En tant que fabricant de solutions textiles HT, on en connait un « rayonne » sur les fibres textiles hautes températures. On sait aussi à quel point elles jouent un rôle crucial dans de nombreux secteurs industriels, de l’aérospatiale à l’automobile, en passant par la métallurgie, le verre, la chimie et la pétrochimie. Ces fibres sont essentielles pour des applications nécessitant une résistance exceptionnelle à la chaleur, ainsi qu’une stabilité et une durabilité optimales. Dans cet article, on vous propose un comparatif détaillé des principales fibres haute température disponibles sur le marché, vous permettant ainsi d’y voir plus clair en fonction de vos besoins spécifiques.
En bref
La température maximale ne suffit pas à choisir une fibre. Il faut également tenir compte :
- de la température continue,
- des contraintes mécaniques,
- de l’environnement chimique,
- du niveau de sécurité recherché.
Qu’est-ce qu’une fibre haute température ?
Les fibres haute température sont des fibres textiles conçues pour résister à des environnements thermiques extrêmes par rapport aux autres fibres textiles. Et quand on parle de chaleur extrême, dites-vous que pour nous 150 °C c’est l’entrée de gamme.
Leur sélection dépend de plusieurs critères clés :
- La résistance à la chaleur : c’est la capacité de la fibre à maintenir ses propriétés mécaniques et physiques sous haute température.
- La stabilité dimensionnelle : c’est le maintien de la forme et des dimensions du textile lorsqu’il est exposé à des températures élevées.
- Les propriétés isolantes : c’est l’efficacité de la fibre à isoler contre la chaleur et à protéger d’autres matériaux ou personnes.
Suivant les applications, on prendra aussi en compte leurs propriétés mécaniques, chimiques et électriques.
Ces matériaux sont largement utilisés dans des applications telles que :
- l’isolation thermique ;
- les joints d’étanchéité ;
- les convoyeurs de pièces chaudes ;
- les gaines et protections de câbles ;
- les rideaux et bâches anti-feu ;
- les protections contre la chaleur.
On vous présente dans cet article les principales, mais sachez qu’il existe des fibres spéciales qui sont utilisées pour des applications très spécifiques comme la fibre de zircone, la fibre de carbone (surtout utilisée pour ses propriétés mécaniques) ou le NextelTM.
Comparatif des différentes fibres haute température
Pour vous donner un rapide aperçu des différentes fibres HT, voici un tableau comparatif avec quelques-unes de leurs propriétés.
La fibre d’aramide : résistance mécanique et protection jusqu’à 300 °C
La fibre, ou plutôt les fibres d’aramide, développées dans les années 50 par Stephanie L. Kwolek, sont connues sous les marques Nomex® pour le méta-aramide et Kevlar® pour le para-aramide.
Elles sont réputées pour leur résistance mécanique et thermique, bien qu’elles soient généralement utilisées dans des plages de températures moins élevées.
Utilisation industrielle de l’aramide
De manière générale, l’aramide est utilisé dans :
- les gilets pare-balles et protections balistiques ;
- les EPI ;
- le renfort de câbles et de cordes ;
- les convoyeurs destinés au transport de pièces chaudes ;
- les sièges et protections contre les coupures et les incendies.
Propriétés de la fibre aramide
Les propriétés principales des fibres d’aramide sont :
- Une structure chimique basée sur le polymère PPD-T, qui leur confère leur résistance et leur légèreté.
- Des caractéristiques thermiques intéressantes puisqu’elles peuvent supporter des températures allant jusqu’à 300 °C sans fondre, mais commencent à se décomposer au-delà de 450 °C.
- Une excellente résistance à la traction, une faible élasticité, mais une résistance limitée à la compression.
- La possibilité d’être valorisées pour fabriquer des produits à base de fibres aramides recyclées.
Cependant, elles sont sensibles aux UV et leur avantage est aussi leur inconvénient : elles sont difficiles à couper et demandent donc de l’outillage adapté pour être mis en œuvre.
Quand choisir l’aramide ? Pour les applications où la résistance mécanique, la résistance à la coupe et la légèreté sont prioritaires, sous réserve de rester dans sa plage thermique d’utilisation.
La fibre de verre E : une solution polyvalente jusqu’à 550 °C
La fibre de verre E est constituée de silicates de calcium. Elle est fabriquée par un processus de fusion et d’étirement du verre. C’est certainement la fibre la plus connue et la plus utilisée dans des applications où la résistance thermique et l’isolation sont nécessaires à des températures élevées.
