La fibre d'aramide présente les avantages d'une résistance élevée, d'un module élevé, d'une résistance aux températures élevées, d'un poids léger, etc.
Les fibres d'aramide présentent les avantages d'une résistance élevée, d'un module élevé, d'une résistance aux températures élevées et d'un faible poids. Le papier d'aramide et les matériaux à âme alvéolaire en aramide qui en sont issus offrent de vastes perspectives d'application. Ce sont des matériaux clés indispensables dans d'autres domaines.
1. Présentation du produit
Le nom complet de la fibre aramide est « fibre polyamide aromatique ». Elle présente d'excellentes propriétés telles qu'une résistance ultra-élevée, un module élevé, une résistance aux hautes températures, une résistance aux acides et aux alcalis, et une légèreté. La fibre aramide a été développée et commercialisée avec succès par DuPont aux États-Unis dans les années 1960. Les fibres aramides ne sont pas directement utilisées comme produits finis ; elles doivent au moins être transformées en tissus ou en matériaux composites correspondants.
La catégorie et les performances des fibres d'aramide ont un impact relativement important sur les performances du produit final. Les fibres d'aramide se divisent en trois types : ortho-aramide, para-aramide (aramide 1414, PPTA) et méta-aramide (aramide 1313, PMTA). Parmi ces fibres, les produits industrialisés comprennent principalement le méta-aramide et le para-aramide. L'aramide est composé de deux types. Le papier aramide fabriqué à partir de méta-aramide pur présente une résistance élevée, une faible déformation, une résistance aux hautes températures, une résistance à la corrosion chimique, une ignifugation et d'excellentes propriétés d'isolation électrique. Il est largement utilisé dans la défense nationale, l'aérospatiale, les trains à grande vitesse, l'isolation électrique et d'autres domaines. Le para-aramide a de meilleures performances globales que le méta-aramide et peut être utilisé dans l'industrie aérospatiale pour les boîtiers de moteurs-fusées solides pour les missiles et les matériaux de structure secondaires pour les gros avions (tels que les portes de cabine, les fenêtres, etc.), les pièces liées aux ailes, etc.), les gilets pare-balles, les casques pare-balles, les vêtements anti-couteaux et anti-coupures, les vêtements EOD, les parachutes à haute élasticité, les carrosseries pare-balles, les plaques de blindage, etc. dans l'industrie de la défense.
De la fibre d'aramide au matériau à âme alvéolaire en aramide, le processus de production est complexe, notamment la fabrication du papier et le pressage à chaud. Selon le procédé et le processus de production, il s'agit principalement de produits tels que le papier aramide et le matériau à âme alvéolaire en aramide.
Le papier aramide est un nouveau matériau haute performance fabriqué à partir de fibres aramides papetières par formage humide, finition à haute température et autres procédés. La société américaine DuPont a développé avec succès le papier aramide dans les années 1960. Grâce à ses excellentes propriétés, telles que son caractère intrinsèquement 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 l'électronique et les communications.
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 les six faces d'une structure alvéolaire naturelle. Léger, très résistant, à haut module, il offre une grande stabilité structurelle et présente des avantages en termes d'isolation phonique, thermique et ignifuge. Il peut être utilisé comme matériau de structure léger et très résistant (principalement comme matériau d'âme) dans l'aérospatiale, le transport ferroviaire, la défense nationale, etc. Grâce à ses excellentes performances, le nid d'abeille en aramide est devenu un matériau d'allègement important dans ces secteurs, notamment l'aérospatiale et le transport ferroviaire. Associé aux préimprégnés, il occupe une place importante dans l'absorption des ondes.
Scénarios d'application du matériau à noyau en nid d'abeille en aramide
Le matériau absorbant à structure sandwich en nid d'abeille, basé sur un noyau en nid d'abeille, est un matériau absorbant structurel important. Principalement utilisé dans le domaine de la furtivité radar, il est composé d'un nid d'abeille en aramide imprégné d'un agent absorbant et d'un panneau transmetteur d'ondes, qui présente d'excellentes propriétés mécaniques et absorbantes. Ses performances d'absorption dépendent principalement de la taille du nid d'abeille et du système de colle imprégné. Actuellement, ce matériau offre une forte absorption dans la bande de fréquences de 0 à 18 GHz.
