4M démontre la production de fibre de carbone de grand diamètre

4M Carbon Fiber Corp. (Knoxville, Tenn., États-Unis) a annoncé le 23 avril avoir produit une fibre de carbone de filaments d'un diamètre relativement grand en utilisant sa technologie brevetée d'oxydation au plasma avec un précurseur de polyacrylonitrile (PAN) de qualité textile fourni par l'un des 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 de câble 10K avec des filaments d'environ 9,6 µm de diamètre (contre 6-7 µm dans les fibres typiques). Dans les travaux préliminaires avec le précurseur, 4M affirme avoir atteint un temps de séjour pour la phase d'oxydation lors de la fabrication de fibres de carbone de seulement 52 minutes. 4M affirme que cela est considérablement plus rapide que l'oxydation conventionnelle des précurseurs de PAN commerciaux (de plus petit diamètre). 4M indique que le travail se poursuit avec le PAN de qualité textile pour améliorer davantage les propriétés des matériaux et optimiser le processus.

4M note que jusqu'à présent, les fibres de carbone de 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 gros nécessitent de longs temps de séjour et de l'énergie supplémentaire, ce qui crée une fibre de carbone qui n'est pas économiquement viable. De plus, selon 4M, les fibres de carbone de grand diamètre ont tendance à donner des performances inférieures à la normale en raison des défauts introduits lors de l'oxydation conventionnelle. Pour ces raisons, explique 4M, les fabricants de fibres de carbone ne proposent pas de fibres de carbone commerciales de grand diamètre.

Les avantages d'une fibre de carbone de grand diamètre sont un coût inférieur et de meilleures performances, selon 4M. Un filament de plus grand diamètre permet de réaliser des économies tout au long du processus de fabrication, de la production de précurseurs à la conversion de la fibre de carbone, ce qui est le plus visible dans l'augmentation du débit de masse, affirme la société. Combinez ces économies avec le précurseur à faible coût que Dralon produit normalement, et les économies de coûts totales deviennent importantes.

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