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PROPRIÉTÉS MICROSCOBIQUES DES FIBRES DE CHÈVRE MORO

Lorsque les fibres de mohair sont examinées au microscope, elles sont assez uniformes dans leur aspect longitudinal. Le nombre de fibres médullaires n'est pas élevé. Le nombre élevé de fibres médullaires dans le mohair indique un trouble de la qualité. Dans le mohair, les écailles sont plus grandes et moins proéminentes que dans la laine. Pour cette raison, le nombre d'écailles à une certaine distance est inférieur à celui de la laine. La finesse des fibres du mohair varie selon son âge. La section transversale des fibres de mohair est ovale et ronde Une fibre de mohair épaisse, normalement formée; Il se compose de couches de cuticule, de cortex et de médullaire. Si l'on passe en revue les fibres qui composent une chemise, on comprend que parmi ces fibres normales il y a des poils de kemp qui ont un aspect différent. Alors que l'épaisseur de la couche cuticulaire est supérieure à 0.7 μm dans les fibres de laine, elle est inférieure à 0.5 μm dans les fibres de mohair. Cela nous indique que, contrairement à la laine, la couche de flocons est presque inexistante dans les fibres de mohair, c'est pourquoi les fibres de mohair ne se feutrent pas.

a) Couche cuticulaire :

Comme pour les autres fibres animales, la partie supérieure des fibres de mohair est recouverte de cellules de couverture. Ils sont plus minces mais plus larges que les cellules de couverture en laine. Les formes des cellules de couverture varient plus ou moins en fibres fines, moyennes et épaisses. La cuticule est responsable du feutrage des fibres de laine et de mohair ainsi que de la brillance des fibres de mohair. Bien que les fibres de mohair aient un aspect similaire à la laine au microscope, la couche d'écailles des fibres de mohair est très moins proéminente et les bords supérieurs des cellules de couverture ne sont pas très surélevés. Pour cette raison, l'angle qu'ils font avec l'axe n'est pas aussi grand que dans les fibres de laine. Les bords des fibres de mohair ne se replient pas beaucoup. Cela rend les fibres plus brillantes et plus douces. Le nombre de cellules de couverture par 100 microns dans la laine de mohair est d'environ cinq ; ce nombre est d'environ 10-11 dans les fibres mérinos. La longueur des cellules de recouvrement des fibres de mohair est comprise entre 18 et 22 microns. A cet égard, les cellules de couverture vues dans les fibres de mohair et les cellules de couverture dans les fibres de laine sont plus ou moins séparées les unes des autres. Cela permet de distinguer les fibres les unes des autres.

b) Couche corticale :

La partie des fibres de mohair sous la couche de cuticule est la couche de cortex. Cette couche, comme dans la laine, est constituée de cellules en forme de fuseau ou de navette disposées côte à côte. La disposition de ces cellules est également très similaire à la laine en termes de flexibilité et de résistance des fibres. Cependant, la flexibilité de ces fibres est légèrement inférieure à celle de la laine et la résistance est légèrement supérieure. Entre les cellules corticales juxtaposées des fibres de mohair se trouvent des vacuoles de différentes longueurs, en forme de pipes ou de cigarettes, remplies d'air. Leurs proportions dans diverses fibres sont assez différentes. Comme dans les fibres de laine, il existe deux types de cellules appelées orthocortex et para cortex dans la couche corticale des fibres de mohair. Cependant, comme la proportion de cellules orthocorticales dans les fibres est très élevée, on pense que celles-ci sont composées uniquement de ces cellules. Le faible nombre de plis dans les fibres de mohair y est également lié.

c) Couche médullaire :

Certaines des fibres épaisses de mohair ont un espace rempli d'air appelé la médule. L'état de cet écart peut être vu sous des formes continues, interrompues ou fragmentées comme dans la laine. La médule continue est plus courante dans le mohair. Alors que la quantité de fibres médullaires ne dépasse normalement pas 1% dans les troupeaux de mohair pur, il est considéré comme normal que le rapport des fibres médullaires augmente jusqu'à 3-5%, car un épaississement est observé dans les fibres à mesure que les animaux vieillissent.

d) Poils de Kemp :

Comme dans les fibres de laine, les poils de Kemp sont des poils qui peuvent être séparés par leur aspect grossier, avec leurs couleurs blanches ou opaques et leur grosse médulle parmi les fibres normales. ils sont morts, cassants et cassants. Leur épaisseur diminue vers l'extrémité de la fibre et se rétrécit. Étant donné que le nombre de cellules de couverture dans les poils de Kemp est supérieur à 100 avec une longueur de 10 microns, il existe deux couches de cellules de couverture par rapport aux fibres de mohair normales. Dans cet état, les poils de Kemp peuvent être facilement distingués des fibres normales au microscope. Les poils de kemp dans les fibres de mohair peuvent être une source de problèmes pour de nombreux domaines d'utilisation, car ils se distinguent des autres fibres en apparence. Les principaux problèmes causés par les poils de kemp dans les vêtements sont leur aspect blanc crayeux, leur apparence plus claire après teinture et, bien que moins, leurs effets sur le toucher et les propriétés piquantes du tissu.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES FIBRES DE CHÈVRE MORO

La valeur des fibres de mohair ;

- diamètre des fibres,

- brillance,

- rapport Kemp,

- La quantité de nettoyage et

- Il est déterminé par sa couleur.

