Le papier aramide devient le principal moteur du développement aérospatial.

Avec l'augmentation des domaines d'application du papier aramide, le marché du papier aramide devrait connaître de bonnes perspectives de développement. Selon des données publiques tierces, la consommation chinoise de papier aramide est passée de 2 742 tonnes en 2017 à 4 215 tonnes en 2021, et la consommation nationale devrait atteindre 12 357 tonnes en 2028. La structure en nid d'abeille est la meilleure structure porteuse dans le secteur aérospatial et sera utilisée durablement dans la conception des avions et des engins spatiaux.

La fibre d'aramide, appelée « fibre polyamide aromatique », présente d'excellentes propriétés telles qu'une résistance ultra-élevée, un module élevé, une résistance aux hautes températures, aux acides et aux alcalis, et une légèreté. Développée et commercialisée avec succès par DuPont aux États-Unis dans les années 1960, elle n'est pas directement utilisée comme produit final. Elle doit au moins être transformée en tissus ou en matériaux composites correspondants avant d'être utilisable. La catégorie et les performances de la fibre d'aramide ont un impact relativement important sur les performances du produit final. La fibre d'aramide se divise en trois types : ortho-aramide, para-aramide (aramide 1414, PPTA) et méta-aramide (aramide 1313, PMTA). Parmi ces produits industrialisés, les principaux sont le méta-aramide et le para-aramide. Le papier aramide issu de méta-aramide pur présente une résistance élevée, une faible déformation, une résistance aux hautes températures, une résistance à la corrosion chimique, une excellente ignifugation et d'excellentes propriétés d'isolation électrique. Il est largement utilisé dans les secteurs de la défense, de l'aérospatiale, des trains à grande vitesse et de l'isolation électrique. Le para-aramide présente des propriétés globales supérieures à celles du méta-aramide. Il peut être utilisé dans l'industrie aérospatiale pour la fabrication de coques de moteurs-fusées à propergol solide pour missiles, de matériaux de structure secondaires pour avions gros porteurs (portes de cabine, hublots, pièces d'ailes, etc.), de gilets pare-balles, de casques pare-balles, de vêtements anti-couteaux et anti-coupures, de vêtements de déminage, de parachutes à haute élasticité, de carrosseries pare-balles, de plaques de blindage, etc., dans le secteur de la défense.

De la fibre aramide au matériau à âme alvéolaire en aramide, plusieurs procédés de production, tels que la fabrication du papier et le pressage à chaud, sont nécessaires. Selon le procédé et le flux de production, il s'agit principalement de papier aramide, de matériaux à âme alvéolaire en aramide et d'autres produits. Le papier aramide est un nouveau matériau haute performance fabriqué à partir de fibres aramides de qualité papier par formage humide, finition à haute température et autres procédés. DuPont a développé avec succès le papier aramide dans les années 1960. Grâce à ses excellentes propriétés, telles que son caractère ignifuge, son isolation, sa résistance aux hautes températures et sa grande solidité, il est progressivement devenu un matériau essentiel au développement d'industries et de secteurs importants tels que la défense nationale, l'aérospatiale, l'énergie électrique, le transport ferroviaire, les nouvelles énergies et les communications électroniques.

Le nid d'abeille en aramide est une structure bionique fabriquée à partir de papier aramide grâce à une série de procédés complexes tels que le collage, le laminage, le pressage à chaud, le découpage, l'étirage, le façonnage, le trempage et le durcissement. Il présente la structure hexagonale d'un nid d'abeille naturel. Léger, très résistant, à haut module, il offre une grande stabilité structurelle et présente des avantages en termes d'isolation phonique, d'isolation thermique et de résistance au feu. Il peut être utilisé comme matériau de structure léger et très résistant (principalement comme matériau d'âme) et est utilisé dans des secteurs clés tels que l'aérospatiale, le transport ferroviaire et la défense nationale. Grâce à ses excellentes performances, le matériau d'âme en nid d'abeille en aramide est devenu un matériau d'allègement important dans ces secteurs, entre autres, et, associé aux préimprégnés, il occupe une place importante dans le domaine de l'absorption des ondes.

Les absorbeurs à structure sandwich en nid d'abeille, basés sur des matériaux à âme en nid d'abeille, sont des absorbeurs structuraux importants. Ils sont principalement utilisés dans le domaine de la furtivité radar. Composés de nids d'abeilles en aramide imprégnés d'absorbeurs et de panneaux transmetteurs d'ondes, ils présentent d'excellentes propriétés mécaniques et absorbantes. Leurs propriétés d'absorption dépendent principalement des spécifications et des dimensions des nids d'abeilles eux-mêmes, ainsi que du système de colle d'imprégnation. Actuellement, les absorbeurs à structure sandwich en nid d'abeille en aramide offrent une forte absorption dans la bande de fréquences de 0 à 18 GHz.