Matériau de noyau en nid d'abeille en aramide
2. Principaux scénarios d'application
1. Principaux scénarios d'application du papier aramide
Selon l'application fonctionnelle du produit, les domaines d'application en aval du produit comprennent principalement l'isolation électrique (en tant que matériau isolant) et le matériau de noyau en nid d'abeille (en tant que matériau de réduction de poids structurel).
Les produits de la série papier méta-aramide sont principalement utilisés dans le domaine de l'isolation électrique, et une petite partie dans celui des 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, les exigences relatives aux équipements des trains à grande vitesse, notamment les transformateurs de traction haute puissance, sont plus strictes.
Les produits de la série papier para-aramide sont principalement utilisés dans les matériaux à âme alvéolaire. Comparés aux matériaux à âme alvéolaire en papier méta-aramide, les matériaux à âme alvéolaire préparés à partir de papier para-aramide présentent des propriétés mécaniques globales nettement supérieures, et leur résistance est cinq fois supérieure à celle de l'acier de même qualité. Cependant, leur densité n'est que cinq fois inférieure à celle de l'acier ; en raison de leur coût élevé, ils sont généralement utilisés dans les matériaux à âme alvéolaire exigeant une résistance élevée.
2. Principaux scénarios d'application du matériau à noyau en nid d'abeille en aramide
Domaine aéronautique : Une fois combiné au panneau pour former une structure sandwich, le matériau d'âme en nid d'abeille en papier aramide peut être utilisé comme une forme structurelle idéale et a été largement utilisé dans le domaine aéronautique. Les principales pièces d'application comprennent les volets, les ailerons, le bord d'attaque de la dérive verticale, la gouverne de direction, les canards, le fuselage, les pales, le radôme, les panneaux muraux, les trappes, les planchers et autres composants, ainsi que les grands composants rigides et porteurs de contraintes secondaires de l'avion. En tant que matériau d'âme de premier choix pour la structure sandwich composite en nid d'abeille d'avion, il peut réduire la qualité structurelle de l'avion et assurer la transmission des ondes, la réduction du bruit et les performances d'isolation thermique des composants fonctionnels. Selon les statistiques, il existe plus de 280 panneaux en nid d'abeille Nomex pour les avions à neuf cylindres en ligne nationaux, couvrant environ 80 % de l'ensemble de l'appareil ; les panneaux en nid d'abeille du chasseur américain F-111 représentent plus de 90 % de la surface totale de la forme ; C919 dans l'avion. Un grand nombre de matériaux d'âme en nid d'abeille sont utilisés dans de nombreuses pièces pour répondre aux besoins d'allègement. La demande de matériaux de noyau en nid d'abeille en aramide pour un seul vol devrait dépasser les 10 millions de yuans.
Dans le domaine naval, la structure sandwich en nid d'abeille permet non seulement de réduire le poids du navire à vide, d'améliorer sa manœuvrabilité et sa résistance aux chocs, mais aussi d'améliorer considérablement sa résistance à la corrosion et sa 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 d'aéronefs des navires de surface, afin d'améliorer les performances globales de tous les aspects des navires. La vedette rapide des garde-côtes américains utilise une structure en nid d'abeille Nomex pour remplacer les panneaux d'amiante, ce qui permet non seulement de réduire le poids de la vedette de plus de 9 tonnes, mais aussi d'éliminer les risques potentiels liés à l'amiante. Le prix au mètre carré est de 1 500 à 2 000 yuans. Il semblerait que les principaux instituts de recherche du CSIC aient commencé à utiliser des panneaux en nid d'abeille aramide pour des projets d'aménagement intérieur de navires légers.
