importance que le matériau de base. fibre de verre.
Ce que signifie réellement la fibre de verre
La fibre de verre désigne généralement les fibres de verre utilisées comme renfort. Les fibres peuvent être tissées en mailles, coupées en brins, transformées en matelas ou incorporées dans de la résine pour fabriquer du plastique renforcé de fibre de verre. Dans le domaine de la construction, le mot “fibre de verre” est utilisé pour désigner de nombreux produits différents.
Ceci est important car l'exposition à l'acide varie d'un produit à l'autre. Une fibre de verre en vrac est directement exposée à l'acide. Un treillis en fibre de verre peut être recouvert d'un polymère. Un réservoir en plastique renforcé de fibre de verre peut avoir une barrière anticorrosion riche en résine avant que l'acide n'atteigne la fibre de verre. Un produit en ciment contenant des fibres de verre peut également avoir une matrice en ciment autour des fibres.
Les guides sur la résistance chimique des PRV sont très clairs à ce sujet. INEOS explique que les matériaux FRP sont conçus avec une barrière résistante à la corrosion pour améliorer les performances et la durée de vie. Cela signifie que l'acide rencontre d'abord la couche superficielle riche en résine, et non la fibre de verre elle-même.
Ainsi, lorsqu'un acheteur demande si la fibre de verre réagit à l'acide, la meilleure question à poser est la suivante : Quel produit en fibre de verre est exposé, et quelles sont la concentration et la température de l'acide ?
Boîte acide Fibres de verre d'attaque Par lixiviation
De nombreuses fibres de verre sont des matériaux à base de silicate. Les acides ne dissolvent pas toujours rapidement l'ensemble de la structure du verre, mais ils peuvent tout de même lixivier certains ions du verre. Cela peut réduire la résistance au fil du temps.
Une étude bien connue sur les fibres de verre E dans des environnements acides a exposé le verre E à des acides oxalique, chlorhydrique, nitrique et sulfurique. L'étude a révélé que la corrosion acide des fibres de verre E était principalement liée à l'appauvrissement en ions calcium et aluminium, et que le résultat dépendait non seulement de la concentration en ions hydrogène, mais aussi du type d'anion acide.
C'est un point important pour les acheteurs. Deux acides ayant le même pH peuvent ne pas causer les mêmes dommages. L'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, les acides organiques et l'acide fluorhydrique peuvent se comporter différemment. La température modifie également le résultat. Le temps modifie également le résultat.
Un produit peut avoir l'air parfait après un court contact, mais perdre sa résistance après une exposition prolongée. C'est la raison pour laquelle les tableaux de résistance chimique et les essais spécifiques au projet sont importants dans le service industriel des acides.
L'acide fluorhydrique est l'acide le plus dangereux pour la fibre de verre
L'acide fluorhydrique doit faire l'objet d'une attention particulière. Il est différent de nombreux autres acides car il attaque le réseau de silice du verre. Il peut dissoudre le verre, le graver et endommager le renforcement de la fibre de verre s'il atteint les fibres.
ScienceDirect indique que l'acide fluorhydrique attaque le verre en réagissant avec le dioxyde de silicium et en formant des fluorures de silicium. Un article paru en 2020 dans Nature Communications explique également que l'acide fluorhydrique attaque les liaisons Si-O dans le verre et brise le réseau de verre.
C'est pourquoi la fibre de verre n'est généralement pas le choix par défaut pour l'exposition à l'acide fluorhydrique. Certains systèmes FRP peuvent être conçus pour certaines conditions HF avec des systèmes de résine et des revêtements spéciaux, mais il s'agit là d'une décision de conception spécialisée en matière de corrosion. Un treillis en fibre de verre, une fibre de verre ou un produit FRP de base ne doivent pas être considérés comme sûrs pour l'acide fluorhydrique.
L'acide fluorhydrique constitue également un grave danger pour la santé. Il ne doit être manipulé que par des personnes formées à cet effet et disposant des contrôles de sécurité adéquats. Pour la sélection des matériaux, l'acheteur doit toujours utiliser un guide de résistance chimique et le confirmer auprès du fournisseur de résine ou de composite.
Le plastique renforcé de fibre de verre dépend de la résine.
