L’aramide est une fibre synthétique renommée pour sa résistance mécanique exceptionnelle. Elle est notamment célèbre pour sa présence dans les gilets pare-balles, mais ses applications vont bien au-delà. De l’isolation thermique à la protection mécanique, cette fibre polyvalente joue un rôle clé dans divers secteurs industriels. Rare fibre technique recyclable aujourd’hui, découvrez l’origine et toutes les propriétés de la fibre d’aramide.
Qu’est-ce que la fibre d’aramide ?
Origine et développement de l’aramide
La fibre d’aramide a été mise au point par Stephanie L. Kwolek dans les années 50 et commercialisée sous le nom de NomexⓇ par la société DuPont en 1967, puis KevlarⓇ dans les années 70.
Bien vite, d’autres sociétés concurrentes ont implanté sur le marché leur propre fibre d’aramide comme TechnoraⓇ et TwaronⓇ fabriqués par la société chinoise Teijin Aramid (ex-Akzo Nobel).
Utilisé pour remplacer des matériaux comme l’amiante ou pour améliorer les équipements de protection, l’aramide est devenu une référence dans la sécurité industrielle grâce à sa polyvalence et ses propriétés isolantes.
Fabrication et composition de la fibre aramide
Aramide est la contraction du mot ARomatic polyAMIDE (polyamide aromatique en français). Ce polymère synthétique est aussi connu sous le nom de PPD-T pour paraphénylène téréphtalamide (bon courage pour le lire à voix haute).
C’est une fibre organique artificielle fabriquée via un procédé complexe de polymérisation et d’extrusion de diamines aromatiques et de chlorures d’acide aromatique.
Formulation chimique de l’aramide, méta et para-aramide — source INRS
La différence structurelle entre le para-aramide et le méta-aramide provient de la position des liaisons dans le composé aromatique. Cette particularité influence les propriétés mécaniques, mais aussi thermiques et électriques de l’aramide.
Aramide, KevlarⓇ et NomexⓇ : zoom sur les différentes désignations
Pour parler de cette fibre synthétique, on entend couramment parler de KevlarⓇ, NomexⓇ, para-aramide ou méta-aramide.
Pour faire simple et différencier les différents types d’aramide, c’est simple.
Le KevlarⓇ est la marque commerciale du para-aramide de DuPont de Nemours. Il est réputé pour son excellente résistance mécanique et sa couleur jaune caractéristique. Certaines marques en ont fait des dérivés appelés copolymères.
Le NomexⓇ est aussi un produit de la société DuPont. C’est le nom « sexy » du méta-aramide qui est utilisé pour sa résistance chimique, électrique et thermique exceptionnelle.
Propriétés de l’aramide
Caractéristiques thermiques
L’aramide a cette particularité de ne pas fondre. Cette propriété en fait un matériau de choix dans les applications de protection incendie, car il ne dégage pas de gouttelette, de fumée; de résidu de fonte et il est auto-extinguible.
Il supporte des températures aux alentours de 200-300 °C en moyenne et il se décompose aux alentours des 450 °C.
Même soumis à des températures extrêmes, l’aramide a une excellente stabilité dimensionnelle. En outre, il ne rétrécit pas ce qui en fait un joint haute température très stable et efficace.
Son excellente conductivité thermique lui permet de dissiper très rapidement la chaleur sur la surface d’un matériau, lui permettant par exemple de limiter le risque de brûlures.
Il est aussi particulièrement isolant, résiste au feu, retarde la propagation de flammes et résiste aux étincelles.
Enduit avec certains revêtements comme le silicone, il peut servir de protection contre les fumées.
Propriétés thermiques de l’aramide en bref :
- Résistance aux hautes températures : supporte 200-300 °C sans fondre et commence à se décomposer vers 450 °C.
- Auto-extinguible : idéal pour des applications de sécurité incendie.
- Isolant thermique : dissipe rapidement la chaleur, limitant les risques de brûlures.
- Résistant aux étincelles et retardateur de flammes.
