4M démontre une production innovante de fibre de carbone à grand diamètre avec la technologie d'oxydation plasma

4M Carbon Fiber Corp. (Knoxville, Tennessee, États-Unis) a annoncé le 23 avril avoir produit une fibre de carbone à filaments de diamètre relativement grand en utilisant sa technologie d'oxydation plasma brevetée avec un précurseur polyacrylonitrile (PAN) de qualité textile fourni par l'un de ses partenaires, Dralon GmbH (Dormagen, Allemagne).

4M et Dralon ont co-développé le précurseur PAN de qualité textile à faible coût capable de produire une fibre de carbone 10K avec des filaments d'environ 9,6 µm de diamètre (comparé à 6-7 µm pour les fibres typiques). Dans les travaux préliminaires avec le précurseur, 4M indique avoir atteint un temps de résidence pour la phase d'oxydation lors de la fabrication de la fibre de carbone de seulement 52 minutes. 4M dit que c'est considérablement plus rapide que l'oxydation conventionnelle de précurseurs PAN commerciaux (à diamètre plus petit). 4M dit que le travail se poursuit avec le PAN de qualité textile pour améliorer davantage les propriétés du matériau et optimiser le processus.

4M note que jusqu'à présent, les fibres de carbone à grand diamètre n'ont pas été produites à grande échelle, principalement en raison de défis liés à l'étape d'oxydation. 4M dit qu'en utilisant la technologie d'oxydation conventionnelle, les filaments plus grands nécessitent de longs temps de résidence et une énergie supplémentaire, ce qui crée une fibre de carbone qui n'est pas économiquement viable. De plus, dit 4M, les fibres de carbone à grand diamètre ont tendance à donner des performances médiocres en raison de défauts introduits lors de l'oxydation conventionnelle. Pour ces raisons, dit 4M, les fabricants de fibres de carbone n'offrent pas de fibres de carbone commerciales à grand diamètre.

Les avantages d'une fibre de carbone à grand diamètre sont un coût inférieur et de meilleures performances, selon 4M. Un filament de diamètre plus grand introduit des économies de coûts tout au long du processus de fabrication, de la production du précurseur à la conversion en fibre de carbone, le plus facilement visible dans l'augmentation du débit massique, affirme l'entreprise. Combinez cette économie avec le précurseur à faible coût que Dralon produit normalement, et l'économie totale devient significative.

Les fibres de carbone sont connues pour leur résistance à la traction élevée, mais elles ne sont pas particulièrement résistantes en compression, surtout comparées aux fibres de verre. Cependant, dit 4M, les fibres de carbone à grand diamètre peuvent avoir une résistance à la compression significativement plus élevée. Les avancées dans cet aspect pourraient permettre de nouvelles applications ainsi que la croissance sur les marchés existants, tels que les pales d'éoliennes.