Dans le 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 ont été utilisés pour les panneaux latéraux, les panneaux de toit, les sièges, les cloisons, les porte-bagages et les lucarnes des véhicules ferroviaires à grande vitesse afin d'alléger le véhicule. Pour accroître la vitesse du train, un véhicule roulant à plus de 200 km/h nécessite l'utilisation d'une grande quantité de nid d'abeille en papier aramide. L'usine de bus de Changchun recommande l'utilisation de nid d'abeille en aramide comme matériau de structure intercalaire pour les trains à grande vitesse des automotrices électriques CRH-5. La demande annuelle en nid d'abeille en aramide de 10 à 15 mm atteint 50 000 mètres carrés ; pour répondre aux exigences de légèreté et de confort, de nouveaux modèles, tels que les voitures à plancher, adoptent également une structure en nid d'abeille en aramide pour la conception des pièces intérieures.
De plus, le matériau de base en nid d'abeille en papier aramide peut également être utilisé dans la fabrication de pales de ventilateur, de navires, de yachts, de bateaux à rames, de snowboards, de camping-cars et d'autres produits.
3. l'offre et la demande de l'industrie
1. Offre et demande de fibres aramides
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 Chine, environ 60 % des fibres méta-aramides sont utilisées dans le secteur de la filtration industrielle relativement bas de gamme, et seulement 10 % environ dans les domaines de l'isolation haut de gamme et des matériaux à âme en nid d'abeille. En Chine, 40 % des fibres para-aramides sont utilisées pour le renforcement des fibres ; 20 % pour les protections pare-balles, les casques pare-balles militaires, les gants, etc. ; 20 % pour l'industrie du caoutchouc automobile ; et 20 % pour les matériaux composites.
2. Offre et demande de papier aramide
Papier aramide : Selon les statistiques, la capacité de production nominale mondiale de papier aramide 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 occupée 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 % ; en comparant la structure de la consommation mondiale, 90,76 % de la demande de papier aramide de mon pays en 2020 provient des appareils électriques. Isolation, tandis que la consommation de matériaux à structure en nid d'abeille et d'autres matériaux composites ne représentait que 9,24 %.
Actuellement, le principal fabricant national de papier aramide est Minshida. Minstar est le premier fabricant de papier aramide en Chine et occupe la deuxième place mondiale en termes de part de marché des produits en papier aramide, juste derrière l'américain DuPont.
3. Offre et demande de matériaux à âme alvéolaire en aramide
Selon le calcul selon lequel 100 kg de papier aramide peuvent être transformés en 3 mètres cubes de matériau de noyau en nid d'abeille, la capacité de production théorique de nid d'abeille en aramide dans le monde peut atteindre 2,04 millions de mètres cubes, et la capacité de production théorique de nid d'abeille en aramide sur le marché chinois peut atteindre 240 000 mètres cubes ; la capacité de production effective correspond au matériau de noyau en nid d'abeille en aramide est d'environ 54 000 mètres cubes.
Actuellement, le principal fabricant national de matériaux à âme alvéolaire en aramide est AVIC Composite Materials. La production de nids d'abeilles d'AVIC Composite Materials est principalement concentrée à Pékin et à Nantong. Parmi ces entreprises, 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 au secteur de l'aéronautique civile, et ses principaux clients étrangers, tels qu'Airbus, Boeing et Yaqi, en sont les principaux fournisseurs.
Ces dernières années, mon pays a continué d'accroître son soutien politique aux matériaux en fibres d'aramide et au papier d'aramide. Le développement rapide des trains à grande vitesse, de la construction aéronautique et des porte-avions, ainsi que d'autres industries de fabrication d'équipements, a particulièrement favorisé 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 un bon développement. Selon des données publiques tierces, la consommation de papier aramide en Chine 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.
Suiyin Capital continuera de prêter attention à l'application et au développement de nouveaux matériaux dans le domaine de la défense nationale et de l'industrie militaire et de la fabrication haut de gamme, de découvrir des champions cachés et des entreprises leaders sur le marché, d'utiliser le capital pour aider la cause de la défense nationale et de l'industrie militaire, de contribuer au développement du pays et de créer de la valeur pour la société.