Comparaison de l’aramide avec les autres fibres haute température
Comparé aux autres fibres haute température, l’aramide est certainement une des fibres les moins intéressantes d’un point de vue résistance au feu et isolation HT. Cependant, c’est certainement celle qui présente la meilleure résistance mécanique tout en étant en mesure de protéger face à des températures élevées.
Pour vous donner une idée de ses propriétés face aux autres matériaux, voici un tableau comparatif des principales fibres haute température.
Caractéristiques mécaniques
L’aramide est aussi très résistant à la déchirure, à l’impact, aux chocs et à la coupe, ce qui en fait la matière privilégiée pour la fabrication des protections balistiques et d’éléments de sécurité.
Mais pas que…
C’est un des matériaux les plus résistants à la traction, au frottement, à l’usure et à l’abrasion. À titre de comparaison, son module de traction est équivalent à celui de l’acier.
Très peu élastique, l’aramide a aussi une bonne résistance à la flexion. Comme pour les fibres de verre et de carbone, son allongement à la rupture varie entre 1,9 % et plus de 4 %.
Son seul défaut : malgré son excellente rigidité, sa résistance à la compression est particulièrement faible.
Pour vous donner une idée des propriétés mécaniques de l’aramide comparées à d’autres fibres haute performance, voici un tableau tiré du livre Handbook of Technical Textiles, Vol. 2.
Source : Handbook of Technical Textiles, Vol. 2
Propriétés mécaniques de l’aramide en bref :
- Résistance à la traction : 5 fois supérieures à celle de l’acier pour un poids équivalent.
- Faible élasticité : allongement à la rupture entre 1,9 % et 4 %.
- Limites : faible résistance à la compression et sensibilité aux UV. L’exposition prolongée peut altérer les propriétés mécaniques de la fibre, visible par un changement de couleur (du jaune vif au marron).
Caractéristiques électriques
Cette fibre jaune synthétique ne conduit pas l’électricité. Compilée avec ses propriétés thermiques, cette propriété en fait le matériau idéal pour la fabrication de vêtements de protection contre l’arc électrique.
Caractéristiques chimiques
L’aramide est particulièrement résistant à la majorité des produits chimiques. Il résiste aux bases, aux alcalis et à la corrosion.
Par contre, c’est une fibre qu’il faut éviter de mettre en contact avec des acides concentrés.
Autres caractéristiques techniques
Un avantage non négligeable de la fibre est son poids. Cette fibre synthétique est ultra légère, ce qui en fait une matière adaptée pour la fabrication de protections légères ou d’équipements de protection (EPI).
L'aramide a aussi cette particularité d'être de couleur jaune, ce qui la rend facilement reconnaissable, bien qu'il existe maintenant des techniques de teintures pour en modifier sa couleur. Cependant, changer la couleur jaune de l'aramide reste un processus difficile et coûteux.
Les avantages et inconvénients cette fibre technique
Avantages de l’aramide
À épaisseur égale, il est bien plus résistant et plus léger que la fibre de verre et possède une ténacité cinq fois plus élevée que le nylon.
L’aramide possédant à la fois d’excellentes propriétés thermiques et mécaniques, il s’incorpore à peu près partout tant qu’on ne dépasse pas les 300°C. De plus en plus de solutions dans les bâtiments et dans les infrastructures recevant du public utilisent ces fibres synthétiques.
Même à très haute température, l’aramide garde une grande partie de ses propriétés physiques, chimiques et électriques.
Inconvénients de la fibre d’aramide
L’aramide est une fibre particulièrement sensible aux UV. Une forte exposition diminue les propriétés mécaniques de la fibre.
Pour savoir si la fibre a été soumise aux rayonnements UV, il suffit de regarder sa couleur. Dans le cas de la fibre brute, la couleur passe du jaune presque doré au jaune très sombre, voire au marron.
La fibre d’aramide est aussi très difficile à teindre. Pour le camoufler ou en permettre l’identification, il est souvent enduit ou intégré dans un complexe textile, comme pour les uniformes de l’armée ou les gants anti-coupure.