Les propriétés physiques les plus importantes qui confèrent aux fibres de mohair leurs qualités uniques sont la finesse, la longueur, la résistance, la brillance et l'ondulation. Il présente une grande similitude avec les fibres de laine en termes d'autres propriétés physiques.

FINESSE

La finesse des fibres de mohair est considérée comme l'une des caractéristiques les plus importantes car elle affecte les tissages qui en sont faits à grande échelle. La finesse de ces fibres s'exprime en microns, comme pour la laine, et le diamètre de la fibre est pris en compte. Cependant, comme la finesse des fibres de mohair varie selon que le fer à souder est jeune ou vieux, on ne peut pas faire un classement standard comme dans les fibres de laine.Dans le mohair, la finesse des fibres nécessite trois classes comme kid, çepiç ou adulte selon l'âge. Les fibres de mohair les plus fines se trouvent chez les enfants et varient entre 10 et 40 microns. Cette limite se situe entre 25-90 microns dans les fibres de mohair adulte, et entre 25-60 microns dans les fibres obtenues à partir de mohair.On sait que les fibres s'épaississent partiellement avec l'âge des animaux. Cependant, cet épaississement n'est qu'en relation avec le diamètre largeur des fibres. Il n'y a pas de diminution de la qualité des autres propriétés physiques des fibres. Si cet épaississement des fibres n'est pas dû au vieillissement des animaux, alors d'autres raisons doivent être envisagées. La malnutrition, le changement climatique soudain et certaines maladies peuvent être parmi ces raisons. Dans ce cas, une déformation s'est produite dans les fibres. Dans de telles fibres, plus d'hétérotypie se manifeste et leur valeur commerciale diminue. La finesse moyenne du mohair turc se situe entre 20,5 et 41,5 microns, alors qu'elle est de 33 à 36 microns dans le monde. Cela montre que le mohair turc est généralement supérieur au mohair mondial en termes de finesse, de brillance et de forme de boucles. La finesse des fibres de laine varie également entre 20-40 microns, celles avec un diamètre de fibre de 22 microns ou moins sont considérées comme fines, celles avec un diamètre de 22-31 microns sont considérées comme moyennes, celles entre 31-36 microns sont considérées comme grossières, et ceux dont le diamètre des fibres est supérieur à 36 sont considérés comme très grossiers.

LONGUEUR

La longueur des fibres est l'état de croissance des poils entre deux cisailles, c'est-à-dire sur une période de 12 mois. Dans la production de produits en mohair, la valeur de la longueur de la fibre est aussi grande que la finesse. Par conséquent, il joue un rôle important dans l'évaluation de la fibre. La longueur des fibres est liée à l'âge de l'animal et au temps entre deux cisailles. Bien que la longueur des fibres puisse s'étendre entre 6 et 10 cm sur une période de croissance de 15 mois, la longueur des fibres peut atteindre 20 à 30 cm sur une période d'un an. Dans le même temps, la différence d'âge entre les enfants tondus est la raison pour laquelle les longueurs des boucles de fibres qui composent les tulipes sont différentes. La longueur des fibres peut différer d'un animal à l'autre, ou elle peut varier selon les différentes parties du corps sur la même combinaison. Les fibres sont les plus longues au niveau des épaules et se raccourcissent de l'avant du corps vers l'arrière. Dans la chemise en mohair, la longueur de la boucle et la douceur et l'étanchéité de la boucle formée par les fibres formant la boucle sont d'une grande importance en termes de rendement ainsi que d'autres propriétés physiques des fibres. De plus, le fait que les fibres soient frisées crée des différences entre leurs longueurs normales et leurs longueurs réelles.

En général, la longueur des fibres devient plus courte à mesure que les fibres deviennent plus minces. s'allonge en s'épaississant. Selon la longueur des fibres de mohair;

Fibres courtes : Moins de 6 pouces ou 15 cm.

Fibres moyennes : Moins de 9 pouces ou 23 cm.

Fibres longues : Il peut être classé comme ceux de plus de 9 pouces ou 23 cm.

LUMINOSITÉ

Les fibres de mohair ont un grand avantage sur les fibres de laine en termes de couleur et de brillance. Leur couleur blanche est plus blanche que le crème clair.La brillance du mohair a été étudiée par Barmby et Townend (1967). Van Rensburg et Maasdorp (1985) ont étudié l'effet du diamètre des fibres et du traitement chimique sur le brillant, mais n'ont trouvé aucune donnée sur le mécanisme du brillant. En général, on pense que la brillance est liée à la structure de surface moins saillante du mohair..La luminosité des fibres de mohair rend les tissus en mohair aux couleurs vives, lumineuses et Cela les rend attrayants. La luminosité des fibres est également liée à la réflexion de la lumière. Non seulement la disposition des cellules de couverture, mais aussi leur taille et les angles qu'elles forment avec l'axe des fibres affectent plus ou moins l'aspect des fibres. Si le mohair turc est trié selon le degré de brillance; principalement à Ankara, puis à Eskişehir, Bolu, Kastamonu et Yozgat.