Lorsque les gens parlent de fibre de verre et d'acide, ils pensent souvent à des réservoirs FRP, des tuyaux FRP, des caillebotis FRP ou des produits GRP. Ces produits ne sont pas constitués uniquement de fibres de verre. Ils sont composés de fibre de verre et de résine. La résine détermine en grande partie la résistance chimique.
Les résines vinylester sont souvent utilisées dans les PRV résistants à la corrosion car elles résistent à une large gamme d'acides, d'alcalis, d'agents de blanchiment et de solvants. Le guide Derakane d'Ashland décrit les résines de la série Derakane 411 comme une série de résines vinylester époxy reconnues pour leur résistance à une large gamme d'acides, de bases, d'agents de blanchiment et de solvants.
C'est pourquoi deux produits en fibre de verre peuvent avoir des performances très différentes dans un même acide. Un produit polyester FRP peut ne pas durer dans un environnement fortement acide. Un produit FRP à base d'ester vinylique correctement conçu et doté d'une barrière anticorrosion peut durer beaucoup plus longtemps. Un produit présentant des fissures, un mauvais durcissement, des couches minces riches en résine ou des fibres exposées peut se détériorer plus rapidement.
L'acheteur ne doit pas se contenter de demander : “Est-ce que c'est de la fibre de verre ?”. Il doit demander :
| Question | Pourquoi c'est important |
|---|---|
| Quelle est la résine utilisée ? | La résine contrôle une grande partie de la résistance à l'acide. |
| Existe-t-il une barrière anticorrosion ? | La barrière protège les fibres de verre du contact direct avec l'acide. |
| Quel est le voile de verre utilisé ? | Le verre C ou le voile synthétique peuvent améliorer la résistance à la corrosion dans certains systèmes. |
| Quel acide est présent ? | Les différents acides attaquent le verre et la résine de manière différente. |
| Quelle concentration et quelle température ? | Une concentration et une température plus élevées augmentent généralement le risque. |
| L'exposition est-elle continue ou se limite-t-elle à des éclaboussures ? | L'immersion continue est beaucoup plus dure que l'exposition à de brèves éclaboussures. |
Le verre E, le verre ECR, le verre C et le verre AR n'ont pas le même comportement
La résistance à l'acide de la fibre de verre dépend également du type de verre. Le verre E est courant et rentable, mais il n'est pas toujours le meilleur choix pour les services acides. Le verre ECR est conçu pour une meilleure résistance chimique. Le verre C est souvent utilisé comme voile de verre résistant à la corrosion dans les barrières anticorrosion en PRFV. Le verre AR est principalement conçu pour résister aux alcalis dans les environnements à base de ciment.
Une référence sur la qualité des fibres de verre indique que le verre E présente une résistance relativement faible aux acides, tandis que le verre ECR est utilisé lorsque la solidité, la résistance électrique et la résistance à la corrosion par les acides sont recherchées. La même référence décrit le verre AR comme un verre résistant aux alcalis utilisé dans les substrats de ciment et le béton.
Un document de recherche sur le verre ECR indique également que le verre ECR présente une bien meilleure résistance aux acides que le verre E, car les produits de corrosion peuvent former une fine pellicule protectrice qui ralentit la poursuite de la corrosion.
Ce point est utile pour les acheteurs de matériaux de construction. Un treillis en fibre de verre pour le ciment peut être choisi pour sa résistance aux alcalis, et non pour sa résistance aux acides. Un produit en fibre de verre pour les réservoirs de produits chimiques peut être choisi pour sa résistance à l'acide, et non pour la résistance du ciment aux alcalis. Le mot “fibre de verre” ne dit pas tout.
Le verre AR est principalement destiné aux problèmes d'alcali, mais pas à tous les problèmes d'acide
Le verre AR signifie verre résistant aux alcalis. Il est utilisé dans la GFRC, les produits à base de ciment et les applications liées au béton, car le ciment est très alcalin. L'EOTA précise que les fibres de verre AR sont fabriquées avec du dioxyde de zirconium pour obtenir une résistance élevée aux alcalis.
Il s'agit d'une différence par rapport à la résistance à l'acide. Le verre AR peut avoir une bonne durabilité chimique, et certains fournisseurs de verre AR décrivent également une bonne résistance à l'acide. Mais la principale raison d'être du verre AR est la résistance aux alcalis du ciment. Un acheteur ne doit pas supposer que le verre AR résout automatiquement tous les problèmes d'exposition à l'acide.
