Fibres aramides pour matériaux composites

1. Présentation générale des fibres aramides

1.1 Terminologie et structures chimiques

1.2 Fabrication des fibres para-aramides

1.3 Production du papier méta-aramide pour structures en nid-d’abeilles

1.4 Propriétés générales des fibres para- et méta-aramides

2. Fibres para-aramides de haut module pour matériaux composites

2.1 Propriétés mécaniques des fibres para-aramides

2.2 Propriétés des composites à base de fibres aramides et de résines époxydes

2.3 Propriétés des composites hybrides

3. Spécificité des fibres aramides

3.1 Action des rayons ultraviolets

3.2 Reprise d’humidité et résistance à l’eau

3.3 Dilatation thermique

3.4 Découpage et usinage des composites

4. Présentations industrielles des fils et renforts textiles

5. Domaines d’applications des composites à renforts para-aramides

5.1 Industrie aéronautique

5.2 Industrie de l’armement et réservoirs sous pression

5.3 Construction navale

5.4 Articles de sport

6. Fibres méta-aramides pour structures en nid-d’abeilles

6.1 Du papier méta-aramide au nid-d’abeilles (nida)

6.2 Fabrication et propriétés des composites sandwiches

6.3 Applications du nida

La fibre méta-aramide la plus connue est le Nomex ®, commercialisée en 1961 par DuPont de Nemours. L’autre fibre méta-aramide, commercialisée sous le nom de Teijin Conex ® , est produite par Teijin (Japon).

Synthétisée en 1965 par S. Kwolek chez DuPont de Nemours aux États-Unis, la fibre para-aramide a été commercialisée sous la marque déposée Kevlar ® . Depuis le début des années 80, la société néerlandaise Akzo produit et commercialise une fibre para-aramide sous le nom de Twaron Ò , dont les caractéristiques sont similaires à celles du Kevlar .

La fibre Technora ® de Teijin (Japon) entre dans la désignation para-aramide et correspond à un polyamide aromatique modifié.

À cause de leur structure macromoléculaire différente, les fibres méta-aramides ont une résistance en traction plus faible que les fibres para-aramides. En revanche, elles sont thermiquement et chimiquement plus stables et sont très prisées dans les applications concernant la protection (vêtements, filtres industriels) pour leur résistance au feu et aux agents chimiques. Sous forme de papier, elles sont très utilisées pour l’isolation électrique et la fabrication de nids-d’abeilles , âmes pour composites sandwiches (§ 6. ).

Les fibres para-aramides, du fait de leur degré élevé d’orientation lors du procédé de filage, possèdent une résistance élevée en traction et une faible densité . Ces caractéristiques parmi d’autres ont permis aux ingénieurs de les utiliser dans de très nombreux domaines d’applications :

Sous forme de fibres courtes, les fibres para-aramides sont utilisées pour la fabrication de gants et vêtements de protection. Sous forme de pulpe , elles ont remplacé la fibre d’amiante dans les applications où de bonnes résistances à la chaleur et à l’abrasion sont requises : disques d’embrayage, plaquettes de freins et joints.

Plus récemment, les fibres para-aramides sous forme de fibres courtes ont servi de renfort dans les matières thermoplastiques injectables pour leur conférer une meilleure résistance à l’abrasion.

Le présent article est consacré aux applications des fibres aramides dans les matériaux composites , qui représentent environ 5 % de la consommation totale de ces fibres.