Les avantages de la fibre de verre E
Ce sont des fibres qui résistent jusqu’à 550 °C environ en continu. Elles sont particulièrement efficaces contre les incendies, mais aussi pour des applications d’isolation thermique (vous avez certainement déjà entendu parler de « laine de verre »).
En plus de leurs excellentes propriétés thermiques, elles sont légères, faciles à manipuler, et moins abrasives que les fibres d’aramide.
Applications de la fibre de verre E
La fibre de verre est notamment utilisée dans :
- les tissus et gaines de protection ;
- les joints d’étanchéité ;
- les solutions anti-feu ;
- l’isolation thermique industrielle ;
- la fabrication de composites ;
- la protection de conduits et d’équipements.
Elle offre un bon compromis entre coût et performance. En revanche, elle possède de moins bonnes performances mécaniques que l’aramide et résiste moins bien aux températures extrêmes que les fibres plus spécialisées.
Quand choisir la fibre de verre E ? Pour les applications industrielles courantes nécessitant une isolation thermique fiable et économique jusqu’à environ 550 °C en continu.
La fibre PREOX : une fibre haute température jusqu’à 650 °C
Peu connue comparée aux autres fibres haute température, la fibre PREOX est obtenue par préoxydation du polyacrylonitrile (PAN), ce qui lui confère une résistance accrue à la chaleur.
Elle est particulièrement adaptée aux environnements nécessitant une haute résistance thermique puisqu’elle supporte des températures allant jusqu’à 650 °C sans perte significative de performance.
Même soumise à une chaleur intense, elle a une bonne stabilité dimensionnelle et une résistance élevée aux chocs thermiques.
Le PREOX est utilisé dans des solutions d’isolation haute température, comme élément constituant de protection pour les environnements extrêmes, et pour des applications industrielles spécifiques.
Comme pour l’aramide, cette fibre a aussi l’énorme avantage de pouvoir se recycler.
Quand choisir le PREOX ? Pour les applications nécessitant un équilibre entre résistance thermique, stabilité dimensionnelle et résistance mécanique.
La fibre inox haute température : jusqu’à 800 °C en continu
Non, nous ne parlerons pas de côte de maille, bien qu’il y ait des ressemblances. Oui, l’inox est de toute façon un matériau haute température, cela ne servait à rien de le rajouter dans le titre. Et comme son nom l’indique, la fibre inox est fabriquée à partir d’acier inoxydable.
Évidences mises à part, cette fibre est surtout conçue pour résister à des températures très élevées, mais ce qui en fait une fibre spéciale, ce sont ses autres propriétés.
Déjà, elle supporte des températures jusqu’à 800 °C en continu, là où la fibre de verre commencerait à carboniser.
Ensuite, elle est durable et résistante à la corrosion. Elle peut cependant être plus lourde et moins flexible que d’autres fibres.
Enfin, c’est une fibre qui diffuse la chaleur, ce qui permet le transport de pièces en verre tout le long de la ligne de production sans éclatement et sans les marquer. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’elle est très largement utilisée dans l’industrie de la fabrication du verre pour convoyer les pièces formées sur toutes les lignes de production.
La fibre inox est aussi utilisée comme joints d’étanchéité, et dans d’autres applications nécessitant une résistance accrue à la chaleur et à la corrosion, et dans des environnements industriels aux conditions extrêmes.
Quand choisir la fibre inox ? Lorsque la résistance mécanique, la diffusion de chaleur et la tenue à la corrosion sont prioritaires.
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La fibre haute température cardée VHTC : une solution biosoluble jusqu’à 1 000 °C
La fibre de verre haute température cardée, de son petit nom fibre de verre VHTC est, composée de silicate de calcium et de viscose, qui est cardée pour améliorer ses propriétés isolantes et sa facilité de manipulation.
Aussi appelée fibre biosoluble, elle est conçue pour être facilement éliminée par l’organisme, ce qui les rend plus sûres à utiliser que l’amiante ou les fibres céramiques.
Elle possède de bonnes propriétés :
- une résistance pouvant atteindre 1 000 °C en pointe ;
- une bonne stabilité thermique ;
- une faible conductivité thermique ;
- un poids réduit ;
- une facilité de manipulation.
La fibre VHTC est principalement utilisée pour :
- les joints d’étanchéité ;
- les rideaux de soudure ;
- les bâches de protection ;
- l’isolation thermique industrielle ;
- les protections contre les projections chaudes.
Quand choisir la fibre VHTC ? Pour les applications nécessitant une isolation légère et une bonne résistance thermique, notamment lorsqu’une alternative aux fibres céramiques réfractaires est recherchée.
