La fabrication d'une planche de surf en fibre de verre est un processus complexe qui nécessite une connaissance approfondie des matériaux, des techniques et des étapes impliquées. Cet article vise à fournir un guide détaillé sur la fabrication de planches de surf en fibre de verre, couvrant les matériaux utilisés, les étapes de fabrication et les considérations environnementales.
Matériaux utilisés
Pains de mousse
Le noyau d'une planche de surf est généralement constitué de mousse. Deux types de pains de mousse sont couramment utilisés :
- Mousse PU (Polyuréthane): Il s'agit du pain de mousse traditionnel utilisé depuis les années 1950. La mousse de polyuréthane est expansée dans un moule pour créer le pain.
- Mousse EPS (Polystyrène Expansé): Ces pains de mousse sont devenus populaires dans les années 2000. Ils offrent plus de rebond que le PU, ce qui rend les planches plus réactives. Les planches en EPS sont également plus légères à volume égal que les planches en PU. La densité de la mousse utilisée est généralement de 30 kg/m³, offrant un bon compromis entre poids et solidité. Les pains de mousse EPS sont moulés ou découpés au fil chaud dans de gros blocs de polystyrène.
Pour plus de résistance, le pain de mousse PU est renforcé avec une latte centrale en bois appelée « stringer ». Le principe consiste à découper le pain de mousse en deux, placer le stringer entre les deux parties puis les recoller. Le choix du stringer n’est pas à négliger car en fonction des propriétés du bois sélectionné, la planche sera plus ou moins flex.
Résines
La résine est utilisée pour stratifier la planche, c'est-à-dire pour recouvrir le pain de mousse de fibre de verre et créer une coque résistante. Deux types de résines sont couramment utilisés :
- Résine Polyester: Généralement utilisée avec les pains de mousse PU, car elle n'est pas compatible avec les pains de mousse EPS.
- Résine Époxy: Généralement utilisée avec les pains de mousse EPS. Elle offre de meilleures performances mécaniques que la résine polyester. Les résines époxy modernes sont également traitées UV, ce qui limite le jaunissement. De plus, elles sont souvent biosourcées à hauteur de 40 %.
Depuis quelques années, il est possible de stratifier une planche PU avec de la résine époxy, les résines époxy modernes ayant de bien meilleures performances mécaniques que la résine polyester.
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Fibre de verre
La fibre de verre est utilisée pour renforcer la planche et lui donner sa solidité. Différents types de fibres de verre sont disponibles, avec des densités de 4 oz (125g/m2) ou 6 oz (202g/m2). La combinaison de ces différentes fibres permet d'adapter la stratification au gabarit du surfeur. Il est également possible d'utiliser des fibres plus résistantes à densité équivalente, comme les fibres S-glass, pour réduire le poids de la stratification sans en détériorer la qualité.
VIRAL Surf distribue plusieurs types de fibre de verre destinés à la stratification de planches de surf. Les tissus "taffetas E-Glass" , tissés (0°-90°). représentent la majeure partie des tissus de fibre de verre utilisés pour la fabrication de planches de surf. Shapers® Premium E-Glass produit des planches de surf ultra transparentes, à haute résistance, légères et très durables. Shapers® Exo-Glass est le premier tissu composite issu du mélange de notre nouvelle gamme de S-Glass et d'E-Glass. Shapers® Superior S-Glass offre une résistance à la traction et à la compression nettement supérieure à celle du E-Glass traditionnel.
HEXCEL propose différents grammages de tissus "taffetas", tissés (0°-90°), qui représentent la majeure partie des tissus de fibre de verre utilisés pour la fabrication de planches de surf. FLEXGLASS propose une fibre de verre biaxial, composée de fils de fibre verre positionnés à 45° par rapport à l'axe de la planche de surf. Warp est un tissu spécial en fibre de verre qui comporte plus de fils dans le sens de la longueur plutôt que dans la largeur.
Autres matériaux
D'autres matériaux peuvent être utilisés pour renforcer la planche, tels que des bandes de carbone. Des résines spécifiques, comme celles proposées par CRAY VALLEY, sont conçues pour la stratification des planches de surf, comparables mécaniquement aux résines SILMAR et approuvées par de nombreux shapers professionnels. La résine de Gloss REICHOLD, paraffinée, est idéale pour obtenir un gloss pre-polish de qualité. Les planches sont vendues équipées en dérives "standart glass flex".
Étapes de fabrication
Dessin des plans: La première étape consiste à dessiner la planche de ses rêves, en définissant le rocker (profil de la planche) et l'outline (contour vu du dessus). Des logiciels de modélisation 3D peuvent faciliter cette étape.
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Shape: Cette étape consiste à transformer le bloc de mousse pour faire apparaître progressivement les lignes imaginées. Elle comprend plusieurs sous-étapes :
- Former le rocker à l'aide de gabarits.
