Le monde de la construction navale, qu'il s'agisse de la restauration de vénérables embarcations ou de l'édification de nouveaux voiliers, est en constante évolution. Au cœur de cette dynamique, l'utilisation de matériaux composites et de techniques de stratification à l'époxy a révolutionné les pratiques, offrant des solutions à la fois robustes, légères et durables. Si un sujet divise beaucoup, c'est bien celui de la restauration de nos anciens Requins en bois qui commencent à vieillir. La restauration classique avec remplacement de bordés, varangues, etc., est un travail qui demande des compétences en charpente maritime et va nécessiter, dans la majorité des cas, de faire appel à un chantier spécialisé. Cependant, une autre solution, désormais éprouvée avec plus de 25 ans de recul, a émergé : la stratification à l'époxy de la coque, notamment celle des coques en contreplaqué marine, communément désignée comme la méthode CP Époxy.
Cette approche permet non seulement de prolonger la vie des bateaux existants mais aussi d'innover dans la construction de nouvelles unités. Elle représente une synergie entre les techniques traditionnelles et les avancées technologiques, permettant d'obtenir des performances et une durabilité accrues.
La Restauration des Coques en Bois par Stratification Époxy : Une Seconde Vie pour les Anciens Voiliers
La stratification à l'époxy des coques en bois offre une alternative viable à la restauration traditionnelle. Avec cette méthode, il est plus facile de trouver des chantiers qui pourront exécuter entièrement ou en partie ce travail, car il est possible de se réserver le décapage et le ponçage si on le souhaite. L'époxy est une résine compatible avec le bois qui va créer une véritable liaison de collage entre le bois et le tissu de verre. L'important avant de se lancer est de vérifier que la coque est suffisamment saine sans points de pourriture trop importants. Ces zones abîmées devront évidemment être réparées avant tout collage. Le bateau devra aussi être le plus sec possible, donc au moins quelques mois après la sortie de l'eau. Quand toutes ces conditions sont réunies, le processus peut commencer.
Un exemple frappant de cette méthode est celui de "Rex", une construction Hamel de 1949. Récupéré en 2016 alors qu'il dormait sous un hangar depuis une bonne dizaine d'années, ses bordés de fond s'étaient ouverts. Après une inspection méticuleuse, il s'est avéré parfaitement sain et compatible avec une solution de restauration par stratification. Le travail a été exécuté dans un chantier spécialisé en stratification avec l'aide précieuse de Jean Queveau, devenu un spécialiste de la question. La stratification de "Rex" et celle d'un autre Requin, "Roger Pol II", ont été réalisées simultanément.
Le processus de stratification d'une coque en bois implique plusieurs étapes clés. La première consiste à déquiller le bateau. Ce travail peut paraître compliqué mais se trouve être facilité sur le Requin puisque le lest est vissé directement sur la quille par quelques boulons. On dispose alors d’une coque plate, deux fois plus légère, que l’on pourra retourner à l’envers afin de la poncer puis de la stratifier. Le ponçage-décapage est une étape importante qui permet de mettre la coque à nu. Il y aura ensuite une passe d’enduit époxy qu’il faudra poncer à nouveau afin d’obtenir une surface parfaitement lisse. Ces séances de ponçage sont assez longues et de leur réussite dépend l’aspect final de la coque. De leur côté, le lest et la fausse quille sont sablés puis aussitôt passés au primaire époxy avant le retour de l’oxydation. La fausse quille en bois est stratifiée une fois les boulons serrés, mais le lest en fonte, qui est imprégné d’eau salée et difficile à rendre étanche, ne l'est pas. Il restera avec son enduit époxy.
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Ce travail, très intéressant et minutieux, permet de récupérer un bateau étanche, solide, rigide. Il évite les interminables séances de ponçage, passage d’enduit, de peinture, etc., au début de chaque saison, ainsi que les éventuelles séances de pompage durant la navigation. "Rex" a été mis à l’eau en juillet 2017 et a donc déjà fait deux saisons complètes, prouvant l'efficacité de cette méthode.
