Les matériaux de construction

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Pour vous permettre d’entretenir, réparer ou de rénover votre bateau (hors pneumatique, alu, et ferro-ciment), il nous semblait intéressant de  vous proposer un petit glossaire généraliste mais détaillé, des matériaux les plus utilisés dans la construction (en tant qu’amateur ou professionnel) de bateaux à moteur ou à voile, de loisir (dériveur léger), planche à voile, ou de kayak. Jusqu’à une époque relativement récente, les coques des bateaux étaient exclusivement réalisées en bois. Mais grâce à l’évolution des sciences et des techniques, elles sont maintenant construites en matériaux très variés, chacun étant plus ou moins adapté à tel ou tel type de construction.

Résines polyester, résine époxy, époxy, fabrication en sandwich, fabrication en composite monolithique, ou encore, résine chargée, ces mots ou désignations qui étaient pour le commun des mortels, et on le comprend, du charabia, n’auront bientôt plus de secret pour vous.

Résines polyester et époxy :
Une résine est définie comme un liquide visqueux capable de devenir dur dans certaines circonstances (dans le cas des résines étudiées, il s’agit d’une réaction du type polymérisation). Cette réaction est activée par le mélange d’un composant et d’un catalyseur en faible quantité (pour les polyesters) ou d’un durcisseur dans un rapport de 1 :4, 1 :5, ou parfois 1 :1 (pour les époxy).
Le polyester est moins cher, a tendance à durcir d’un coup et à des propriétés (solidité moindre, tendance à la délamination) moindres que l’époxy. Dans tous les cas, son usage est réservé au composite à base de tissu de verre.
L’époxy est plus cher, a des meilleures propriétés (étanchéité totale, durcissement plus progressif) mais il craint les UV.
Tissu de verre/kevlar/carbone :
C’est un ensemble de fibres assemblées/tissées sous la forme de feuille. Leur inclusion dans de la résine permet de donner de la résistance aux surfaces ainsi obtenues. La résistance maximale étant sur la longueur des fibres, leur tissage et leur disposition sont importants pour le résultat final. Un tissu unidirectionnel a par exemple des fibres toutes disposées dans le même sens (résistance dans une seule direction).
Le tissu de verre :
Présente des propriétés moyennes mais est relativement facile à travailler et est peu onéreux.
Le tissu de kevlar :
Il donne des surfaces très résistantes même au poinçonnage (on s’en sert pour fabriquer des gilets pare-balles) mais est plutôt cher et est difficile à travailler.
Le tissu de carbone :
Léger, solide dans le sens des fibres mais fragile dans les autres directions et est plus cher. Sur les bateaux de compétition, c’est le matériau utilisé de préférence.
Mousse :
Il s’agit d’un matériau qui n’est pas plein mais est constitué d’une émulsion d’un produit avec de l’air. Elle est donc remplie de petites bulles d’air. Sa résistance est généralement assez faible (en fonction du matériau émulsionné, de la quantité d’air mais en tout état de cause c’est moins solide que le même matériau plein) par contre l’ensemble est très léger.
Composite :
Un matériau composite est comme son nom l’indique un matériau qui est fabriqué à partir de plusieurs composantes. Généralement, il s’agit d’un renfort noyé dans une matrice. L’intérêt de ces mélanges est de produire des matériaux qui combinent des avantages que ni la matrice ni le renfort n’auraient eus par eux-mêmes. Dans notre cas, le renfort est le tissu et la matrice est une résine. La résine sert à lier les fibres au tissu et lui apporte une rigidité et une résistance au poinçonnage pendant que le tissu apporte une bonne résistance longitudinale.
Composite bois/époxy :
Il a révolutionné la construction des bateaux en bois. Il minimise l’entretien, apporte un gain de solidité, de légèreté, la possibilité d’adopter de nombreuses formes harmonieuses et augmente la longévité. Le bois étant sensible à l’eau, le rôle de l’époxy est de l’étanchéifier. En effet,le principe consiste à traiter à la résine époxy toute pièce de bois rapportée dans la construction du bateau. L’hygrométrie est ainsi stabilisée et le bois ne vieillit donc plus.
Fabrication en composite monolithique :
C’est une fabrication composée uniquement de composite d’un seul tenant (par opposition au sandwich composé d’un empilement de différents matériaux).
Fabrication en sandwich :
Il s’agit d’un assemblage de différents matériaux en couches avec un cœur entouré d’une ou plusieurs peaux de différentes natures. Là aussi, cela permet de combiner les avantages des différents matériaux.. Le cœur limite le poids et apporte de la rigidité pendant que les peaux composites le protègent des chocs et amènent la résistance.
Moule femelle :