ONDULATION

Les fibres de laine ont une structure frisée, ce qui affecte les propriétés du fil et du tissu. La laine moins frisée est plus douce, tandis que la laine fortement frisée résiste au boulochage et au feutrage. L'ondulation des fibres de mohair ressemble aux plis de la laine. Parmi les fibres de mohair, les plus frisées sont considérées comme acceptables. La forme et la fréquence des ondulations observées dans les fibres sont étroitement liées à l'héritabilité des animaux. À cet égard, il est important en termes d'élevage. Lorsque le nombre d'ondulations, c'est-à-dire le nombre de plis, augmente dans les fibres de mohair, la longueur des fibres augmente également. En même temps, il permet aux boucles d'être façonnées en vagues lisses. Parmi le mohair turc, le meilleur curling est observé dans le mohair d'Ankara. À cet égard, les mohairs de Kastamonu succèdent aux mohairs d'Ankara. Les mohairs Corum, Çankırı et Yozgat sont également connus pour avoir un bon état d'ondulation.

ÉLASTICITÉ ET RÉSISTANCE

On voit que le mohair présente un comportement différent de la fibre de laine, notamment en termes de module d'Young. Si l'on regarde les valeurs de résistance et d'élasticité absolues et relatives données par l'âge dans les fibres de mohair, on constate que la résistance relative diminue à mesure que le diamètre de la fibre augmente. Parallèlement à l'augmentation du diamètre des fibres avec l'âge, les valeurs absolues de résistance et d'élasticité ont augmenté, tandis que les valeurs de résistance relative ont diminué.

RENK

Bien que les fibres de mohair soient généralement blanches, la laine de certains animaux peut être brune, noire ou rougeâtre. La couleur de ces laines indésirables provient des pigments colorés des cellules corticales qui composent la couche corticale. Il existe deux types de pigments dans les fibres animales, dont l'un est la mélanine (complexe métal-protéine) sous forme de particules, et l'autre est la mélanoprotéine.

AUTRES CARACTÉRISTIQUES

D'autres caractéristiques du mohair sont similaires à la toison, à savoir la laine. Le mohair est une fibre brillante, élastique, évacuant l'humidité, résistante à la chaleur, facile à teindre et résistante à la saleté. La densité est de 1,305 3 g/cm1,320 en laine et de 3 XNUMX g/cmXNUMX en mohair. La fibre de laine a la plus grande capacité d'absorption d'humidité parmi les types de fibres connus.. Les fibres de laine peuvent absorber plus de la moitié de leur poids en humidité. La raison de cette capacité de déshumidification supérieure est la multitude de régions amorphes dans sa structure. Cependant, la fibre de laine peut absorber l'eau très lentement. Parce que la surface externe de la fibre est constituée de groupes hydrophobes, tandis que les groupes hydrophiles sont au centre. Lorsque les fibres de laine sont examinées au microscope, la couche de cuticule est visible. Cette couche recouverte d'une fine lanoline (huile de laine) confère aux fibres un caractère hydrofuge. C'est le facteur qui rend difficile pour les fibres d'absorber l'eau en premier lieu. Les propriétés d'échange d'humidité et de chaleur sont proches de la laine. Cependant La valeur d'humidité commerciale de la fibre de mohair est de 13 %., est relativement faible par rapport à la fibre de laine. Les fibres de mohair sont des fibres résistantes à la chaleur et à haute isolation phonique. Par conséquent, ils sont idéaux pour une utilisation textile dans les lieux publics (théâtres, halls d'hôtels, bureaux, etc.). De plus, il possède des propriétés isolantes efficaces comme garder la chaleur à l'intérieur par temps froid et agir comme une barrière contre la pénétration de l'air chaud en été.En outre, la tendance au feutrage des fibres de mohair est très faible. L'efficacité est l'expression en % de la quantité de peluches propres qu'une certaine quantité de peluches sales donnera dans des conditions standard acceptées après le lavage et le nettoyage de tous les corps étrangers. Comme chez le mouton, des facteurs internes provenant de l'organisme de l'animal et des facteurs externes tels que la poussière, la terre, les engrais et les matières végétales ajoutés à la chemise en mohair de l'extérieur pendant la croissance du mohair ont un effet sur le rendement en mohair chez la chèvre angora. . L'efficacité dans le mohair est à un niveau très élevé, en particulier dans les polaires fines, et varie entre 60 et 90 %. L'âge de l'animal n'a pas d'effet significatif sur le rendement en mohair.En raison des similitudes dans la structure chimique et les propriétés des fibres de laine et de mohair, des traitements antimites chimiques peuvent également être appliqués au mohair lorsque cela est nécessaire (tapis et tissus d'ameublement, etc. ) 33 et 1.9 % sont 23 % et 5.9 % pour le tricot.

PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES FIBRES DE CHÈVRE MORO

En termes de structure chimique, la fibre de mohair n'est pas différente de la toison. Comme la laine et d'autres cornes et ongles d'origine épidermique, le mohair est composé d'une protéine dans la structure de la kératine. Dans sa composition;

50% Carbone

21% d'oxygène

18% d'azote

7% Hydrogène

3% Soufre

Il y a 1% de cendres (matériau minéral).

Le soufre contenu dans le mohair est dans des proportions différentes selon les conditions de la région où la chèvre Angora est élevée. Le taux élevé de cortex dans les fibres de mohair rend ces fibres plus sensibles à certains produits chimiques que la laine. Par conséquent, il ne faut pas oublier que la température et le facteur temps jouent un rôle important dans les fibres de mohair traitées avec des substances chimiques. En fait, il convient d'être plus prudent dans les processus exécutés à l'aide de substances chimiques telles que le lavage, la teinture, le blanchiment et la carbonisation. Cette caractéristique de la couche de cortex du mohair fournit également une bonne teinture et des couleurs vives. Lors de l'examen des propriétés chimiques des fibres de mohair, il convient de noter que les rayons du soleil sont nocifs pour ces fibres. Comme chez le mouton, si le mohair est exposé longtemps aux rayons du soleil sur le dos de l'animal avant la tonte, la capacité de teinture des fibres de mohair est perdue, et les propriétés de résistance et de souplesse des fibres de mohair diminuent. La diffusion de l'huile sur la couche de cuticule des fibres assure que les fibres sont en contact étroit les unes avec les autres sans s'emmêler. Si la quantité d'huile dans le mohair est inférieure à la normale, puisque la protection des boucles contre les facteurs externes diminuera, des propriétés importantes telles que les couleurs, la luminosité et la douceur des fibres de mohair diminuent et donc la valeur du mohair diminue. Par rapport à la laine, les fibres de mohair contiennent moins d'huile, la quantité est d'environ 15 à 4 %. D'autre part, comme il est plus difficile d'éliminer 6 gramme d'huile de la peluche lors du lavage de la laine que de la laine, il convient d'utiliser une plus grande quantité de produit de lavage lors du lavage des fibres de mohair. De plus, il est recommandé d'utiliser moins (ou non) soude pendant le lavage de la laine, car les fibres de mohair sont plus sensibles aux alcalis que la laine. Des caractéristiques telles que la forme et la couleur de la quantité d'huile qu'elles contiennent jouent un rôle majeur dans la classification et l'évaluation du mohair turc. Parce que cette huile affecte à la fois la coloration et le nettoyage des peluches. L'huile, qui ne se nettoie pas facilement lors du lavage et qui reste sur les fibres, réduit la valeur des peluches. Selon les couleurs des huiles trouvées dans le mohair; On l'appelle huile blanche, jaune, brune et rougeâtre.

Parmi eux:

1. La graisse blanche est la plus souhaitable car elle peut être facilement éliminée par lavage, car elle montre la couleur de la peluche blanche.

2. L'huile jaune montre la couleur de la peluche jaunâtre, mais cela est également considéré comme acceptable car il peut être lavé facilement.

3. L'huile brune montre la couleur de la peluche brun sale et n'est pas facile à laver. Par conséquent, il n'est pas considéré comme acceptable.

4. L'huile rougeâtre montre la couleur des fibres en rouge. Ce n'est pas acceptable car il est collant, difficile à laver et à nettoyer.

Bien que les fibres de mohair, qui sont définies comme des fibres de luxe, aient une structure similaire à la fibre de laine en général, elles sont différentes en ce sens qu'elles sont beaucoup plus fines et beaucoup moins frisées. Par conséquent, ils sont plus brillants et plus doux que la laine.

Lorsqu'elle est considérée comme une forme en coupe transversale, la fibre de mohair se présente sous une forme plus proche du cercle que la laine. Les flocons sur la surface extérieure de la fibre sont plus fins et plus plats et lisses. Alors qu'il y a 100 à 5 flocons de 6 microns à la surface de la fibre de mohair, il y a environ 11 flocons dans la laine. Par conséquent, la surface de la fibre a un aspect plus lisse en mohair. En conséquence, cette caractéristique permet à la fibre de mohair de mieux refléter la lumière et d'obtenir un éclat soyeux unique. De plus, les écailles en fibre de mohair sont plus douces et plus lisses que les écailles en fibre de laine. En conséquence, cette caractéristique rend le tissu relativement ouvert, car les fils de mohair ne s'entrelacent pas autant que les fils de laine lors du tissage. Pour cette raison, les tissus de costume contenant de la fibre de mohair sont préférés aux tissus de laine dans les climats humides, en particulier au Japon. De plus, les fibres de mohair sont également connues pour être très durables en raison du fait que la couche de cortex occupe beaucoup d'espace en raison de l'absence de canaux centraux autres que les poils de kemp dans ces fibres.