Si le projet concerne le GFRC, l'enduit de ciment, le béton ou le mortier, le verre AR ou le treillis en fibre de verre revêtu d'un enduit résistant aux alcalis est souvent la bonne solution. Si le projet concerne le stockage d'acide, l'échappement d'acide, les eaux usées acides ou le traitement chimique, l'acheteur doit passer à la conception de la corrosion des PRF. Cette discussion porte sur le type de résine, la conception du revêtement, le voile, la température, la concentration d'acide et les données d'essai.
Pour Ecocretefiber™, Cette distinction est importante. Le renforcement du ciment et la protection contre la corrosion chimique ne sont pas les mêmes problèmes de marché. Le choix de la fibre doit se faire en fonction de l'environnement.
Le treillis en fibre de verre réagit-il à l'acide ?
Le treillis en fibre de verre peut réagir à l'acide si le fil de verre ou le revêtement n'est pas résistant à cet acide. Un treillis mural utilisé dans le plâtre ou l'enduit est généralement conçu pour une exposition au ciment alcalin, mais pas nécessairement pour une immersion dans l'acide. Il peut être doté d'un revêtement résistant aux alcalis. Ce revêtement est utile pour le ciment. Il ne rend pas automatiquement le treillis adapté aux acides industriels.
Une maille exposée à un acide de nettoyage doux pendant une courte période peut survivre. Une maille exposée à un acide fort, à des lavages répétés à l'acide, à des vapeurs d'acide ou à un service d'acide humide peut perdre de sa solidité au fil du temps. Le revêtement peut se ramollir, gonfler ou se dégrader. L'acide peut alors atteindre les fibres de verre et les attaquer.
Cela concerne les systèmes muraux, l'imperméabilisation, les usines chimiques, les usines alimentaires, les zones d'eaux usées et les sols industriels. L'acheteur doit s'assurer de l'environnement chimique avant d'utiliser le treillis en fibre de verre. Si une exposition à l'acide est prévue, l'acheteur doit demander les données relatives à la résistance chimique, et pas seulement le poids et la résistance à la traction du treillis.
Si le treillis est encastré dans du ciment, la première préoccupation est généralement la résistance aux alcalis. Si le mur ou le revêtement fini doit être soumis à un lavage acide ou à des vapeurs d'acide, le système doit faire l'objet d'une deuxième vérification de sa résistance à l'acide.
La fibre de verre réagit-elle à l'acide contenu dans le béton ou le ciment ?
Dans les matériaux à base de ciment, le principal problème chimique pour la fibre de verre est généralement l'alcali, et non l'acide. La pâte de ciment étant très alcaline, le verre E normal peut se dégrader dans cet environnement. C'est pourquoi le verre AR avec zircone est utilisé dans les produits GFRC et les produits à base de ciment. L'EOTA indique que le verre AR utilise du dioxyde de zirconium pour obtenir une résistance élevée aux alcalis.
L'exposition à l'acide est un problème différent. L'acide peut attaquer la matrice de ciment elle-même. Si de l'eau acide, des pluies acides, de l'acide industriel ou des eaux usées acides atteignent le béton, la pâte de ciment peut se dégrader. Les fibres peuvent alors être exposées. Si les fibres sont en verre, la résistance à l'acide dépend du type de verre. Si les fibres sont en polypropylène, la résistance à l'acide dépend du polymère et des conditions d'exposition.
Pour les projets en béton, cela signifie que la conception doit tenir compte à la fois de la matrice et de l'armature. Une fibre solide ne peut à elle seule protéger une matrice de ciment d'une attaque acide sévère. Des revêtements résistants aux acides, des revêtements, des mortiers résistants aux produits chimiques, des systèmes de résine ou des conceptions de béton spéciales peuvent être nécessaires.
Que se passe-t-il lorsque la fibre de verre est exposée à l'acide pendant une longue période ?
Une exposition prolongée à l'acide peut entraîner plusieurs problèmes.
Tout d'abord, l'acide peut attaquer la résine, le revêtement ou l'encollage. Les fibres de verre ont souvent un encollage à la surface pour améliorer la liaison avec la résine ou le ciment. Si l'encollage se décompose, la liaison peut s'affaiblir.