Les produits de la série de papier méta-aramide sont principalement utilisés dans le domaine de l'isolation électrique, et une petite quantité est utilisée dans les matériaux à âme en nid d'abeille. Les transformateurs sont actuellement le secteur où le papier aramide est le plus utilisé en Chine. Parallèlement, avec l'électrification des voies ferrées et la construction à grande échelle de métros et de tramways, des exigences plus élevées ont été imposées aux équipements connexes des trains à grande vitesse, notamment aux transformateurs de traction haute puissance.

Les produits de la série papier para-aramide sont principalement utilisés dans le domaine des matériaux à âme alvéolaire. Comparés aux matériaux à âme alvéolaire en papier méta-aramide, les matériaux à âme alvéolaire en papier para-aramide présentent des propriétés mécaniques globales nettement supérieures. Leur résistance est cinq fois supérieure à celle de l'acier de même qualité, mais leur densité n'est que cinq fois inférieure. Cependant, en raison de son coût élevé, ils sont généralement utilisés dans le domaine des matériaux à âme alvéolaire exigeant une résistance plus élevée.

2. Principaux scénarios d'application des matériaux à noyau en nid d'abeille en aramide
Domaine de l'aviation : Une fois combinés à des panneaux pour former une structure sandwich, les matériaux à âme alvéolaire en papier aramide constituent une forme structurelle idéale et sont largement utilisés dans le secteur aéronautique. Les principales applications comprennent les volets, les ailerons, les bords d'attaque de l'empennage vertical, les gouvernes de direction, les fuselages, les pales, les radômes, les panneaux muraux, les portes, les planchers et autres pièces, ainsi que les pièces d'aéronefs à forte rigidité et porteuses secondaires. Matériau de base privilégié pour les structures sandwich composites en nid d'abeille, il permet de réduire la masse structurelle de l'avion et d'assurer la transmission des ondes, la réduction du bruit et l'isolation thermique des composants fonctionnels. Selon les statistiques, l'avion national Z-9 est équipé de plus de 280 panneaux alvéolaires en Nomex, couvrant environ 80 % de la surface totale de l'appareil. Les panneaux alvéolaires du chasseur américain F-111 représentent plus de 90 % de la surface extérieure totale. Le C919 utilise un grand nombre de matériaux à âme alvéolaire dans de nombreuses pièces de l'avion afin de répondre aux besoins de réduction de poids. La demande de matériaux de base en nid d'abeille en aramide pour un seul vol devrait dépasser les 10 millions de yuans.

Domaine du navire : Les structures sandwich en nid d'abeille permettent non seulement de réduire le poids des navires à vide, d'améliorer leur manœuvrabilité et leur résistance aux chocs, mais aussi d'améliorer considérablement leur résistance à la corrosion et leur furtivité. Ces dernières années, les marines de divers pays ont également utilisé des matériaux sandwich en nid d'abeille pour les superstructures telles que les roufs, les cloisons et les plafonds des navires de surface, afin d'améliorer les performances globales des navires. Le garde-côte américain utilise une structure en nid d'abeille Nomex pour remplacer les panneaux d'amiante, ce qui permet non seulement de réduire le poids du navire de plus de 9 tonnes, mais aussi d'éliminer les risques potentiels liés à l'amiante. La décoration intérieure du porte-avions Liaoning utilise plus de 100 000 mètres carrés de feuilles d'aramide, dont le prix varie entre 1 500 et 2 000 yuans le mètre carré. Il semblerait que d'importants instituts de recherche de la China Shipbuilding Industry Corporation aient commencé à utiliser des feuilles en nid d'abeille d'aramide pour la décoration intérieure de navires légers.

Domaine du transport ferroviaire : Les matériaux en aramide permettent de réduire efficacement la consommation d'énergie et le bruit des trains à grande vitesse. Ils sont utilisés dans les panneaux latéraux, les panneaux de toit, les sièges, les cloisons, les porte-bagages et les lucarnes des véhicules ferroviaires à grande vitesse afin de réduire le poids des véhicules et d'augmenter leur vitesse. Les automotrices électriques (EAE) dont la vitesse dépasse 200 km/h nécessitent une grande quantité de matériaux en nid d'abeille en papier aramide. L'EAE CRH-5 de l'usine de voitures particulières de Changchun recommande l'utilisation de matériaux en nid d'abeille en aramide comme matériaux de structure sandwich pour les trains à grande vitesse, avec une demande annuelle de 50 000 m² de matériaux en nid d'abeille en aramide de 10 à 15 mm. De plus, les nouveaux modèles tels que les automotrices électriques standard, les voitures-lits et les voitures à plancher surbaissé à énergie nouvelle utilisent également des structures en nid d'abeille en aramide pour leur aménagement intérieur afin de répondre aux exigences de légèreté et de confort.

