L'émergence de fibres performantes a ouvert de nouveaux marchés pour le textile. Ces fibres, qui sont très chères par rapport aux fibres ordinaires, sont généralement préférées car elles présentent des performances, une légèreté, etc. supérieures par rapport aux matériaux de substitution où elles sont utilisées.
Par rapport aux fibres normales, ces fibres sont définies comme des fibres très chères et à forte marge bénéficiaire. Les premières études sur les fibres à haute performance ont été menées aux États-Unis par Kwolek, Blades et al sous l'égide de Dupont au début des années 1960.
Ces études ont été suivies par le développement de fibres de polyéthylène haute performance dans les années 1970. A partir des années 1980, avec le développement des fibres de carbone, le marché commercial des fibres à hautes performances s'est progressivement constitué. Pour une utilisation dans les composites dans les années 1970 et au début des années 1980 aramide, Il y a eu un large éventail de développements dans les fibres de carbone, de verre, de polyéthylène à haut poids moléculaire et de céramique et les marchés de ces fibres sont entrés dans un processus de développement rapide. En 1992, bien que la production de fibres synthétiques et régénérées ait augmenté d'environ 3%, l'augmentation de la production de fibres à haute performance avait atteint des valeurs telles que 10%. La production et la consommation de ces fibres étaient généralement limitées à l'Europe, l'Amérique et le Japon. La production et les développements au Japon sont plus rapides que dans d'autres pays.
Le développement de ce secteur sera probablement beaucoup plus rapide qu'il ne l'a été jusqu'à présent. Il est devenu nécessaire que les plus grands développements portent sur la céramique et les fibres de polyéthylène à ultra-haute résistance et module. En outre, on pense que les p-aramides augmenteront la part de marché dans des secteurs tels que l'industrie des vêtements de protection et les applications de câbles à fibres optiques.
Caractéristiques générales et avantages
Avec les années 1980 débute l'ère commerciale des fibres hautes performances, et ces fibres se distinguent généralement par leurs performances mécaniques (généralement haute résistance et module Moyen et Haut). En dehors de cela, leur résistance aux températures élevées leur a également permis de trouver des domaines d'utilisation dans différentes industries. Les fibres hautes performances présentent des avantages par rapport au métal et aux matériaux lourds. Ce sont la haute résistance, le haut module, la légèreté, la résistance à la chaleur et aux produits chimiques, etc. McIntyre a divisé ces fibres dans le premier groupe en tant que résistance thermique et résistance mécanique.
FIBRES ARAMIDE
Étant donné que la classe des polyamides aromatiques a des propriétés complètement différentes des polyamides aliphatiques, ils ont été définis par la Federal Trade Commission américaine en 1974. "Aramide" a été nommé. La première fibre aramide disponible dans le commerce a été introduite aux États-Unis en 1965 par DuPont. Le nom de ce méta-aramide était Nomex. McIntyre a largement divisé les fibres hautes performances en deux groupes.
- Fibres ininflammables du premier groupe,
- Fibres à haute résistance et module du deuxième groupe
Cela couvre.
Dans le groupe des aramides, il existe des fibres qui peuvent correspondre aux deux classes. Il existe actuellement deux types d'aramides qui ont rencontré un succès commercial. Ces deux techniques relèvent techniquement des fibres hautes performances. Le premier groupe est à nouveau dans le groupe méta-aramide, et bien qu'il ait un module et une résistance moyens, il a une excellente résistance à la chaleur. Aucune décomposition ou fusion n'est observée jusqu'à 600 –800 C. Il présente d'excellentes performances dans les utilisations où une protection contre la chaleur et l'électricité est requise. Le Nomex de Dupont et le Conex de Teijin en sont des exemples. Ces aramides peuvent être mis dans la première classe de McIntyre.