Deuxièmement, l'acide peut lixivier les ions du verre. L'étude E-glass sur les environnements acides a révélé que l'appauvrissement en calcium et en aluminium jouait un rôle majeur dans la corrosion par l'acide.
Troisièmement, la résistance des fibres peut diminuer. Le renforcement de la fibre de verre dépend de la résistance des fibres continues. Si les fibres de verre sont affaiblies, l'ensemble du composite peut perdre ses performances de traction.
Quatrièmement, les fissures ou microfissures peuvent laisser pénétrer davantage d'acide. Dans le cas des PRV, une fois que l'acide a traversé la barrière de résine, les couches de verre peuvent être attaquées plus rapidement. C'est pourquoi les PRF résistants à la corrosion utilisent des barrières riches en résine et une conception minutieuse des laminés. INEOS décrit les barrières anticorrosion en PRFV comme un moyen d'améliorer les performances et la longévité.
Les dommages causés par l'acide peuvent donc être lents au début, mais ils peuvent devenir graves lorsque le temps d'exposition augmente.
La fibre de verre est-elle résistante aux acides ?
La fibre de verre ne devrait pas être qualifiée de résistante à l'acide au sens large. Un meilleur terme est résistant aux acides dans des conditions définies. Les conditions comprennent le type d'acide, la concentration, la température, le temps d'exposition, la structure du produit, le type de verre, le type de résine et la protection de la surface.
Cette distinction est importante car l'expression “à l'épreuve de l'acide” semble absolue. La plupart des matériaux de construction et des matériaux industriels ne sont pas absolus. Ils sont sélectionnés en fonction des conditions de service. Un matériau peut résister à l'acide sulfurique 5% à température ambiante, mais ne pas résister à l'acide concentré chaud. Un matériau peut résister à une exposition aux éclaboussures, mais échouer en cas d'immersion totale. Un matériau peut résister à l'acide chlorhydrique dans un système de résine mais échouer dans un autre.
C'est pour cette raison qu'il existe des guides de sélection des résines FRP. INEOS et Ashland publient des guides de résistance chimique pour aider les ingénieurs à spécifier les systèmes de résine pour les équipements FRP résistants à la corrosion.
Pour les acheteurs, cela signifie que la bonne question n'est pas “La fibre de verre est-elle résistante à l'acide ?”. La bonne question est : “Quel système de fibre de verre est adapté à cet acide, à cette concentration et à cette température, pour cette durée d'exposition ?”
Quels sont les acides les plus préoccupants ?
L'acide fluorhydrique est le danger le plus évident pour la fibre de verre car il attaque directement le réseau de silice du verre.
Les acides minéraux forts peuvent également poser problème, surtout en cas d'exposition prolongée ou de température élevée. L'étude sur la corrosion acide du verre E a porté sur les acides chlorhydrique, nitrique, sulfurique et oxalique et a montré que les différents acides lixivient les composants du verre de différentes manières.
L'acide phosphorique peut également devenir plus préoccupant à haute température. Owens Corning considère l'acide phosphorique à haute température comme une exception pour la durabilité du verre de silice.
Les acides organiques ne doivent pas non plus être ignorés. Leur comportement dépend de la concentration, de la température et de leur capacité à se complexifier avec les ions lessivés. C'est l'une des raisons pour lesquelles le service chimique doit être examiné au cas par cas.
Voici un classement pratique des risques d'acidité pour les acheteurs :
| Type d'exposition aux acides | Risque pour la fibre de verre |
|---|---|
| Légères projections d'acide à court terme | Souvent gérable si la résine ou le revêtement est approprié. |
| Immersion continue dans l'acide | Nécessite des données sur la résistance chimique et la conception du système. |
| Exposition aux acides chauds | Risque plus élevé et nécessité d'un examen par un spécialiste. |
| Exposition à l'acide fluorhydrique | Risque très élevé pour la fibre de verre et nécessite une sélection spéciale des matériaux. |
| Exposition aux acides dans les systèmes cimentaires | La matrice de ciment peut se dégrader en premier, puis les fibres peuvent être exposées. |
Comment les acheteurs doivent-ils choisir la fibre de verre pour les environnements acides ?
L'acheteur doit commencer par les conditions d'utilisation des produits chimiques. Il doit indiquer le nom de l'acide, sa concentration, la température, la durée d'exposition, le cycle de nettoyage, la pression, l'abrasion, et préciser si l'acide est liquide, sous forme de vapeur ou d'éclaboussures.
