la fibre la plus résistante du monde ?

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la fibre la plus résistante du monde ?

Message par Barnabé le Mer 4 Déc 2013 - 7:29

Hello, la mention par un foreumeur d'un fil en Kevlar m'a fait me demander quelle était la fibre la plus résistante du monde... pour tout ce qui est fil, corde, cordage, câble... et pour les tissus et textiles techniques aussi.

Déjà, il faut savoir quels concepts, quels mots chercher, pour trouver. On s'intéresse à :
- la contrainte de rupture ou résistance (notée par la lettre Sigma minuscule : σ), habituellement exprimée en MPa ou GPa. On cherche donc les fibres avec la plus haute contrainte de rupture.
- la résistance spécifique, c'est à dire la contrainte de rupture ramenée à la densité. Autrement dit, un matériau très solide par rapport à sa masse.
- plus, bien sûr, les questions de résistance aux UV, à la fatigue, au cisaillement...

En bref : les fibres de PBO (marque commerciale Zylon) sont les plus résistantes du monde. Mieux que le Kevlar, mieux que la fibre de carbone, mieux que le Dyneema. Le kevlar (2,9 GPa) est aussi résistant que l'acier (2,8 Gpa). Le Zylon est presque deux fois meilleur (5,8 GPa). Quand on intègre la densité (le poids), il est évident que ces fibres synthétiques deviennent encore plus intéressantes que l'acier. 5,8 GPa, ça veut dire une résistance de 580 kg au mm² ! Bon, c'est une résistance théorique sur la fibre même, le fil fabriqué sera sans doute moins résistant au mm², mais ça donne une idée.

Le seul point faible du Zylon est sa grande sensibilité aux UV qui le dégradent rapidement (résistance diminuée de 10 % en 2 mois, 50 % en 11 mois). Donc, soit on l'utilise à l'abri de la lumière... soit il faut que le fil/cordage soit gaîné.

Page wikipedia sur le Zylon (en anglais) :
http://en.wikipedia.org/wiki/Zylon

Pour approfondir :
Le pdf du fabricant du Zylon (18 pages faisant le tour des caractéristiques du matériau) : http://www.toyobo-global.com/seihin/kc/pbo/Technical_Information_2005.pdf

Une publication (en anglais) qui évalue l'intérêt du zylon pour les suspentes d'une mongolfière très high tech si j'ai bien compris (intéressant car ça passe en revue toutes les caractéristiques recherchées pour un tel usage) :
http://ravenaerostar.com/files/uploads/aerospace/technical-documents/Use_Zylon_Fibers_in_ULDB_2002.pdf
Une autre sur le comportement à la fatigue (ou l'on apprend aussi plein de choses sur les autres caractéristiques de ces fibres) : http://archimer.ifremer.fr/doc/00016/12688/9625.pdf

Plus d'infos sur la résistance mécanique des fibres techniques dans ces pages extraites des Techniques de l'ingénieur :
http://books.google.fr/books?id=nLUgkLrOtiEC&pg=PP11&lpg=PP11&dq=r%C3%A9sistance+sp%C3%A9cifique+fibres&source=bl&ots=UxLikV-hrP&sig=At8CHOehGxQNFuxzlcY8PtCZfKE&hl=fr&sa=X&ei=c7ueUpbhK8aN0AWT7YDIBw&redir_esc=y#v=onepage&q=r%C3%A9sistance%20sp%C3%A9cifique%20fibres&f=false
Sur la résistance spécifique des matériaux en général, voir cette page : http://aluminium.matter.org.uk/content/html/fre/default.asp?catid=151&pageid=2144416673

En trouver ???
Ca semble vraiment pas évident. C'est tellement high-tech que c'est assez peu répandu. C'est utilisé dans les casques de pilote de F1, dans les gillets pare-balles, dans les cordages de voiliers de course... Ca ne se rapproche pas trop de quelque chose qui soit réellement disponible sur le marché pour le détourner de son usage premier.
Ce que j'ai trouvé et qui semble le plus disponible :
La marque américaine Power cordz utilise le zylon pour de la corde ou du câble haut de gamme pour le sport :
- corde de tennis : http://www.powercordz.com/lacorda-1/lacorda-Zylon-18-half-set
- câbles pour le vélo (dérailleurs, freins) : http://www.powercordz.com/store
La marque YGK fabrique un fil de pêche en Zylon. Mais ça semble une tresse particulière, creuse :
http://www.exotic-anglers.fr/vente/532-ygk-zylon-knot-.html

Enfin, il faut quand même finir par une bonne dose de bon sens : on a rarement besoin de la fibre la plus résistante au monde ! Pour tous les usages courants, les câbles, fils, cordages, etc. du commerce suffisent. Des fibres à très haute résistance comme le Kevlar et le Dyneema sont déjà hyper performantes et sont plus facilement commercialement disponible. Il n'y a que quelques usages très pointus où la résistance spécifique peut devenir très importante.

Encore une dose de bon sens : il faut faire gaffe aussi au fait qu'une aussi grande résistance sur un aussi petit diamètre peut surprendre, à commencer par le risque de se couper la chair (doigts...) ! De ce point de vue, c'est "pire" que le fil de pêche et le câble d'acier. On peut théoriquement porter le poids de son corps sur un fil de Zylon de 0,5 mm de diamètre. Vous voyez bien le problème : vos doigts ne supporteront pas une charge aussi forte sur un fil aussi fin que du fil à coudre. Pas la peine non plus d'envisager une descente en rappel sous peine de découper une tranche de jambon dans ses cuisses !

Ca reste à approfondir, notamment sur la disponibilité commerciale.
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Re: la fibre la plus résistante du monde ?

Message par Wasicun le Jeu 5 Déc 2013 - 14:14

En ce qui concerne les applications balistiques de cette fibre c'est NIET !!! (le zylon se dégrade bien trop vite, c'est un phénomène connu depuis de nombreuses années dans "le milieu" ...).
Voir ici par ex. : http://www.bodyarmornews.com/missouri-law-enforcement-agencies-should-check-body-armor-problems-found/

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Re: la fibre la plus résistante du monde ?

Message par Barnabé le Jeu 5 Déc 2013 - 15:22

Merci pour l'info. Voici quelques liens que j'ai trouvés sur ce sujet :
http://books.google.fr/books?id=vWcm96kxXIUC&pg=PA4&lpg=PA4&dq=%22zylon%22+UV+heat+moisture&source=bl&ots=y_ErNf-31d&sig=v0h5Ve_lFHBCuH0OsSu9atNqVcM&hl=fr&sa=X&ei=aYqgUpOGLu-Z0AWOjID4Cw&ved=0CEgQ6AEwAw#v=onepage&q=%22zylon%22%20UV%20heat%20moisture&f=false
http://ddq74coujkv1i.cloudfront.net/_misc/BodyArmor/AH_FAQs.pdf
https://www.justnet.org/pdf/30Years3000Saves.pdf

Je retiens que le Zylon se dégrade sous l'effet de la lumière et de l'humidité. C'est effectivement très embêtant. Je lis dans le premier lien "il apparaît que l'humidité extérieure est nécessaire pour permettre la dégradation des fibres de Zylon".

Dans un BOB par exemple, on peut envisager d'avoir un rouleau de fil dans un ziplock et dans une poche à l'abri de la lumière. Il ne devrait pas se dégrader.
Dans le cas des cordes de raquettes de tennis vendues par Pwoer Cordz, le fil de zylon est complètement recouvert par une enduction étanche. Il devrait là aussi être protégé de la lumière et de l'humidité.
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