De plus, les matériaux à noyau en nid d'abeille en papier aramide peuvent également être utilisés dans la fabrication de pales d'éoliennes, de navires et de yachts, de bateaux de course, de skis, de camping-cars et d'autres produits.

Actuellement, la capacité mondiale de production de fibres d'aramide est d'environ 140 000 à 150 000 tonnes, dont plus de 50 000 tonnes de fibres méta-aramides et 90 000 à 100 000 tonnes de fibres para-aramides. En ce qui concerne les fibres méta-aramides, environ 60 % sont utilisées dans des domaines de filtration industrielle relativement bas de gamme en Chine, et seulement environ 10 % sont utilisées dans les matériaux d'isolation et les âmes en nid d'abeille haut de gamme. En ce qui concerne les fibres para-aramides, 40 % sont utilisées pour le renforcement des fibres optiques en Chine. 20 % sont utilisées pour les protections pare-balles, les casques pare-balles militaires, les gants, etc. 20 % sont utilisées dans l'industrie du caoutchouc automobile et 20 % sont utilisées dans les matériaux composites.

Papier aramide : Selon les statistiques, la capacité de production nominale de papier aramide dans le monde est d'environ 20 000 tonnes/an, et la capacité de production effective est d'environ 12 000 tonnes/an. La demande mondiale de papier aramide est d'environ 10 000 tonnes/an, et la principale part de marché est détenue par DuPont. Selon les données compilées par le CITIC Securities Research Institute, le papier aramide mondial est principalement utilisé pour l'isolation électrique et les matériaux à âme en nid d'abeille, représentant respectivement 64 % et 34 %. Si l'on compare la structure de la consommation mondiale, 90,76 % de la demande de papier aramide de mon pays en 2020 provient de l'isolation électrique, tandis que la consommation de matériaux de structure en nid d'abeille et d'autres matériaux composites ne représente que 9,24 %.

Actuellement, le principal fabricant national de papier aramide est Minshida. Premier fabricant chinois de papier aramide, Minshida occupe la deuxième place mondiale en termes de part de marché des produits en papier aramide, juste derrière DuPont aux États-Unis.

Selon le calcul selon lequel un morceau de papier aramide de 100 kg peut être transformé en 3 mètres cubes de matériaux de noyau en nid d'abeille, la capacité de production théorique de nids d'abeilles en aramide dans le monde peut atteindre 2,04 millions de mètres cubes, et la capacité de production théorique de nids d'abeilles en aramide sur le marché chinois peut atteindre 240 000 mètres cubes. les matériaux de noyau en nid d'abeilles en aramide correspondant à la capacité de production effective sont d'environ 54 000 mètres cubes.

Actuellement, AVIC Composites est le principal fabricant national de matériaux à âme alvéolaire en aramide. Sa production est principalement distribuée à Pékin et à Nantong. La ligne de production de nids d'abeilles de grande taille de Nantong bénéficie d'un niveau international avancé et d'un haut degré d'automatisation. Ses produits sont principalement destinés à l'aéronautique civile et à des clients étrangers tels qu'Airbus, Boeing et Yaqi.

Ces dernières années, mon pays a continué d'accroître son soutien politique aux matériaux en fibres d'aramide et au papier d'aramide. En particulier, le développement rapide des trains à grande vitesse, de la construction aéronautique nationale, des porte-avions et d'autres industries de fabrication d'équipements a stimulé le développement du papier isolant en aramide et des matériaux à âme alvéolaire en papier d'aramide.

Avec l'augmentation des domaines d'application du papier aramide, le marché de ce matériau devrait connaître de bonnes perspectives de développement. Selon des données publiques tierces, la consommation chinoise de papier aramide est passée de 2 742 tonnes en 2017 à 4 215 tonnes en 2021, et devrait atteindre 12 357 tonnes en 2028. La structure en nid d'abeille est la meilleure structure porteuse dans le secteur aérospatial et sera utilisée durablement dans la conception des avions et des engins spatiaux.