Les Matériaux Composites : Fibre de Verre, Fibre de Carbone et Résine Époxy
La résine époxy est un élément fondamental de ces techniques modernes. Il existe à présent de nombreux types de résine époxy adaptés aux différents travaux. En premier lieu, nous parlons ici de résine époxy et non polyester. Le développement technologique a permis de réduire les coûts de production de l'époxy, ce qui fait d'elle l'une des matières premières les plus populaires pour la fabrication de composites destinés à la construction de bateaux. L'époxy a une résistance élevée à l'hydrolyse et qu'elle a des propriétés d'étanchéité quasiment parfaites. Elle s'adapte facilement à tous les types de surfaces et est facile à laver. Elle est également très résistante et durable, ce qui prolonge la durée de vie du bateau. De plus, l'époxy est plus chère que la résine polyester et elle ne résiste pas aux UV. Il faut absolument la protéger des rayons du soleil avec une couche de finition, comme un vernis ou une laque. Pour une même quantité, les bateaux Sarch sont plus légers. L'époxy adhère encore mieux au polyester que celui-ci n'adhère à lui-même.
Pour fabriquer du stratifié époxy, il faut évidemment de la fibre de verre. Le stratifié de verre est un matériau composite à base de fibres de verre et de plastique, caractérisé par sa haute résistance. Les tissus en fibres de verre sont flexibles et faciles à travailler. Ils ressemblent presque à de véritables textiles, comme de la soie, et sont fabriqués à partir d'un fil continu tissé. Les propriétés diffèrent selon la manière dont les fibres sont agencées dans le stratifié. On trouve des tissus à armure sergée, qui offrent une élasticité élevée, et des tissus mats en fibres coupées, qui sont moins résistants. Le tissu de verre biaxial est appliqué en plusieurs couches entrecroisées, tandis que le tissu unidirectionnel ou monoaxial, lui, est composé de fibres parallèles. Il est plus facile de travailler avec des tissus multidirectionnels, qui contiennent des fibres de verre dans différentes directions, pour une application plus facile, avec moins de matière. Voilà pourquoi on en trouve dans la plupart des kits de réparation pour bateau. La fibre de verre est très résistante, ce qui permet aux bateaux de durer plus longtemps.
La fibre de carbone, quant à elle, est 5 fois plus légère que l’acier et 6 fois plus résistante. Il y a quelques années encore, son utilisation était limitée à un type de bateau très spécifique, mais le développement technologique permit de réduire les coûts de production de sorte que son utilisation s’est répandue. Les fibres de carbone sont plus coûteuses et plus résistantes à la traction que les fibres de verre, mais avec un poids bien moindre.
Cependant, il est crucial de noter des incompatibilités importantes. La résine époxy ne peut pas dissoudre la structure grossière du mat de verre et ne peut donc pas l'imprégner correctement. Le mat de verre utilisé avec de la résine époxy ne sera donc imprégné que superficiellement, et ne tiendra pas bien. La résine époxy bouffe le mat de verre, ou plus précisément, le liant contenu dans le mat de verre est incompatible avec l'époxy. Il y a incompatibilité des produits. Pour une stratification fibre de verre polyester, il ne faut pas de résine époxy ; cela peut passer avec du tissu de verre, mais pas avec du mat de verre. En revanche, la résine époxy est bonne à utiliser sur de la fibre polyester une fois la fibre polyester sèche. Elle est plus durable et résistante pour tout ce qui est collage de surface polyester, ou pour renforcer avec des joints congés, mais elle n'est pas compatible pour le travail de stratification avec du mat de verre.
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Pour la construction du noyau dur du sandwich, on utilise souvent du contreplaqué marin Okoumé 100% Special Grade, un bois d’une qualité étonnante. Il s’agit d’un matériau léger et flexible, très facile à travailler, ce qui facilite grandement la construction du voilier. La technologie de construction CP Époxy est originale, associant au bois - du contreplaqué marine - de la résine époxy. En associant au contreplaqué marine de la résine époxy, cette technique de construction permet de bénéficier du meilleur de chaque matériau, faisant des bateaux construits de la sorte des unités plus légères que celles construites en polyester et plus facilement recyclables.