le moule femelle est un moule dans lequel l’objet à mouler est à l’intérieur (un moule à tarte est un moule femelle). Dans ce moule, c’est donc la peau externe qui est plaquée contre le moule. Une fois finie la coque est sortie du moule.
Moule mâle :
C’est l’inverse du moule femelle donc un moule en relief. La coque est donc formée autour du moule et c’est donc la peau interne qui repose contre le moule.
Résine chargée (de microballons) :
Une résine durcie, de base, peut-être assimilée à un bout de plastique très dur et relativement dense. En fonction des besoins, une « charge » est mélangée à la résine avant son durcissement afin de modifier ses propriétés. Par exemple, les tissus dont il a été question lui donnent une grande résistance dans certaines directions. Des morceaux de fibres lui donnent une bonne résistance multidirectionnelle (pour boucher un trou). Des microballons (mini bulles de verres) ou une poudre de silice permettent d’alléger la résine et de l’épaissir de manière à pouvoir l’utiliser comme une colle ou comme enduit de finition (en fonction des proportions) sans pour autant trop dégrader sa résistance intrinsèque.
Tissu d’arrachage :
Il s’agit d’un tissu qui n’adhère pas ou peu sur de la résine qui y est perméable et que l’on insère entre le composite et le feutre de drainage de façon à ce que les deux éléments ne se collent pas.
Feutre de drainage :
C’est un tissu aussi. Son rôle est de drainer en l’absorbant la résine en trop hors des peaux composites lors de la fabrication. Du moment qu’il est perméable à l’air et peut s’imbiber de résine, sa nature importe peu.

Infusion :
Ici, l’ensemble des éléments solides de la coque est mis en place dans un moule femelle : tissu extérieur/mousse/tissu intérieur ainsi que le tissu d’arrachage et le tissu de drainage. Ensuite, on met l’ensemble dans un sac à vide, on ferme et on met sous vide. Tous les éléments sont donc plaqués fortement les uns aux autres. Ensuite via un ou plusieurs tuyaux, la résine est injectée dans le sac à vide . Aspirée par le vide et par capillarité, celle-ci se met en place de manière « idéale »: quantité minimum, collage parfait sans aucune bulle d’air… et ce sans avoir à se salir ! Après durcissement, la coque est prête !
L’injection :
C’est l’aboutissement de la démarche commencée avec l’infusion.L’injection consiste à réaliser la pièce entre deux moules afin d’obtenir une finition parfaite des deux côtés du premier coup. Cette technique, qui est maîtrisée par quelques chantiers importants, nécessite des investissement lourds (il faut deux moules….) et surtout une précision de réalisation rigoureuse des moules afin de garantir l’épaisseur de entrefer. A la différence de l’infusion, la résine est injectée et elle migre depuis la périphérie de la pièce jusqu’au centre volumique de cette dernière. Une légère dépression permet de faciliter cette migration. La catalyse se fait dans des conditions équivalentes avec cependant un maintien en température plus important que lors d’une infusion.
Fabrication sous-vide :
Le but de cette opération est de fabriquer des composites les plus légers possible en ne gardant autour du renfort que la quantité minimale de matrice. Le tout en garantissant un collage optimal. Concrètement, le tissu est mis en place dans le moule. Le tissu est imbibé avec la résine (à durcissement assez lent) et les bulles d’air sont soigneusement enlevées. Puis l’ensemble est recouvert d’un tissu d’arrachage lui-même recouvert par du feutre d’absorption.
Ensuite l’ensemble est mis dans un sac à vide (une bâche étanche à l’air peut faire l’affaire) que l’on ferme hermétiquement. Via un tuyau qui passe dans la bâche, une pompe aspire l’air présent dans le sac qui vient se plaquer fortement contre notre assemblage (en assurant ainsi un parfait collage) et la résine en trop va prendre la place de l’air qui est pompé hors du feutre de drainage. On laisse durcir la résine sous-vide et ensuite on peut ôter le sac à vide et les divers tissus.

A savoir :
Si aujourd’hui, pour respecter davantage l’environnement, les fibres naturelles ont attiré l’attention des constructeurs, un grand nombre de bateaux en fin de vie représente des déchets difficiles à éliminer. En effet, les plastiques et les matériaux composites de synthèse fréquemment utilisés pour la fabrication des bateaux de plaisance posent un réel problème environnemental. Lorsque ces bateaux parviennent en fin de vie, ils constituent des déchets difficiles à éliminer, leur fabrication génère des émissions de COV (composés organiques volatils), dangereux pour la santé.

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