Les fibres aramides expliquées : propriétés, structure de tissage et contrôles d'approvisionnement pour les acheteurs de tissus

Un seul filament de para-aramide de 12 microns supporte environ cinq fois la charge de rupture d'un fil d'acier du même diamètre, soit environ un cinquième de son poids. Ce rapport explique pourquoi les fibres d'aramide se trouvent à l'intérieur des câbles des pneus, des gants résistants aux coupures, des coquilles de pompiers, des stratifiés de coque et des sacs filtrants industriels. Dans le sourcing de tissus, l’aramide est rarement acheté au mètre. Elle est achetée en fonction d'un mode de défaillance, qu'il s'agisse de fusion-goutte, de coupure, de flamme, de fatigue ou d'allongement, et faire correspondre la fibre à ce mode de défaillance compte bien plus que de comparer le prix au kilogramme.

Que sont réellement les fibres d’aramide

Les fibres aramides sont des polyamides synthétiques dans lesquels au moins 85 pour cent des liaisons amide se fixent directement à deux cycles aromatiques. Cette colonne vertébrale rigide en forme de tige est ce qui les différencie du nylon. Les anneaux aromatiques résistent à la rotation, de sorte que la chaîne polymère reste presque droite, se tasse étroitement et produit un filament à haute résistance à la traction, à module élevé et à un point de décomposition bien supérieur à la plage de fusion des thermoplastiques ordinaires.

Deux branches structurelles sont importantes sur le plan commercial. Le para-aramide, connu chimiquement sous le nom de PPTA, est filé à partir d'une solution cristalline liquide de sorte que les chaînes moléculaires s'alignent presque parfaitement le long de l'axe des fibres. Le méta-aramide, ou MPIA, est filé à partir d'une solution conventionnelle et conserve une chaîne en zigzag pliée. Cette seule différence dans la géométrie de la chaîne explique presque tous les chiffres figurant sur les fiches techniques des deux fibres, et c'est pourquoi les deux ne se substituent presque jamais dans un produit qualifié.

Les deux fibres partagent un comportement qui détermine la plupart des décisions d’achat : elles ne fondent pas. Chauffés au-delà de leur limite de service, les tissus en aramide se carbonisent et forment une couche de charbon à la surface plutôt que de couler. Dans les vêtements de protection, cette distinction est tout l'intérêt, car une fibre fondante se lie à la peau et approfondit la brûlure. Les deux résistent également à la plupart des solvants organiques, des carburants et des lubrifiants, bien que les acides et bases forts les attaquent. Le para-aramide est particulièrement sensible à la lumière ultraviolette, c'est pourquoi les produits extérieurs en aramide sont généralement enduits, laminés ou enveloppés.

Para-aramidee versus méta-aramide

Le choix entre le para-aramide et le méta-aramide dépend de la question de savoir si une application nécessite une résistance mécanique ou une résistance inhérente aux flammes, et très peu d'applications ont besoin des deux à la fois. Partez du mode de défaillance et la sélection des fibres s’installe généralement d’elle-même.

Si vous spécifiez des vêtements de protection, commencez par du méta-aramide et passez à un mélange de para-aramide uniquement lorsque la résistance aux coupures ou à l'abrasion est le facteur limitant. Si vous renforcez du caoutchouc, de la résine ou des câbles, le para-aramide est le seul point de départ judicieux. Mélanger les deux est possible et cela se produit dans les vêtements de travail, mais chaque pourcentage supplémentaire de para-aramide augmente considérablement les coûts tout en contribuant très peu à la résistance aux flammes.

L'aramide ne fond pas, il carbonise. Presque toutes les spécifications, méthodes de test et certifications de cette catégorie remontent à cette propriété.

Comment la fibre aramide devient du tissu

L'aramide arrive à l'usine sous forme de fil à filaments continus ou de filé discontinu, et la structure tissée a autant d'influence sur les performances finies que la fibre elle-même. Le fil de filament entre dans la fabrication de renforts structurels, de cordes et de câbles pour pneus, où un filament cassé ne peut pas glisser. Le filé discontinu produit le toucher le plus doux utilisé dans les gants, les vêtements ignifuges et les tissus mélangés, et le méta-aramide est fréquemment mélangé avec du coton, de la viscose ou du modacrylique pour réduire le coût unitaire tout en conservant la résistance inhérente aux flammes.