Techniques de Construction Avancées : Du Sandwich à l'Infusion Sous Vide
Le processus de construction d’un petit voilier est aussi fascinant que son utilisation lors de sorties en mer. Certains chantiers navals ont développé des méthodes de construction uniques qui rendent leurs bateaux spéciaux et appréciés. Il s'agit d'un processus de fabrication dans lequel des techniques traditionnelles et artisanales sont utilisées aux côtés des techniques les plus avancées.
La coque est l’une des parties fondamentales d’un voilier. Sans une coque bien construite, faite de matériaux de qualité, il est impossible de naviguer. C’est pourquoi, des chantiers comme Sarch, ont pris grand soin de trouver une technique de construction de coque qui les satisfasse. Les coques de ce chantier sont construites avec la technique du sandwich à noyau dur. L’extérieur, comme le pain d’un délicieux sandwich, est constitué de couches de fibre de carbone. L’extérieur, le noyau dur de la coque, est une combinaison de planches marines Okoumé et de fibre de verre.
Chaque étape du processus de construction d’un voilier a une justification technique. Et cela inclut la création de la structure et sa mise en place. Les membrures, les cloisons et les renforts qui forment la structure du bateau sont tous stratifiés ensemble et collés avec du mastic époxy. En laminant la structure interne à la coque, on obtient une construction solide, résistante et robuste.
Pour obtenir des ponts légers mais en même temps rigides, les constructeurs les bâtissent en sandwich de couches de mousse PVC, un matériau isolant et anti-condensation. La technique utilisée pour les créer est l’infusion de résine sous vide. Les matériaux qui créeront la pièce sont placés dans un moule, scellé sous vide au moyen d’un sac qui permet d’extraire tout l’air entre les couches. Les vides restants sont remplis de résine. Fabriquer des ponts d’une telle qualité n’est pas à la portée de tous. La réalisation de cette technique suppose certaines connaissances techniques et du matériel que tous les armateurs ne possèdent pas. La résine époxy est utilisée plutôt pour la fibre de carbone, et vu que les dosages sont plus fins pour la résine époxy (pas d'approximation possible à vue d'œil comme le permet la résine polyester), et vu que le but de la fibre carbone (plus solide et plus légère) est de faire aussi solide avec moins de matière (fibre et résine) pour gagner en légèreté, on fait cela sous vide pour gagner en qualité de liaison et minimiser le poids. Sous vide, que ce soit en fibre de verre ou de carbone, la pression permet d’évacuer tout l’air emmagasiné et par le fait même, de conserver juste la résine nécessaire pour assurer la liaison-fusion entre les couches de fibre. Une bonne liaison équivaut à de la solidité et de la légèreté, car tout le trop-plein de résine est retiré, passant d'un ratio de 70% résine/30% fibre à l'inverse : 70% de fibre pour 30% de résine.
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De nouveaux modèles de quille sont également développés pour une plus grande stabilité lors de la navigation. Par exemple, des quilles construites avec du duraluminium T6, un matériau 3 fois plus léger que le fer, avec un bulbe de plomb installé dans la partie inférieure. De cette façon, une grande partie du poids du voilier se situe à la plus grande profondeur possible.
En France, cette technique de construction a été mise à l'honneur par le chantier rochelais Fora Marine, qui a su en optimiser les étapes pour la rendre compatible avec la construction en série de voiliers de croisière allant de 28 à 44 pieds, ses fameux RM, signés par l'architecte Marc Lombard. En associant une coque en CP époxy à un pont en composite, le chantier a en outre démontré que ce type de construction pouvait, in fine, s'adapter aux designs les plus audacieux, si tant est que l'on sache sortir du cadre.