ZONES D'UTILISATION DE MONOROW

1-Dans la production de tissu dans la production de vêtements

2- Dans la production de feutres et de chapeaux fedora en laine à fibres courtes

3-Tissage de gants, chaussettes, bonnets, châles et couvre-chefs

4- Les tapis et couvertures sont fabriqués à partir de fils obtenus à partir de mohair épais.

5-Utilisé dans l'industrie des tissus d'ameublement et des tricots.

6- Il est utilisé dans la fabrication de souvenirs.

7-Il est utilisé dans la fabrication de chaussures et de pantoufles.

8- Il est utilisé dans les rouleaux à peinture et les tampons.

9-Utilisé dans les perruques et les jouets pour enfants.

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.

Le système d'extraction de solution a remporté plus de succès commercial et a "tiré de la fonte" Il est convoqué. Ce système a été développé par l'Université de Groningen et plus tard breveté par DNS.

Pour obtenir une fibre PE à module ultra-élevé, un ultra-draînage est nécessaire. L'ultra-gravité brise les cristaux enroulés et forme ensuite une microfibrille à longue chaîne.

Les filaments PE à haut module et étirés à la même température ont une structure appelée « shish kebab ». Cette structure est corrigée par point shooting. Cependant, une température très élevée est nécessaire pour le processus de rectification. De plus, l'étirage des matériaux depuis le début à des températures élevées (à des vitesses relativement élevées) transforme la structure du shish kebab en fibrilles lisses.

Vous trouverez ci-dessous les facteurs les plus importants pour le succès commercial des fibres PE.

• Haute résistance spécifique et module spécifique avec une énergie de rupture élevée
• faible gravité spécifique
• Très bonne résistance au frottement
• Excellente résistance électrique et chimique
• Bonne résistance aux UV
• Faible déshumidification

Les fibres PE haute performance ont une résistance élevée et un faible allongement.

La longueur de pause avec sa propre longueur est de 280 km.

Les propriétés de la fibre PE à module ultra élevé (UHMPE) ne dépendent pas de la quantité d'orientation. Tout écart dans les conditions de cristallisation entraîne des modifications des propriétés mécaniques de l'UHMPE2. La résistance de la fibre PE Gel-spun atteint des valeurs telles que 30 g/denier. Les propriétés de haute résistance et de module peuvent être augmentées par la méthode de rayonnement électronique.

Dans les fibres PE obtenues par la méthode de filature de gel, les propriétés de résistance peuvent être modifiées en utilisant divers rapports d'étirage. L'homogénéité de la résistance est très bien assurée à des rapports d'étirage supérieurs à 30.

La résistance des fibres étirées à l'état fondu dépend de la concentration de défauts et du diamètre du filament. Les gel-spuns se comportent très différemment à cet égard. La résistance des fibres PE dépend de la distribution des régions irrégulières plutôt que des régions cristallines. La résistance des fibres PE de haut poids moléculaire à ultra ou haute résistance varie avec le diamètre du filament et le rapport du comonomère de propylène. Cette structure n'est pas conforme au comportement de fibre standard du module de Young.

Les fibres PE à haut module ont une structure chimique et cristalline résistante aux diverses influences extérieures. Sa résistance à l'eau de mer ne pose aucun problème fonctionnel.

En plus d'un haut module, les fibres PE ont une haute résistance à l'abrasion

.

Les fibres hautes performances ont aussi leurs limites. Le PE a un point de fusion très bas et une mauvaise adhérence à diverses matrices. Par conséquent, il est difficile à utiliser dans les composites. Avec un traitement de surface spécial, la surface de la fibre peut être rendue collante.

Certains domaines d'utilisation du PE sont indiqués ci-dessous.

• voiles de bateau
• cordes de bateau
• Vêtements de protection
• Composites (équipements sportifs, appareils à pression, quille et armures diverses)
• Contreventement en béton
• filets de pêche
• Vaccins médicaux

Légèreté, haute résistance et faible fluage sont les principales raisons de l'utilisation de fibres PE dans les voiles de navires. Une bonne combinaison empêche les voiles de se déformer pendant l'utilisation. Une très bonne corde de navire est obtenue si légèreté, haute résistance, très bonne résistance au frottement et faibles propriétés d'absorption d'humidité sont fournies ensemble.

Le meilleur marché pour les fibres PE aux États-Unis est celui des cordages de navires. Les filets de pêche sont également une industrie en pleine croissance. Le dyneema est le chalut le plus répandu. L'Islande est le plus grand producteur de filets de pêche en PE au monde. Les fibres PE sont utilisées dans les quilles de bateaux en combinant longue résistance, haute dureté, légèreté et bonne flexibilité. Le PE a également une très bonne résistance aux chocs et les propriétés de résistance aux chocs sont améliorées en produisant des composites avec des fibres de verre et de carbone.