- Découper la mousse en suivant les gabarits à l'aide d'un "fil chaud".
- Découper l'outline de la planche à l'aide d'une scie.
- Poncer la carène, le pont et les rails pour affiner la forme finale.
Stratification: Cette étape consiste à recouvrir le pain de mousse de fibre de verre et de résine. La stratification doit être effectuée des deux côtés de la planche, en commençant par le bottom.
- Préparer la planche : La première étape consiste à nettoyer soigneusement la planche pour éliminer tout résidu, poussière, ou graisse. Utilisez un chiffon propre et un peu d’acétone ou d’alcool isopropylique pour dégraisser la surface. Le ponçage est essentiel pour créer une surface légèrement rugueuse qui permettra une meilleure adhérence de la résine. Utilisez un papier de verre à grain moyen (entre 80 et 120) pour poncer toute la surface de la planche, y compris les rails. Après le ponçage, il est crucial de retirer toute la poussière de la surface. Utilisez un aspirateur avec une brosse douce pour éliminer les particules et résidus de ponçage. Ensuite, passez un chiffon légèrement humide sur toute la surface pour capturer les dernières particules de poussière. Si certaines zones de la planche ne doivent pas être stratifiées ou nécessitent une stratification différente, utilisez du ruban de masquage pour les protéger.
- Découpe du tissu de verre : Avant de commencer la découpe, il est crucial de sélectionner le type et le grammage appropriés de tissu de fibre de verre en fonction des caractéristiques souhaitées pour la planche. Mesurez la longueur et la largeur de la planche pour déterminer la taille nécessaire de tissu de verre en ajoutant une marge supplémentaire (environ 10 cm) autour de la planche pour couvrir entièrement les côtés et les rails. Étalez le tissu de verre sur une surface propre et plane. Utilisez un crayon doux pour marquer les dimensions calculées sur le tissu. Placez le tissu découpé sur la planche, en commençant par le milieu et en lissant vers les extrémités pour éviter les plis ou les bulles d’air. Assurez-vous que le tissu couvre uniformément la planche, avec une répartition égale de la marge supplémentaire de chaque côté. Faites des ajustements minutieux pour aligner le tissu de verre avec les contours de la planche en manipulant le tissu de verre avec soin pour éviter de perturber les fibres.
- Application de la résine : Préparez la résine en suivant les instructions du fabricant. Pour la résine époxy, cela implique généralement de mélanger une résine avec un durcisseur dans un rapport précis. Pour la résine polyester, vous ajouterez un catalyseur pour initier la réaction de durcissement. Assurez-vous de mélanger suffisamment pour homogénéiser le mélange sans incorporer trop d’air. Calculez la quantité de résine nécessaire en fonction de la taille de la planche et du grammage du tissu de verre. Versez une petite quantité de résine au centre de la planche et utilisez un squeegee pour l’étaler doucement et uniformément sur le tissu de verre en travaillant de manière à pousser la résine vers les bords, en veillant à couvrir chaque fibre de verre sans saturer la planche. Assurez-vous que toute la surface du tissu est imprégnée de résine, mais évitez de créer des zones surchargées qui pourraient alourdir la planche ou créer des irrégularités. Utilisez des mouvements longs et lisses pour répartir la résine de manière uniforme. Pendant que vous appliquez la résine, soyez vigilant pour repérer et éliminer les bulles d’air. Vous pouvez utiliser un pinceau pour les aplatir délicatement, en s’assurant que le tissu adhère bien à la mousse ou au bois en dessous. Appliquez la résine et le tissu de verre sur les rails en les enveloppant soigneusement, en veillant à ne pas créer de plis ou de surépaisseurs. Une fois toute la planche couverte, passez un dernier coup de squeegee pour lisser la résine, éliminer les excès et parfaire l’adhérence du tissu sur la mousse ou le bois. Travaillez dans un environnement à température et humidité contrôlées pour assurer un durcissement optimal de la résine. L’application de la résine est une étape qui demande patience et précision.Afin d'obtenir un stratifié parfait et un rapport fibre/résine idéal, l'industrie utilise souvent la méthode d'ensachage humide sous vide.