Les aramides de deuxième classe sont le Kevlar, l'une des fibres para-aramides introduites par DuPont au début des années 1970. Cette fibre s'est imposée comme une fibre capable de résister à des températures élevées dans la classe des fibres à module et résistance élevés. Dans les conditions du marché de l'époque, la production d'une fibre "résistante à la chaleur comme l'amiante et dure comme du verre" comblait un énorme vide sur le marché. La consommation totale de fibres p-aramides en 1992 était de 18.000 XNUMX tonnes. Bien que cela ait semblé être un grand nombre, ce n'était que la moitié de la capacité de ce jour-là. Les aramides de Dupont sont constitués de poly (p-phénylène téréphalamide) et sont disponibles en différents types. Ces:
Kevlar 29,
Kevlar 49,
Kévlar 149
Kévlar 981
Dir.
Outre Dupont, la société Akzo Nobel est entrée sur le marché avec son produit Twaron et la société Teijin avec Technora, un copolymère aramide. Technora consistait en une copolymérisation de poly (p-phénylène téréphtalamide) et de poly (3,4-oxydiphénylène téréphtalamide). Plus tard dans ce secteur, Hoechst est entré sur le marché avec un produit très similaire à Technora dans sa structure.
FIBRES DE VERRE
Le matériau verrier a une histoire presque aussi ancienne que la civilisation. Mais l'utilisation du verre comme matériau de renforcement est une idée relativement nouvelle. Le verre était utilisé comme matériau décoratif aux XVIe et XVIIe siècles. Une robe en califine a été présentée à la «Colombian Exposition» en 16.
Le verre est un matériau inorganique sans orientation ni cristallisation. Les travaux de Griffith ont révélé les propriétés de haute performance du verre en 1920. Les substances générales qui composent le mélange de verre sont le dioxyde de silicium, l'oxyde de calcium, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de bore et certains oxydes métalliques. En tant que structure, le verre a une structure de réseau tridimensionnelle isotrope.
L'histoire commerciale de la fibre de verre en tant que fibre haute performance commence avec l'investissement conjoint d'Owens Illinois et de Corning Glass. Avec ce début, la production de fibre de verre a augmenté en moyenne de 1970 à 15 % chaque année jusqu'aux années 25. Dans les années suivantes, elle abandonne le marché de la fibre de verre à l'aramide, aux fibres de carbone et aux composites renforcés.
Pourtant, le verre est actuellement l'un des matériaux de renforcement les plus importants. Les principaux fabricants de fibres de verre haute performance sont Owens Corning, Wentrotex, Ashltrom et Pilkinton.
Le bloc de construction de base pour tous les types de verre commercial est la silice. La silice est obtenue en faisant fondre divers oxydes entre 1300 et 1600 °C. Il existe des produits commerciaux en fibre de verre disponibles dans une grande variété de structures et de propriétés.
1. A – Verre : C'est une composition de verre contenant des alcalis. Il est très rarement utilisé pour la production de fibres.
2. AR – Verre : Il s'agit d'une composition de verre résistant aux alcalis (AR : Alkaline Resistant). Le ciment est utilisé comme élément de support.
3. C – Verre : Il s'agit d'une composition de verre résistant aux produits chimiques (C : Chemical Resistant). Il est utilisé pour la production de fibres.
4. E – Verre : C'est une composition de verre à haute résistance électrique. (E : résistant électriquement)
5. HS – Verre : Il s'agit d'une fibre de verre à haute résistance (HS : High Strength).
Contient Magnésium - Silice - Alumine et de petites quantités d'autres oxydes.
6. S – Verre : Il a une structure similaire à HS – Verre. L'utilisation de cette fibre est en augmentation.
Environ 90 % de la production totale de fibres de verre est constituée de verre E. Ce type de verre est souvent utilisé dans l'industrie des plastiques renforcés de verre (GRP : Glass Reinforced Plastics). La fibre AR, qui est une fibre plus récente, est utilisée comme matériau de remplissage hydraulique dans les éléments de support contre la formation de peaux et la rupture.
FIBRES DE CARBONE
La première utilisation des fibres de carbone coïncide avec le brevet d'Edison en 1879 pour l'utilisation de filaments de carbone dans les lampes. Mais la première véritable utilisation date de la fin des années 1950. Les besoins de l'industrie aéronautique et spatiale ont été le facteur le plus important à cet égard. La première application commerciale réussie a été réalisée par William Watt et son équipe au Royal Aircraft Establishment à Farnborough, en Angleterre.