Les fibres céramiques réfractaires : jusqu’à 1 600 °C, mais avec des précautions strictes
Les fibres céramiques sont fabriquées à partir de matériaux tels que l’alumine, la silice et d’autres composés céramiques. Elles sont conçues pour résister aux températures les plus élevées, jusqu’à 1600 °C.
Elles ont l’avantage :
- de résister à des températures extrêmement élevées sans se décomposer ;
- d’être plus rigides et moins flexibles que d’autres fibres, mais d’avoir une plus grande stabilité thermique.
Cependant, elles peuvent être abrasives et nécessitent des précautions lors de la manipulation, surtout du point de vue de la santé des opérateurs.
Les fibres céramiques sont utilisées dans des isolations thermiques pour des fours industriels, des protections dans des environnements de haute température, et des applications spécifiques nécessitant une résistance extrême.
Mais elle a un énorme défaut : elle présente un risque cancérogène de niveau 1B dans le règlement CLP. Elle peut donc représenter un danger pour l’opérateur ou l’usager, et doit donc être utilisée dans des conditions très particulières.
Comment choisir une fibre haute température ?
Le choix d’une fibre ne doit pas uniquement reposer sur sa température maximale théorique. Avant de sélectionner une solution, il est nécessaire d’étudier plusieurs paramètres.
1. La température continue et la température de pointe
Une fibre peut supporter une température élevée pendant quelques secondes, mais ne pas être adaptée à une exposition continue.
Il faut donc distinguer :
- la température de service continue ;
- la température maximale ponctuelle ;
- la durée d’exposition ;
- les cycles de chauffe et de refroidissement.
2. Les contraintes mécaniques
Vibrations, frottements, flexions, chocs, traction et compression peuvent fortement influencer la durée de vie du textile.
Une fibre performante thermiquement peut donc être inadaptée si elle ne résiste pas aux contraintes mécaniques de l’installation.
3. L’environnement chimique
Dans les industries chimiques ou pétrochimiques, l’isolant peut être exposé à des produits corrosifs, abrasifs ou oxydants.
La compatibilité chimique de la fibre et de son éventuel enduit doit être vérifiée avant toute mise en œuvre.
4. La forme textile
La fibre ne constitue qu’un élément de la solution finale. Selon l’application, elle peut être transformée en :
- tissu ;
- feutre ;
- gaine ;
- tresse ;
- bourrelet ;
- bande ;
- matelas isolant ;
- pièce confectionnée.
Découvrez également nos solutions de tissus haute température, de feutres haute température et de gaines et tresses haute température.
5. La sécurité des opérateurs
La sécurité doit être prise en compte dès la conception de la solution. Le choix d’une fibre biosoluble ou d’une fibre technique alternative peut permettre de réduire les risques liés à la manipulation et à la maintenance.
Quelle fibre haute température choisir selon votre besoin ?
- Jusqu’à 300 °C : aramide, lorsque la résistance mécanique et la résistance à la coupe sont prioritaires.
- Jusqu’à 550 °C en continu : fibre de verre E, pour une solution économique et polyvalente.
- Jusqu’à 650 °C : PREOX, pour une bonne stabilité thermique et mécanique.
- Jusqu’à 800 °C en continu : fibre inox, notamment pour le convoyage de pièces en verre.
- Jusqu’à 1 000 °C en pointe : fibre VHTC biosoluble, pour des applications d’isolation et de protection.
- Jusqu’à 1 600 °C : fibre céramique réfractaire, uniquement lorsque les contraintes de l’application le justifient et avec des mesures de sécurité adaptées.
Vous hésitez entre plusieurs fibres ?
Décrivez-nous votre température, votre application et vos contraintes mécaniques. Nos équipes vous aideront à identifier la solution textile la plus adaptée.
En résumé
Les fibres haute température offrent une grande variété de solutions adaptées aux applications industrielles exigeantes.
Selon vos besoins, vous pourrez vous orienter vers :
- l’aramide pour la résistance mécanique ;
- la fibre de verre E pour le rapport qualité-prix ;
- le PREOX pour la stabilité thermique ;
- l’inox pour la diffusion de chaleur et la résistance à la corrosion ;
- la fibre VHTC pour une solution légère et biosoluble ;
- la fibre céramique pour les températures extrêmes, avec des précautions sanitaires indispensables.
Pour choisir la fibre la mieux adaptée, il est essentiel d’évaluer la température continue, les pics de chaleur, la durée d’exposition, les contraintes mécaniques, l’environnement chimique et la forme textile souhaitée.
