L'attrait de la fibre de basalte
Le concept de production de fibres à partir de basalte n'est pas nouveau. Le premier brevet pour la fabrication de fibres de basalte a été délivré en 1923, et dans les années 1950 et 1960, d'importantes recherches ont porté sur ses applications militaires. Même les principaux Fibre de verre À l'époque, les producteurs ont exploré le potentiel du basalte, mais ils ont réorienté leurs efforts de recherche et développement dans les années 1970 vers des fibres de verre plus performantes comme la S-2. Au fil des décennies, l'intérêt pour les composites à base de fibres de basalte a fluctué, mais ces dernières années, il a connu une croissance constante.
Le basalte étant issu de laves riches en magnésium et en fer qui se sont rapidement solidifiées, il n'est pas surprenant que les fibres de basalte présentent des propriétés exceptionnelles d'isolation thermique, de résistance au feu et de stabilité à haute température. Ces propriétés en font un matériau de référence pour l'isolation thermique. Par exemple, le fabricant russe de fibres de basalte Kamenny Vek fournit à l'industrie automobile américaine des produits d'isolation pour les systèmes d'échappement et des matériaux résistants à la chaleur pour des applications industrielles.
Au-delà des performances thermiques, fibre de basaltesa combinaison de résistance, de rigidité, de résistance aux chocs et de Chimique Son inertie en fait un renfort intéressant pour les composites. Dans les applications de plastiques renforcés de fibres (PRF), ses procédés de moulage sont similaires à ceux de la fibre de verre. Presque toutes les techniques de moulage de la fibre de verre peuvent être adaptées à la fibre de basalte moyennant quelques ajustements mineurs des paramètres clés. La fibre de basalte est également compatible avec tous les systèmes de résine standard.
Bien que la densité du basalte (2,63 g/cm³) soit légèrement supérieure à celle de la fibre de verre, ses avantages en termes de performances permettent de créer des composites plus légers et plus flexibles en termes de conception.
Les propriétés thermiques de la fibre de basalte suscitent un intérêt croissant, au-delà de l'isolation. Ses composites sont de plus en plus utilisés dans des applications exigeant une plage de températures plus étendue. Sa résistance aux chocs est également supérieure à celle des fibres de verre et de carbone. Des études préliminaires menées par le Centre allemand de construction légère intégrée et l'Institut de technologie textile de l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle ont démontré que le polyamide 6 renforcé par un tissu de fil hybride de basalte (HYWF) absorbe 35 % d'énergie spécifique en plus que le HYWF en fibre de verre et 17 % en plus que le HYWF en fibre de carbone.
Les oxydes de fer et d'aluminium présents dans le basalte lui confèrent des avantages supplémentaires. Par exemple, la fibre de basalte présente une meilleure résistance à la corrosion et une meilleure résistance au feu que la fibre de verre E. Une étude menée conjointement par Mafic (Irlande) et le Centre de projets Fraunhofer (Canada) a confirmé que des panneaux d'essai en fibre de basalte/époxy atteignaient un module de traction, une résistance à la traction et une résistance au cisaillement interlaminaire supérieurs de 40 %, ainsi qu'une rigidité spécifique supérieure de 20 %, comparativement aux panneaux en fibre de verre E/époxy fabriqués avec la même résine et selon le même procédé. Kamenny Vek a rapporté des résultats similaires.
Fibre de basalteSa faible absorption d'eau est essentielle pour les applications dans le secteur de la construction et des pipelines. Non conductrice et naturelle, elle est plus facile à recycler que les fibres synthétiques, un atout majeur pour l'industrie automobile et d'autres secteurs. Gencarelle décrit la fibre de basalte comme « plus légère, plus écologique et plus résistante » que les autres solutions, positionnant ainsi ses composites comme un compromis idéal entre la fibre de verre E et la fibre de carbone. Comme le souligne Thompson : « Nous comblons le fossé entre les fibres de carbone et de verre, un marché qui attendait depuis longtemps une telle solution. »
Il semblerait que la transition de la fibre de carbone à la fibre de basalte soit plus simple que celle de la fibre de verre E, bien que les deux options soient possibles. Pour les utilisateurs de fibre de carbone, le principal facteur est la réduction des coûts, tandis que le rapport performance/prix équilibré de la fibre de basalte convient aux applications où les performances ultra-élevées de la fibre de carbone ne sont pas nécessaires. Leurs modes de défaillance diffèrent également : la fibre de carbone a tendance à se rompre brutalement (par exemple, en se brisant), tandis que la fibre de basalte présente une défaillance progressive et plus sûre. Streetman illustre ce point : « Une prothèse de jambe en composite de carbone se rompt soudainement, provoquant une chute ; une prothèse en composite de basalte permet à l’utilisateur de s’asseoir. »
Malgré les progrès de la production qui permettent de réduire les coûts, la fibre de basalte reste deux fois plus chère que la fibre de verre E pour les applications à grande échelle. Pour justifier ce surcoût, ses propriétés supérieures – rigidité, résistance, résistance aux chocs, résistance chimique et à l'eau, et modes de rupture plus sûrs – doivent apporter une valeur ajoutée significative. Avec les avancées technologiques, cette roche volcanique se taille une place unique dans le monde des matériaux de pointe.
