Qu’est-ce que la fibre inorganique ?
Les fibres inorganiques sont un type de fibres synthétiques, c’est-à-dire des fibres inorganiques fabriquées par l’homme.
Parmi les exemples de fibres inorganiques, on peut citer les fibres de verre, les fibres métalliques, les fibres de carbone, les fibres de roche etc.
Les fibres de verre sont des matériaux incombustibles dotés d’excellentes propriétés d’isolation thermique et électrique. Les fibres de verre sont largement utilisées dans de nombreux plastiques renforcés. Les fibres métalliques sont utilisées depuis longtemps à des fins décoratives, comme les fils d’or et d’argent. Aujourd’hui, les fils métalliques sont produits à partir d’acier inoxydable, d’aluminium, de fer, de nickel et de cuivre. Les fibres de carbone sont fabriquées par frittage et carbonisation de l’acrylique et d’autres fibres. Les fibres de carbone ont une excellente résistance aux chocs thermiques, sont plus légères que l’aluminium et plus résistantes que le fer.
Utilisations des fibres inorganiques
En général, les fibres inorganiques ont une excellente résistance à la chaleur et sont largement utilisées pour l’isolation thermique et acoustique. Par exemple, les fibres de verre sont utilisées dans les casques, les cannes à pêche et les planches de ski. Les feuilles contenant des fibres de verre peuvent également être utilisées pour les revêtements de sol, l’isolation et les matériaux de construction.
Les fibres métalliques peuvent être utilisées dans des secteurs spéciaux tels que les matériaux composites, les matériaux de renforcement, les matériaux de filtration et l’élimination de l’électricité statique. Parmi les autres applications, on peut citer les câbles de téléphérique, les fils utilisés dans les grues de construction et les fils de cuivre utilisés pour la transmission d’énergie.
Les fuselages d’avions et les carrosseries de voitures sont d’autres utilisations des fibres de carbone. Sa résistance électrique et sa conductivité thermique sont proches de celles des métaux et son coefficient de dilatation thermique est faible. Ces caractéristiques sont utilisées dans des applications telles que le blindage électromagnétique, les électrodes et les structures résistantes à la chaleur.
Principe des fibres inorganiques
Les fibres inorganiques ont une résistance élevée. Par exemple, les fibres de verre ont une résistance de 3,5 à 4,6 GPa. Les fibres para-aramides, connues sous le nom de fibres à haute résistance, ont une résistance de 2,4 à 3,4 GPa, les fibres inorganiques les dépassant en résistance. Les fibres à très haute résistance sont appelées super fibres, et la plupart des fibres inorganiques en font partie.
Les fibres inorganiques présentent une résistance élevée à la chaleur, en particulier les fibres céramiques dont le point de fusion est supérieur à 2 000 °C. Les fibres synthétiques organiques à haute performance ont des points de fusion allant jusqu’à 600°C, tandis que les fibres céramiques peuvent résister à des températures plus élevées. Les fibres inorganiques sont également très durables et donc moins susceptibles de se détériorer. Elles sont souvent utilisées dans le secteur des matériaux industriels où la solidité et la résistance à la chaleur sont requises.
Types de fibres inorganiques
Les fibres inorganiques sont classées en “fibres amorphes”, telles que les fibres de verre et la laine de roche, en “fibres polycristallines”, qui comprennent les fibres de carbone et d’alumine, et en “fibres monocristallines”, telles que les fibres de wollastonite et de titanate de potassium. Les fibres amorphes ne présentent pas de joints de grains et sont très résistantes, même si leur module d’élasticité est faible. Les fibres polycristallines sont des agrégats de petits cristaux et présentent une excellente résistance à la chaleur. Les fibres monocristallines sont des fibres fines qui présentent une résistance extrêmement élevée.
En plus des substances inorganiques fabriquées par l’homme, les fibres naturelles contiennent également des substances inorganiques. L’amiante est une substance inorganique fibreuse qui ne contient pas d’hydrocarbures. Lorsqu’elle est inhalée par le corps humain, elle peut être à l’origine de cancer du poumon, ce qui en fait un problème social majeur. Pourtant l’amiante, une fibre naturelle, n’est pas classée comme une fibre inorganique et est souvent classée comme une fibre minérale.
Comment choisir les fibres inorganiques ?
Les fibres de verre sont généralement classées en fibres courtes (laine de verre) et longues (fibre de verre), et sont largement utilisées en fonction de leurs propriétés respectives. Les fibres courtes sont des fibres de verre fabriquées à partir de verre fondu chauffé puis soufflé dans une fibre semblable à du coton par la force centrifuge. Les fibres longues sont fabriquées en enroulant du verre fondu sur une bobineuse à grande vitesse pour former de longs fils.
Les fibres de carbone à base de PAN sont produites par combustion à des températures supérieures à 1 000 °C. Lorsqu’elles sont brûlées à des températures supérieures à 2 000 °C, le produit a un module d’élasticité plus élevé et est également appelé fibres de graphite. Les fibres de carbone à base de brai sont classées en fibres de carbone isotropes et en fibres de carbone à haute performance. Les fibres de carbone isotropes ont de faibles propriétés mécaniques, tandis que les fibres de carbone à haute performance ont des propriétés mécaniques élevées et un module d’élasticité élevé.