L'acheteur doit ensuite confirmer le système de fibre de verre. Si le produit est un PRF, demandez le type de résine, l'épaisseur de la barrière anticorrosion, le type de voile de verre, la conception du stratifié structurel et le tableau de résistance chimique. S'il s'agit d'un treillis, demandez le type de verre, le type de revêtement, la résistance à la traction après exposition chimique et la compatibilité du système. Si le produit est une fibre de ciment, demandez si l'environnement est alcalin, acide ou les deux.
Pour le service industriel acide, l'acheteur ne doit pas se fier uniquement à une déclaration générale sur la fibre de verre. Il doit utiliser un guide de sélection des résines ou demander au fournisseur une confirmation écrite. INEOS et Ashland fournissent tous deux des guides de résistance chimique pour la sélection des résines dans les équipements FRP résistants à la corrosion.
Pour les constructions à base de ciment, l'acheteur ne doit pas utiliser de verre E général sans en vérifier l'adéquation. S'il s'agit de GFRC ou de renforcement de ciment, le verre AR ou le treillis résistant aux alcalis est généralement la solution appropriée. Si une exposition à l'acide est également prévue, l'acheteur doit vérifier à la fois la résistance aux alcalis et la résistance à l'acide.
Pourquoi ce sujet est important pour Ecocretefiber™
Cette question est importante car de nombreux acheteurs utilisent le terme “fibre de verre” dans un sens large. Il peut s'agir d'un treillis en fibre de verre, d'une fibre de verre AR, de brins de verre hachés ou d'un composite FRP. Chaque produit réagit différemment à l'acide et au ciment.
Ecocretefiber™ de Shandong Jianbang Chemical Fiber Co, Ltd. soutient la sélection des fibres pour le béton et la construction. L'objectif n'est pas seulement de vendre une fibre. L'objectif est de faire correspondre la fibre à l'environnement réel. Les systèmes de ciment ont besoin d'une résistance aux alcalis. Les systèmes industriels exposés à l'acide ont besoin d'une résistance chimique. Les dalles de béton peuvent avoir besoin de microfibres de polypropylène ou de macrofibres synthétiques. Le GFRC a besoin de fibres de verre AR.
Un acheteur qui comprend cette différence prend de meilleures décisions d'achat. Il évite d'utiliser la mauvaise fibre de verre dans le ciment. Il évite de supposer que toutes les fibres de verre sont résistantes à l'acide. L'acheteur sait également quand demander des données sur les résines, les revêtements ou le vieillissement chimique.
Conclusion
La fibre de verre peut réagir avec l'acide, mais la réaction dépend de l'acide et du système de fibre de verre. De nombreux verres de silice résistent assez bien à la plupart des acides courants, mais l'acide fluorhydrique constitue une exception majeure car il attaque le réseau de silice du verre. Les acides forts, les acides chauds et une exposition prolongée peuvent également affaiblir les fibres de verre par lixiviation et corrosion.
Dans le cas des PRF, le système de résine et la barrière anticorrosion sont essentiels. L'acide peut attaquer la résine en premier, et s'il atteint le renfort en verre, l'endommagement des fibres peut réduire la résistance. C'est pourquoi la résistance chimique des PRF dépend de la sélection de la résine, de la conception de la barrière, du choix du voile de verre et des conditions de service.
Dans les matériaux à base de ciment, le principal problème pour les fibres de verre est souvent l'alcali, et non l'acide. Les fibres de verre AR utilisent du dioxyde de zirconium pour résister aux environnements alcalins du ciment. En cas d'exposition à l'acide, l'acheteur doit vérifier la résistance à l'acide séparément.
La règle pratique est simple. Ne traitez pas la fibre de verre comme étant à l'épreuve des acides. La considérer comme résistante à l'acide uniquement lorsque le type de verre, la résine ou le revêtement et les conditions d'exposition le prouvent. Pour les acheteurs de matériaux de construction, Ecocretefiber™ peut aider à faire le lien entre le choix du matériau et l'environnement réel, depuis les questions relatives à la fibre de verre AR et au treillis en fibre de verre jusqu'aux solutions de polypropylène et de macrofibres synthétiques pour le béton.
