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.
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