La conception du tissage décide ensuite de ce que le tissu fera réellement sur le sol.

• Armure toile offre la densité d'entrelacement la plus élevée, ce qui lui confère la meilleure résistance aux coupures et à l'abrasion, au prix d'une main plus rigide.
• Sergé est plus doux et plus drapable avec une bonne résistance à la déchirure, c'est pourquoi il domine les coques ignifuges des vêtements de travail.
• Satiné offre une surface lisse qui supporte bien le revêtement et le laminage, et est souvent utilisé comme tissu de base pour les stratifiés techniques.
• Structures tricotées et éponge manipuler les gants et la couche de confort portée à même la peau.

C'est dans la finition que la plupart des projets rencontrent des difficultés. L'aramide est vraiment difficile à teindre. La structure aromatique étroitement tassée résiste aux colorants solubles dans l'eau, de sorte que la fibre est soit teinte en solution, avec un pigment ajouté directement dans la pâte à filer, soit teinte à haute température et pression avec des supports et des systèmes dispersés ou cationiques spécialement formulés. Faire correspondre la chimie des colorants au type de fibre est l’une des causes les plus courantes de rejets de lots d’aramide.

Les finitions appliquées après teinture, notamment les déperlances, les boosters ignifuges, les revêtements et les traitements antistatiques, doivent également être compatibles avec la fibre. Les revêtements se lient mécaniquement à une surface en aramide plutôt que chimiquement, de sorte que l'énergie de surface et le prétraitement sont plus importants ici que sur le coton.

Où la fibre aramide gagne son prix

Les fibres aramides apparaissent partout où une défaillance a de graves conséquences et où aucun substitut économique ne franchit la même barre de performances. La liste des applications est courte parce que la fibre est chère, et longue parce que dans chaque cas l'alternative est plus lourde, plus épaisse ou tout simplement dangereuse.

• Protection des personnes couvre les gants résistants aux coupures, les vêtements de travail ignifuges, les coquilles de participation des pompiers, les tissus militaires et policiers et les combinaisons de vol.
• Transports s'appuie sur l'aramide pour le câble des pneus, le renforcement des plaquettes de frein, le renforcement des ceintures et des tuyaux et la sangle du harnais de sécurité.
• Industrie l'utilise dans les sacs filtrants à haute température, les bandes transporteuses, les cordes et les lignes d'amarrage, les joints et les joints.
• Composites et structures comprennent les coques de bateaux, les panneaux intérieurs d'avions, les composants d'énergie éolienne, les articles de sport et les tissus de renforcement structurel pour les bâtiments.
• Électrique et optique les applications utilisent l'aramide comme élément de renforcement dans les câbles optiques et les assemblages de câbles spéciaux.

L'aramide gagne rarement uniquement grâce à sa force. Il gagne car il conserve ses dimensions et sa forme à des températures où le polyester est depuis longtemps devenu liquide.

Dans les médias filtrants tissés, le tissu aramide absorbe les chocs mécaniques répétés d'un cycle de nettoyage à jet pulsé sans glisser comme le font les fibres homopolymères, c'est pourquoi il résiste dans les usines de transformation du ciment, de l'asphalte et des métaux. Tissus tissés utilisés dans les filtres et écrans industriels dépendent exactement de cette combinaison de stabilité dimensionnelle et de tolérance à la chaleur.

Quand l'aramide est sur-spécifié

L'aramide n'est pas un bon choix lorsque la résistance aux flammes dont une application a besoin peut être assurée par une finition plutôt que par la fibre elle-même. L'aramide coûte plusieurs fois ce que coûte le coton, est plus difficile à teindre et à finir, et ne peut souvent pas être adouci avec un équipement standard.

Pour les programmes de vêtements qui n'ont pas réellement besoin d'aramide, les tissus teints en coton mélangé tels que le coton modal, le coton viscose et le coton Tencel offrent un toucher, un drapé et une possibilité de teinture solides à une fraction du coût unitaire. Une usine exécutant la teinture et la finition dans une seule chaîne peut généralement proposer une construction comparable plus rapidement qu'un fournisseur spécialisé en aramide, et la gamme de nuances est beaucoup plus large.