La véritable histoire des fibres de carbone a commencé au début des années 1960 et l'utilisation de la fibre de carbone et de ses composites a progressivement augmenté en raison de leurs hautes performances.
Les structures de carbone et de graphite sont composées de l'élément carbone en tant que bloc de construction principal. Selon la définition du textile, la fibre de carbone est une fibre contenant au moins 90% de carbone dans sa structure. Les fibres de carbone avec différentes morphologies et propriétés sont produites en traitant une grande variété de matières premières appelées précurseurs de différentes manières.
Ce que l'on attend d'un précurseur, c'est que la quantité d'élément carbone qu'il contient soit aussi élevée que possible afin d'assurer une conversion facile en structure de fibre de carbone. Les principaux matériaux sont un facteur très important dans les formes de production, la structure, les propriétés et les utilisations finales des fibres de carbone.
FIBRES CÉRAMIQUES
La fibre céramique est définie comme une fibre polycristalline qui ne peut pas être facilement traitée, constituée d'oxyde métallique, de carbure métallique, de nitrite métallique et de mélanges similaires. Dans cette définition, le silicium et le bore sont considérés comme des métaux. Après les années 1950, les développements dans les industries aérospatiale, métallurgique, nucléaire et chimique ont conduit à la nécessité de matériaux capables de résister à des températures encore plus élevées que les fibres de verre. De plus, des matériaux légers, solides et durs étaient nécessaires dans diverses constructions mécaniques de l'industrie aérospatiale.
Les matériaux non fondants tels que le carbure de silicium, l'oxyde de silicium, le nitrite de silicium et le silicate d'alumine ont trouvé une large utilisation. Les fibres céramiques recherchées depuis les années 1980 sont généralement à base d'alumine, d'aluminosilicate et de carbure de silicium.
Les principaux fabricants de fibres céramiques à base d'alumine sont ICI (SAFIMAX), 3M (Nextel),
Dupond (PRD-166) et Sumitomo (ALF). Les principaux producteurs de fibres céramiques à base de silicium sont Nippon Carbon (NICALON), Dow Corning / Celanese (MPS), Ube Chemicals (TYRANO) et Rhône Poulenc. (FIBREMIQUE)
FIBRES DE POLYÉTHYLÈNE
Les fibres PE haute performance ont un bon rapport résistance/poids avec des valeurs de résistance et de rigidité élevées et sont produites commercialement dans de nombreuses entreprises à travers le monde. Les facteurs suivants sont importants pour obtenir une résistance élevée des fibres PE.
- Le bloc de construction (-CH2-) doit être soutenu par une cristallinité et une orientation élevées.
- Une molécule avec une flexibilité élevée doit être obtenue en fournissant une torsion de chaîne minimale. La molécule ne doit pas être dure mais doit être cristalline.
- Il faut tenter d'obtenir une molécule linéaire de très haut poids moléculaire.
Les fabricants ont développé une grande variété de types de fibres PE pour fournir diverses propriétés. Le PE peut être retiré à la fois de la masse fondue et de la solution. Les principaux producteurs sont Dutch Tate Mines (DYNEEMA), Alliad - Signal Production (SPECTRA), Mitsui (TEKMİLON), Celanese et Montefiber.
Les systèmes de filature à l'état fondu ou en solution sont utilisés dans la production de fibres PE hautes performances. Bien que des fibres de PE de poids moléculaire élevé puissent être obtenues dans le système de filage à l'état fondu, le système est plus adapté aux fibres de PE de faible poids moléculaire. Des fibres à module élevé mais à résistance relativement faible sont obtenues par ce procédé. Lors de l'extraction à partir d'une solution, le PE de poids moléculaire ultra élevé est obtenu en le soumettant à un processus d'extraction spécial. Avec ce système, on obtient à la fois des fibres à haute résistance et à haut module.
ÉLASTOMÈRES
Selon l'ASTM (American Society of Testing and Materials), l'élastomère est un polymère naturel ou synthétique qui peut s'étirer élastiquement d'au moins deux fois sa longueur sous une certaine charge et récupérer rapidement lorsque la charge est supprimée.