Sa résistance mécanique peut devenir un défaut pour les confectionneurs. Très difficile à couper et abrasif, l’aramide demande des machines spécifiques et un changement régulier des systèmes de découpe.
Les différentes applications industrielles de l’aramide
L’aramide est principalement utilisé comme renfort en particulier pour la fabrication de composites.
Le para-aramide est employé pour sa résistance mécanique exceptionnelle dans des renforts comme dans :
- la fabrication de pneumatique ;
- la confection de gilets pare-balles, protections balistiques et d’EPI (armée, moto…) ;
- le renfort de câbles et de cordes ;
- la réalisation de textiles techniques et matériaux composites ;
- l’élaboration de produits d’étanchéité (joints d’étanchéité) et de friction (plaquette de frein…).
Le méta-aramide est plutôt utilisé pour la protection et dans le domaine de la sécurité. On le retrouve dans :
- la confection d’EPI (pompiers…) pour la protection contre la chaleur et l’électricité ;
- la fabrication d’éléments de filtration ;
- les solutions d’isolation thermique.
Les différents produits à base d’aramide sont les mêmes que pour la majorité des textiles techniques. On retrouve l’aramide sous la forme :
- de fibre en vrac ;
- de fils de couture, filament ou fils Dref ;
- de corde, tresse ou bourrelet ;
- de gaine ;
- de tissu ou de bande ;
- de tricot ;
- de feutre ;
- de matrice pour le renfort de composite ;
- de produits confectionnés (gants, sous-vêtements…).
Les différents secteurs industriels utilisant l’aramide
L’aramide est une fibre extrêmement polyvalente. Son élasticité et sa résistance à la rupture en font un textile technique facile à confectionner et particulièrement résistant.
Il est particulièrement adapté dans l'industrie du verre. Les fabricants l’utilisent comme bande transporteuse en mélange avec d’autres fibres, en tresse ou en bandes étroites enroulées sur les rouleaux convoyeurs d’un four de trempe pour la fabrication de verre plat.
Grâce à sa haute protection électrique et thermique, le méta-aramide comme le Nomex est utilisé pour la fabrication d’éléments de protection pour les pompiers, les électriciens et agents des services techniques, dans l’industrie de la manutention et le militaire.
Il est aussi utilisé comme renfort dans la fabrication de composites pour l’automobile, l’aéronautique et l’aérospatial et le bâtiment.
Le para-aramide comme le Kevlar sera plutôt privilégié pour ses propriétés mécaniques dans les uniformes des militaires et des motards, la fabrication de câbles et fibres optiques, dans l’automobile, l’aérospatiale et la fabrication d’EPI anti-coupure pour les professionnels et particuliers.
Zoom sur l’aramide recyclé
Comme beaucoup de textiles techniques utilisés dans l’industrie, la fabrication de l’aramide est énergivore et demande l’utilisation de solvants nocifs.
Heureusement, certaines sociétés, dont Ferlam Technologies, développent des solutions de recyclage et de valorisation de cette fibre.
Résistante aux hautes températures, la fibre d’aramide recyclée est aussi performante que la fibre brute.
Les risques sur la santé de l’aramide
Contrairement aux fibres céramiques, la fibre d’aramide n’est pas respirable et donc pas assimilable par l’organisme. Avec un diamètre nominal de 12 à 15 µm (source INRS), elle ne présente pas de risque d’inhalation particulier.
Attention aux personnes qui usineraient du para-aramide : celui-ci peut, dans certains cas, dégager des microfibrilles qui sont persistantes dans l’organisme au même titre que l’amiante. Il faudrait inhaler une grande quantité de ces fibrilles pour développer des problèmes pulmonaires importants.
L’aramide est une fibre haute performance très polyvalente. Si certains pensent que son prix est élevé, c’est qu’ils ne prennent pas en compte sa grande résistance et sa haute durabilité. Utilisée seule dans un feutre pour l’isolation, en complément d’autres fibres dans la fabrication de matériaux composites ou en complexe avec d’autres tissus dans les vêtements de protection et en balistique, cette fibre technique haute performance, qui peut être valorisée, a encore de beaux jours devant elle dans les applications industrielles.