Une grande variété de casques et de casques en composites PE sont utilisés par les alpinistes et les mineurs. En termes de résistance aux chocs, seul le verre E peut être présenté comme une alternative à la fibre PE à haut module. D'autres utilisations intéressantes du PE sont les blocs moteurs de fusée et les récipients sous pression. Le facteur de performance d'éclatement du PE sous pression est supérieur d'environ 45 % à celui des aramides.

La fibre PE est également utilisée dans la protection contre les coupures, les points de suture et les impacts balistiques.

Les fibres PE à haut module ont une bien meilleure résistance que les fibres d'aramide et de verre. Un gilet pare-balles en PE est 60% plus léger et beaucoup plus confortable qu'un gilet en acier avec la même valeur de protection. Les fibres PE se sont également avérées très appropriées pour les travaux à risque et les applications sportives. Avec UHMPE, des produits tels que des gants de protection, des vêtements d'escrime sont fabriqués.

Une combinaison de protection en fibre PE ne peut pas être percée jusqu'à une force d'environ 1000 N. Avec son facteur de puissance et son coefficient diélectrique faibles, les fibres PE dévient très peu les signaux et ont donc une fonction de blindage radar. Il existe également diverses applications dans le domaine des géotextiles. Les filets en PE sont utilisés comme anti-érosion.

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)

Il existe généralement deux groupes dans les compositions Alumine/Silicate d'Alumine.

Le premier groupe est résistant jusqu'à 1260 OC et contient 40-50% d'alumine. En apportant des modifications mineures à la structure chimique de ce groupe, sa force peut être augmentée jusqu'à 1400 OC. Le deuxième groupe a une morphologie cristalline différente et contient environ 70 % d'alumine. Ce groupe de fibres peut résister jusqu'à 1600 OC et a eu plus de succès sur le plan commercial.

La synthèse des fibres d'alumine est réalisée avec le précurseur Aluminium CHELAT sans aucun ajout de polymère. L'alumine alpha est obtenue par extraction à l'état fondu du précurseur. Cette structure présente une granulométrie uniforme et constante après un traitement thermique à 1300 degrés Celsius. Après ce processus, les fibres ont une structure moléculaire sous forme de zircone tétragonale.

Dans un brevet nouvellement obtenu par Sumitomo, de l'eau est mélangée dans la structure en aluminium. polyanoxane (PAO) est obtenu et cette structure est étirée à 28 OC à 35% d'humidité relative pour obtenir la structure précurseur. Les fils de filaments à base de carbure de silicium ont été développés par Yajima et al et introduits sur le marché par Nippon Carbon sous le nom de Nicalon en 1981.

Les caractéristiques les plus importantes des fibres céramiques sont leur haute résistance, leur haut module, leur isolation thermique et leur haute résistance aux effets thermiques et physiques. Les fibres céramiques présentent parfois une bonne résistance même au-dessus de 1800 OC et dans des opérations à long terme. Les fibres céramiques de petit diamètre présentent un intérêt en tant que matériaux de renfort en métal, en verre et en céramique.

Ils perdent leurs propriétés mécaniques dans des processus à long terme à des températures.

Les propriétés des composites de fibres céramiques dépendent de la relation entre les propriétés des fibres et de la matrice et les fibres. Les fibres à haut module sont généralement cassantes et ont de petits diamètres (10 à 20 mm). Ces propriétés rendent difficile le test des fibres sans dommage pour diverses propriétés.

Les composites de fibres céramiques à base d'alumine offrent une très bonne résistance à l'abrasion à haute température.

Dans les mesures de fibres céramiques de type alumine / zircone (PRD - 166), le module de Young a été trouvé à 380 Gpa et la résistance à la traction de 1.2 Gpa. Cette fibre perd immédiatement 1400 % de sa résistance à des températures supérieures à 35 °C. Cependant, il n'y a pas de perte de force dans les 100 heures suivantes. La fibre de carbure de silicium est normalement une fibre très fragile.

En raison de leurs performances mécaniques à haute température, des gaz fluides et de la résistance chimique, les fibres céramiques ont un large éventail d'utilisations.

1. Technologies composites nécessitant une résistance, une rigidité et une isolation thermique élevées
2. Isolation thermique à long terme
3. Filtration des gaz à haute température

Les fibres céramiques sont fréquemment utilisées comme matériaux de renforcement dans les industries aérospatiale et chimique. L'un des plus grands domaines d'utilisation est celui des constructions métalliques soumises à des contraintes à haute température. La technologie des moteurs peut être donnée à titre d'exemple. D'autres applications intéressantes sont les chambres de combustion, la stabilisation de surface, les fentes d'expansion et divers casques.

De nombreux composites légers en fibres céramiques offrent une résistance aux hautes températures.

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.