Ce groupe comprend le caoutchouc – le caoutchouc, le spandex et l'anidex. entre dans. Anidex est actuellement interrompu.
Deux types d'élasticité sont nécessaires dans le secteur textile. Le premier d'entre eux est "Power Stretch" est l'élasticité dynamique. Pour ce type d'élasticité, des élastomères à haute résistance au recyclage sont utilisés. Les domaines d'utilisation les plus importants sont les produits de soutien médical, les maillots de bain pour femmes, les bretelles, les ceintures et les cintres pour bas.
Élastique de confort "Comfort Stretch" Il est utilisé uniquement pour les produits qui nécessitent de l'élasticité. Ces produits ne diffèrent pas des tissus normaux en apparence et sont généralement plus légers que les tissus à élasticité dynamique.
AUTRES FIBRES
1. PBZT et PBO : Ce sont des polymères à haute résistance.
2. Quartz: C'est un matériau à base de silicone à 99% qui est très résistant à la chaleur et aux produits chimiques. Il est utilisé dans les industries de l'aérospatiale et des missiles.
3. Copolymère Polyester – Vectra / Vectran : C'est un type de polyester à haute résistance et haute résistance à la chaleur.
4. Poly(p-xylylène) : Aussi appelées fibres PPX. Ils ont une résistance et un module élevés. Il est utilisé dans les composites et les cordages de navires.
5. Azlon : C'est un polymère à base de protéines. Il n'est pas utilisé seul et ses domaines d'utilisation sont très peu nombreux.
6. Fibres Métalliques : Il s'agit d'une fibre manufacturée composée de métal, de métal recouvert de plastique, de plastique recouvert de métal ou d'une âme recouverte de métal. Il est utilisé à des fins de rembourrage. (Tapis électriques statiques etc.)
7. Novoloïde : C'est une fibre artificielle qui contient au moins 85% de Novolac. Ils sont utilisés pour l'ininflammabilité (vêtements de protection).
8. Nytrile : Ce sont des fibres composées d'un bloc de construction en vinyle di nitrile. L'eau n'est pas produite actuellement.
9. PBI : C'est un type de fibre utilisé dans les programmes spatiaux. Il résiste à la chaleur et aux produits chimiques.
10.Suggestion: Ce sont des fibres dont le bloc de construction est le Vinyl Diène Chlorite. Ce n'est pas très courant dans le commerce. Il n'est pas affecté par l'humidité et ne se tache pas facilement. Il est utilisé dans les tissus industriels.
11. Soufre : Son bloc de construction est le polysulfure. Il est utilisé dans les tissus filtrants, les combinaisons de pompiers et l'isolation électrique.
12. vinyle: Son bloc de construction est l'alcool vinylique. Il n'est pas produit aujourd'hui. Divers filets de pêche ont été utilisés sous des formes telles que des éléments filtrants.
13. Vinyle: Son élément constitutif est le chlorure de vinyle. Selon la structure, des valeurs telles que l'allongement de la résistance varient beaucoup. Il a une grande variété d'utilisations, des tissus ignifuges aux couvertures.
14. Amiante: En raison du risque de cancer, son utilisation dans le domaine du textile a diminué.
15. Polyacrylate : Il résiste à la plupart des produits chimiques. Mais il est endommagé par des produits chimiques tels que l'acide nitrique et sulfurique.
16. Fibres polychromatiques : Ils changent de couleur en fonction de la température.
17. Polyurée : C'est le polymère de l'urée. Ce sont des fibres résistantes, à faible densité, moins humides, résistantes aux produits chimiques et modérément affectées par la chaleur. Ils sont généralement utilisés à des fins industrielles.
18. TétraFluoroéthylène : Il est produit par Du Pond sous le nom de Teflon. Il est également utilisé dans la construction gore tex. Leurs propriétés mécaniques sont assez bonnes et ils ne brûlent pas. Les rubans électriques sont utilisés sous des formes telles que des filtres.
19. Fibres bi-composants : Ce sont des fibres telles que Chinon, Cordelan, Hydrofil, Kermel, Mirafi, Novolac. Il existe deux blocs de construction différents et de cette manière diverses nouvelles fonctionnalités sont obtenues.