Application Pratique de l'Époxy et Précautions
L'utilisation correcte de la résine époxy est primordiale pour garantir la réussite d'une stratification ou d'une réparation. La résine époxy est très sensible au dosage du durcisseur. Il faut bien respecter les dosages et les mélanger correctement pour un bon résultat. Si les dosages sont respectés correctement, mais que les mélanges ne le sont pas, le séchage ne se fera pas correctement, ou ses résidus rendront l’époxy friable. En pratique, vous avez tout de même un peu de marge. La plupart du temps, la résine époxy est indiquée en poids ou en volume. Vous pouvez utiliser une balance de cuisine pour mesurer les poids. Pour faciliter le dosage et le mélange de résine et de durcisseur, l'utilisation de mini-pompes (comme celles proposées par West Systems) est recommandée, car elles sont prévues pour être placées sur les récipients qui contiennent la résine et le durcisseur.
Le mélange doit être effectué avec une spatule en bois en évitant autant que possible de faire des bulles. Un point crucial est l'élévation de la température lors du mélange. Si vous ne le faites pas avec assez de vigueur, trop de chaleur pourrait se dégager, ce qui provoquerait la formation d'une bulle de chaleur dans la résine et rendrait le mélange inutilisable. Il est donc déconseillé de laisser un mélange de résine époxy sans surveillance, car il est inflammable. Pour les réparations superficielles, des seringues à deux compartiments peuvent être utilisées, comme celles présentes dans les kits de réparation pour stratifié. Ces seringues permettent de faire automatiquement sortir la bonne quantité de mélange.
L'application de la résine époxy pour la stratification est une étape délicate. Imprégnez complètement le tissu avec un rouleau ou un pinceau. Après application, la résine doit être légèrement jaune et translucide. Toutes les zones qui demeurent blanches et opaques n'ont pas été suffisamment imprégnées. Une fois le tissu positionné sur la surface exempte de poussière, il faut le plaquer fermement à l'aide d'un rouleau, idéalement un rouleau laqueur, car les rouleaux en mousse réagissent à l'époxy. Il est essentiel de faire remonter le surplus de résine du tissu et de la racler à l'aide du rouleau laqueur pour éviter l'excès de résine, qui alourdit le tissu et provoque des faiblesses. Cette étape est particulièrement importante pour les grandes surfaces.
Pour l'application de couches successives, il est préférable de travailler "dans l'humide", sans attendre le durcissement des couches précédentes. Cependant, les couches d'époxy fraîchement appliquées ne doivent être poncées que si l'époxy est entièrement durci. Si ce n'est pas le cas, vous risquez d'abîmer le durcisseur. Les solvants doivent être à portée de main quand vous travaillez, et l'époxy doit immédiatement être nettoyé des outils et des alentours avec de l'époxy. Une couche de résine doit toujours être poncée une seule fois. Si une couche d'époxy sèche devient mate, il faut la poncer profondément pour pouvoir appliquer des couches supplémentaires. Un rouleau ébulleur est utile pour chasser les bulles d'air.
La résine époxy convient aussi comme base pour une application en enduit. En y ajoutant des additifs appropriés, vous pouvez ainsi obtenir un enduit aux usages divers à bord. L'époxy enrichi de silice convient parfaitement comme adhésif pour les réparations à bord ou pour les zones défectueuses de la coque. On peut en mesurer des quantités précises et il en faut beaucoup pour produire une masse visqueuse. Le micro-ballon est plus adapté pour obtenir une pâte plus volumineuse avec l'époxy, offrant un coût moindre. Cette pâte permet de réaliser des congés, des hiloires, etc. Toutes les formes peuvent facilement être travaillées à la main et au papier de verre.
L'époxy accroche sur quasiment tous les matériaux, et elle accroche mieux sur le polyester que le polyester ne s'accroche à lui-même. En théorie, il est possible de peindre directement cette surface une fois poncée. Cependant, l’application d’une couche de gelcoat sur de l’époxy n’est pas recommandée, puisqu’il s’agit d’une résine étanche. Il est aussi possible d'appliquer une couche supplémentaire d'époxy pour protéger également les zones autour de la surface réparée des infiltrations d'eau.