Fibres d'alumine

Les fibres d'alumine peuvent être fabriquées selon trois procédés :

• le « slurry spinning » ou « procédé de filage à partir d'une dispersion » : cette tech­nique est basée sur la synthèse d'un précurseur filable qui est constitué d'une solution aqueuse contenant un sel basique d'aluminium, de particules cristallines submicro­niques d'alumine et d'un polymère organique qui permet d'ajuster la viscosité. La dis­persion obtenue est ensuite façonnée en une fibre, au cours de plusieurs étapes de chauffage qui peuvent inclure un passage dans une flamme ;
• le procédé sol-gel : cette méthode consiste à préparer des gels microscopiques par des réactions de polymérisation minérale à partir de précurseurs moléculaires et plus précisément d'alcoxydes métalliques. Ces gels possèdent une viscosité à température ambiante qui est adaptée à l'élaboration de fibres obtenues soit par étirage soit par extrusion. Elles sont ensuite séchées puis densifiées par chauffage à quelques cen­taines de degrés ;
• l'élaboration de fibres mono-cristallines : cette méthode consiste à faire fondre des oxydes dans un creuset réfractaire percé en son fond d'une buse ou d'un orifice micro­métrique. L'ensemble est chauffé par un système résistif ou inductif. La fibre est formée par le contact de la phase liquide avec un germe qui se trouve à l'entrée de l'orifice. La formulation passe ainsi à travers la buse par capillarité et le tirage s'effectue vers le bas avec des vitesses lentes et contrôlées. Le diamètre de la fibre dépend de celui de l'orifice et des conditions de tirage.

Les fibres commerciales d'alumine les plus connues se nomment Saffil^® et Almax^®.

Les fibres Saffil^® sont fabriquées par l'entreprise améri­caine Saffil Ltd. Ce sont des fibres polycristallines compo­sées de 95 à 97 % d'alumine et de 3 à 5 % de silice [1].

Les fibres Almax^® sont élaborées par l'entreprise nippone Mitsui Mining and Smelting Co. Ce sont des fibres compo­sées de 99,9 % d'alumine [1].

D'autres entreprises proposent des fibres d'alumine telles que 3M et Sumitomo.

Les utilisations des fibres d'alumine peuvent se répartir principalement en deux catégories : les fibres d'isolation et les fibres techniques [2].

Les fibres d'alumine sont employées en isolation lorsque les températures mises en œuvre sont très élevées (géné­ralement supérieures à 1 000 °C). Elles sont ainsi utilisées dans :

• les garnissages de fours industriels et les enceintes thermiques par les industries du verre, de l'aluminium, de la fabrication de porcelaine et sidérurgique ;
• les joints d'expansion et d'étanchéité ;
• les appareils électroménagers chauffants comme les fours ou les grille-pains ;
• les boucliers thermiques dans le secteur de l'aérospa­tiale.

Les fibres d'alumine à usage technique sont employées comme matériaux de renfort dans :

• les matières plastiques pour les équipements de sport et les supports électriques et électroniques ;
• les supports anti-corrosion ;
• les filtres ;
• les matériels d'isolation et les structures destinés aux appareils cryogéniques.

Elles peuvent être mélangées à d'autres fibres, elles sont ainsi utilisées pour la protection contre les incendies. Elles sont également présentes dans les pots catalytiques et les filtres à particules diesel.

Les fibres d'alumine ont généralement un diamètre médian inférieur à 12 microns (µm) et une longueur pou­vant atteindre plusieurs dizaines de microns. Les fibres Saffil^® ont plus précisément un diamètre médian compris entre 3 et 3,5 pm, les fibres Almax^® ont un diamètre voi­sin de 10 µm et celles commercialisées par 3M, un dia­mètre médian compris entre 8 et 12 µm [1].

Elles présentent une température de fusion élevée, un coefficient de dilatation proche de celui des aciers, une tenue mécanique aux températures remarquable, une bonne conductivité thermique, une grande résistivité électrique, une excellente dureté ainsi qu'une bonne résistance à l'usure.

Les fibres d'alumine sont quasiment insolubles dans l'eau. Elles offrent une résistance élevée à la corrosion et une très bonne inertie chimique : elles possèdent une bonne résistance aux acides (dilués et concentrés), aux alcalins, aux halogènes ainsi qu'aux métaux [3].