Classification des fibres de carbone

Par modules :

• Type à module ultra-élevé (UHM): Ce sont des fibres de carbone avec un module supérieur à 500 Gpa. Un exemple est le type P120 (820 Gpa) de Union Carbide. Cette fibre est basée sur le pitch mezphase.
• Type haut module (HM): Les fibres de carbone avec un module de 300 – 500 Gpa et un rapport résistance/module de 5 – 7 10-3 sont incluses dans ce groupe. Le modèle M50 basé sur PAN de Toray (500 Gpa) est un bon exemple de ce groupe.
• Module Intermédiaire (IM): Les fibres de carbone avec un module allant jusqu'à 300 Gpa et un rapport résistance / module d'environ 10-2 sont incluses dans ce groupe. Un exemple est le M30 basé sur PAN de Toray (294 Gpa).
• Bas module (LM): Les fibres de carbone avec un module inférieur à 100 Gpa entrent dans ce groupe. Ces fibres, qui ont une structure isotrope, ont généralement des propriétés de faible résistance.

Selon Force :

• Ultra Haute Résistance (UHS): Les fibres de carbone ayant une résistance supérieure à 5 Gpa et un rapport résistance/dureté de 2 – 3.10-2 sont comprises dans ce groupe. Un exemple est le modèle T1000 basé sur PAN de Toray (7.06 Gpa).
• Haute Résistance (HS): Les fibres de carbone d'une résistance supérieure à 3 Gpa et d'un rapport résistance/dureté de 1.5 – 2.10-2 sont comprises dans ce groupe. Le modèle AS-6 basé sur PAN d'Hercules (4.14 Gpa) est un exemple de ce groupe.

Selon les traitements thermiques finaux :

• Fibres de carbone avec une température de finition supérieure à 2000 OC : Les types à haut module sont inclus dans ce groupe.
• Fibres de carbone avec une température de finition d'environ 1500 OC : les types à haute résistance sont inclus dans ce groupe.
• Fibres de carbone avec une température de finition jusqu'à 1000 OC : Les types à faible module et résistance sont inclus dans ce groupe.

Les matériaux précurseurs les plus importants dans la production de fibres de carbone sont le polyacrylonitrile (PAN), les fibres cellulosiques (viscose - rayonne, coton) et des structures telles que le brai. De 1960 à 1980, une grande variété de brevets ont été obtenus aux USA sur différentes possibilités de production de fibres de carbone selon les précurseurs. Il est plus approprié de séparer les formes de production selon le type de fibre précurseur, comme expliqué ci-dessous.

Production de fibres de carbone à base de PAN

Les fibres de carbone de haute technologie d'aujourd'hui sont des polymères aromatiques avec une orientation moléculaire et une cristallinité souhaitables, souvent également contenant de l'azote. Les fibres de carbone à base de PAN ont reçu beaucoup plus d'attention commerciale que d'autres précurseurs. Il y a trois étapes principales dans la production de fibre de carbone à partir de PAN.

• Stabilisation oxydative à 200 – 300 OC.
• Carbonisation à 1000 OC (Elle peut aller jusqu'à 1500 OC.
• Graphitisation entre 1500 – 3000 OC selon le type de fibre.

Dans la première étape, le précurseur PAN est maintenu en tension et oxydé à 200 – 300 OC. Ce processus transforme le PAN en un composé annulaire non plastique. Watt et Johnson ont recommandé la plage de 150 à 400 OC pour ce processus. La formation de cette structure se déroule en deux étapes. Ces étapes sont la cyclisation et la déshydrogénation.

Au cours de ces deux étapes, la température est également progressivement augmentée. Il est recommandé d'attendre quelques heures pour que la stabilisation soit terminée. La raison de garder la fibre tendue est d'empêcher la fibre de se desserrer et de perdre son orientation pendant l'oxydation. La quantité d'allongement pendant l'étirement peut varier selon la méthode de production.

Un brevet récent préconise une stabilisation rapide des précurseurs PAN. Dans ce brevet, la première étape a lieu à la température à laquelle la plasticité maximale est obtenue du matériau (10 à 50 % de retrait). La deuxième étape a lieu à une tension de 0.01 à 0.2 g/denier et à 200 à 300 °C. La durée totale du traitement est de 15 à 60 minutes (durée dans une atmosphère d'oxygène).

Avec le processus oxydatif, les fibres gagnent en résistance aux processus à haute température. Après oxydation, les fibres sont carbonisées sans tension à des températures supérieures à 1000 °C. Au cours du processus de carbonisation, les structures non carbonées (CHN, NH3, H2) sont éliminées et une structure est obtenue qui représente environ la moitié du poids du PAN initial.

La carbonisation comprend deux étapes. La déazotation est effectuée entre 400 et 600 OC et l'élimination de l'azote se poursuit à 700 OC et atteint son niveau maximum à 900 OC. A 1300 OC, l'azote dans la fibre est à un niveau minimum.

Les fibres obtenues après carbonisation étaient presque exemptes de structures non carbonées et une structure de type graphite s'est formée. Avec des traitements thermiques supérieurs à 2500 OC (graphitisation), l'orientation et la cristallinité sont augmentées dans le sens de l'axe de la fibre.