Tissus teints en coton mélangé pour les programmes vestimentaires Explorez les tissus teints en mélange de coton, notamment les options Tencel, modal et rayonne-coton, pour les programmes de vêtements nécessitant un toucher, un drapé et une possibilité de teinture. Voir le produit →

Du côté industriel, le tissu teint enduit de coton confère une résistance à l'abrasion et un caractère hydrofuge à une base tissée, qui couvre une grande partie du même terrain qu'un tissu aromatique à un coût au mètre bien inférieur.

Tissus teints enduits et tissus enduits de coton Voir le tissu teint enduit, y compris l'enduit en sergé de coton GS3170, pour les utilisations textiles fonctionnelles nécessitant des propriétés imperméables, résistantes à l'huile ou aux UV. Voir le produit →

Que confirmer avant d'acheter

L’approvisionnement en tissus aramide vit ou meurt sur une courte liste de paramètres, et aucun d’entre eux ne peut être confirmé à partir d’une seule fiche de spécifications générales. Parcourez-les dans l’ordre.

1. Définissez d'abord le mode de défaillance. Notez ce que le tissu doit survivre, qu'il s'agisse d'une exposition aux flammes, d'un risque de coupure, d'un cycle de fatigue ou d'une durée de vie aux UV, avant d'examiner une fibre.
2. Confirmez le type de fibre et le rapport de mélange. Le para-aramide et le méta-aramide ne sont pas interchangeables et un pourcentage indiqué comme approximatif ne constitue pas une spécification.
3. Verrouillez la construction. Confirmez le nombre de fils, le poids du gris, la largeur et le tissage. L'écart de performance entre l'aramide simple et l'aramide sergé de même poids est suffisamment large pour modifier le résultat d'un test.
4. Convenez de la voie de coloration. Choisissez entre une teinte masse, une teinte en pièce et une teinte en pièce avant l'échantillonnage, car chaque itinéraire comporte des tolérances différentes en matière de teinte et de rétrécissement.
5. Exiger des données sur l’état fini. Demandez la résistance, l’allongement, le retrait et l’inflammabilité mesurés après la finition finale, et non sur du grège ou sur un échantillon manuel de laboratoire.

Questions fréquemment posées

À quelle température la fibre aramide peut-elle résister ?

Le para-aramide commence à se décomposer à environ 500 °C et le méta-aramide à environ 400 °C. Aucune des deux fibres ne fond. Les deux se carbonisent, formant une couche de charbon qui isole le tissu derrière lui, c'est la raison pour laquelle l'aramide est spécifié pour les vêtements de protection où un polymère fondant se lierait à la peau et aggraverait bien une brûlure.

La fibre aramide peut-elle être teinte ?

Oui, mais c'est difficile. Les molécules de colorant ont du mal à pénétrer la structure aromatique hautement orientée, c'est pourquoi les producteurs s'appuient sur la teinture en solution, la teinture sur support à haute température ou sur des systèmes dispersés et cationiques formulés. La teinture en solution est la voie habituelle pour les couleurs à volume élevé, car le pigment entre dans la pâte à filer et la solidité des couleurs est bien meilleure. Confirmez toujours la correspondance entre le colorant et la fibre avec une immersion en laboratoire avant de vous engager dans le vrac.

Pourquoi l'aramide se dégrade-t-il à l'extérieur ?

Les polyamides aromatiques sont sensibles à la lumière ultraviolette. Une exposition prolongée au soleil détruit la surface extérieure de la fibre et sa résistance diminue avec elle. Les revêtements, les films, l'emballage et le laminage ralentissent tous la perte. Si un programme implique une exposition extérieure à long terme, spécifiez des tests de résistance résiduelle après une altération accélérée plutôt que de vous fier aux chiffres de référence du laboratoire.

La fibre aramide peut-elle être recyclée ?

Seulement avec difficulté. Les fibres thermoplastiques peuvent être fondues et regranulées, mais l'aramide ne fond pas. Le recyclage mécanique peut le couper en fibres courtes pour la pâte à papier, les matériaux de friction ou les charges non tissées, et le recyclage chimique reste à l'échelle pilote. Traitez les déchets d'aramide comme un flux de déclassement et budgétisez-les en conséquence.