Production de fibres de carbone à base de rayonne

Il y a trois étapes dans la production de fibre de carbone à partir de rayonne.

• Stabilisation (25 – 400 OC)
• Carbonisation (400 – 700 OC)
• Graphitisation (700 – 2700 OC)

La stabilisation est essentiellement un processus d'oxydation et se compose à nouveau de trois étapes.

• Décharge physique de l'eau (25 – 150 OC)
• Déshydratation de la structure cellulosique (150 – 240 OC)
• Rupture basique des liaisons circulaires, formation de liaisons C - C au lieu de liaisons éther C - O et aromatisation (240 - 400 OC)

Production de fibres de carbone à base de brai mésophase

Si la nature thermodynamique d'un mélange d'hydrocarbures est connue, il peut y avoir des possibilités de produire une variété de fibres de carbone. La production de fibre de carbone à partir de certains composants du brai s'inscrit également dans le cadre de cette logique. Il est possible de préparer le brai pour la production de fibres de carbone avec un système solvant approprié. Les brais aromatiques de haut poids moléculaire sont généralement de nature anisotrope. À ceux-là mésophase est appelé. Après l'attraction, les molécules de mésophase sont orientées et rendues parallèles à l'axe de la fibre et une structure thermodynamiquement saine est obtenue. Avant transformation proprement dite, le brai devient la fibre à étirer. Les processus généraux de cette production sont les suivants, respectivement.

• Pitch commercial => Polymérisation en mésophase
• Faire fondre le tir
• Stabilisation dans l'air
• carbonisation
• graphitisation

Le précurseur de brai se transforme en brai mésophase par traitement thermique à 350 °C. Cette structure comprend à la fois des structures isotropes et anisotropes. Après extraction, la partie isotrope devient injectable à une température inférieure au point de ramollissement. Après cela, la fibre subit une carbonisation à 1000 OC. L'avantage de cette méthode est qu'aucun étirage n'est nécessaire lors des phases de stabilisation et de graphitisation.

La structure de la fibre de carbone a été révélée par des méthodes de rayons X et de microscopie électronique. Contrairement au graphite, la fibre de carbone n'a pas de structure tridimensionnelle régulière. En général, la haute résistance de la fibre PAN signifie que la fibre de carbone à produire doit également être durable. La résistance du précurseur PAN diminue considérablement au cours de la première étape du processus d'oxydation, et le taux d'allongement augmente d'abord puis diminue. L'orientation augmente significativement avec l'augmentation de la température de traitement thermique lors de la carbonisation. Après carbonisation, il y a une augmentation importante du module d'Young de la fibre. Les structures de coque et de noyau de la fibre ont également une grande influence sur les propriétés de résistance. Si une stabilisation modérée est appliquée, le module et la résistance augmentent significativement avec la carbonisation sous tension. Dans une fibre à haut module, les cristaux doivent être disposés en couches dans le sens de la fibre.

Les domaines d'utilisation généraux de la fibre de carbone sont les suivants.

• Industrie aéronautique et spatiale
• automobile
• Équipement sportif
• La navigation
• Applications d'ingénierie générale

Les principales raisons de l'utilisation des fibres de carbone dans l'industrie aérospatiale sont les suivantes.

• Compte tenu du poids, la résistance spécifique des fibres de carbone est environ sept fois supérieure à celle des métaux et leur résistance à la rupture est environ 5 fois supérieure.
• Leur tendance à se dilater avec la température est très faible.
• Il a une meilleure résistance à la fatigue que l'acier et l'aluminium.
• Ils sont très avantageux en termes de rapport performance/coût.

Avec une résistance et une rigidité appropriées, les fibres de carbone deviennent un matériau indispensable pour les industries aérospatiale et aéronautique. Les pièces fabriquées avec des fibres de carbone sont environ 30 % plus légères que les pièces fabriquées avec des métaux de substitution.

Les principaux avantages des fibres de carbone sont leur rigidité et leur tendance à la non-expansion. De plus, les composites en fibre de carbone peuvent être utilisés comme de très bons éléments d'isolation thermique. Un exemple de telles applications est l'isolement des sections d'allumage des avions et des navettes spatiales.

Dans l'industrie du sport, les fibres de carbone ont une large gamme d'applications telles que les raquettes de tennis, les crosses de hockey, les skis, les cannes à pêche, les voitures de course, les vélos, les moteurs de course. Le plus grand gain dans ces applications est la force et la légèreté.

La résistance chimique des fibres de carbone est également à un bon niveau. Cela confère à la fibre une bonne résistance à la corrosion. Par conséquent, les fibres de carbone sont également utilisées dans la construction de réservoirs de produits chimiques et de carburant.

La compatibilité biologique des fibres de carbone est meilleure que tout autre matériau. Les fibres de carbone sont hautement compatibles avec les tissus mous, le sang et les os. Par conséquent, les composites de carbone sont utilisés dans les prothèses et les greffes osseuses.