Durcissement et curing: Le durcissement et le curing (ou polymérisation) sont des étapes cruciales dans le processus de stratification d’une planche de surf, car ils permettent à la résine de passer d’un état liquide à un état solide, assurant ainsi la solidité et la durabilité de la planche. Après l’application de la résine sur le tissu de verre, la phase initiale de durcissement commence. Cette phase est souvent rapide, spécialement si la température ambiante est élevée. Durant cette période, la résine passe d’un état liquide à un état gel, ce qui prend généralement de quelques minutes à plusieurs heures, selon le type de résine utilisé (époxy ou polyester) et les conditions environnementales. La température joue un rôle crucial dans le processus de durcissement. Une température idéale se situe entre 18°C et 25°C. Des températures plus froides peuvent ralentir significativement le processus, tandis que des températures plus élevées peuvent l’accélérer, parfois au détriment de la qualité du durcissement. L’humidité relative de l’air peut également affecter le durcissement de la résine, en particulier pour les résines époxy. Une humidité trop élevée peut entraîner une finition trouble ou blanchâtre, connue sous le nom de blushing. Après le durcissement initial, la résine entre dans une phase de curing plus longue, au cours de laquelle elle atteint sa pleine résistance et dureté. Cette phase peut durer de 24 heures à plusieurs jours. Il est crucial de ne pas perturber la planche durant cette période pour assurer une polymérisation uniforme. Maintenir des conditions environnementales stables est essentiel durant le curing. Il est crucial de ne pas tenter de travailler sur la planche ou de la mettre à l’eau trop tôt et d'accorder à la résine le temps complet recommandé par le fabricant pour durcir et polymériser complètement. Certaines résines, en particulier les résines époxy, bénéficient d’un processus de post-curing, qui implique l’exposition de la planche à une source de chaleur contrôlée après le curing initial afin d'améliorer les propriétés mécaniques de la résine et la résistance finale de la planche. Après le curing complet, inspectez attentivement la planche pour détecter d’éventuelles imperfections ou zones non durcies.
Pose des boîtiers d'ailerons et du plug de leash: En fonction de la configuration choisie (single, twin, thruster, quad), il faut dessiner sur la carène de la planche l'emplacement des boitiers. À l'aide d'une défonceuse, il faut découper la matière nécessaire pour créer un trou qui accueillera les boîtiers d'ailerons. Le principe consiste ensuite à injecter dans les trous de la résine chargée de micro ballon. Il faut y positionner ensuite les boîtiers (en utilisant les dérives pour aider) de façon définitive et attendre que la résine durcisse. Pour le plug de leash, c'est le même principe.
Glaçage ou hot coat: Cette étape finale consiste à passer une dernière couche de résine pour apporter un rendu lisse et uniforme. L’objectif principal de cette couche est d’éviter de poncer directement le tissu en fibre de verre et donc garantir une parfaite étanchéité et un résultat esthétique. Une fois la dernière couche de résine étalée, il ne reste plus qu’à poncer de façon très méticuleuse (sans toucher la fibre de verre) pour éliminer toutes les aspérités restantes. En fonction du type de finition souhaitée (brillante ou mate), il faut adapter le grain de ponçage.
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Ponçage et finition: Le ponçage et la finition sont les dernières étapes de la stratification d’une planche de surf, cruciales pour obtenir une surface lisse et esthétique. Il est important de porter toujours un équipement de protection adéquat, tel qu’un masque anti-poussière et des lunettes de sécurité, pour éviter d’inhaler la poussière de résine et de protéger vos yeux. Commencez avec un papier de verre à grain moyen (environ 80 à 120) pour enlever l’excès de résine et les gouttes afin d'obtenir une surface uniforme en éliminant les imperfections majeures. Utilisez des mouvements circulaires ou le long de la longueur de la planche pour éviter de créer des marques de ponçage. Après avoir nivelé la surface, passez à un papier de verre à grain plus fin (220 à 320) pour lisser la surface en préparant la planche pour la finition finale. Soyez minutieux dans votre ponçage, en vérifiant constamment la surface au toucher pour détecter toute irrégularité. Selon l’aspect désiré et la protection requise, vous pouvez opter pour une finition brillante, mate ou satinée et appliquer la finition à l’aide d’un pinceau, d’un rouleau ou par pulvérisation, selon le type de produit choisi. Assurez-vous que votre espace de travail est propre et exempt de poussière avant d’appliquer la finition et de laisser la finition sécher complètement avant de manipuler la planche.
Personnalisation
Pour décorer sa planche à partir d’une image (un fichier), la première idée c’est donc d’imprimer la fibre de verre directement.
Un tissu en fibre de verre est avant tout un tissu. L’armure toile, est l’armure la plus simple de toute l’industrie textile. L’avantage qui nous intéresse ici, c’est que cette armure permet d’avoir une faible épaisseur en comparaison de sa densité de fils. Par ailleurs un tissu de verre est un tissu qui présente une densité de fils très faible. Pour un tissu standard de 4onces, on compte 4 fils au centimètre. Imprimer sur ce type de tissu, c’est donc imprimer sur un grillage. Or la fibre de verre a une absoption de 0.
Pour pallier à ce défaut, de nombreux ingénieurs et chimistes ont apporté des solutions qui sont principalement utilisée par l’industrie lourde, aéronautique, nautisme et automobile. « Une condition indispensable à l’obtention d’un matériau composite à hautes performances est que la liaison entre les fibres de renfort et la matrice qui le constituent soit bonne. Sachant que notre fibre de verre a une absorption de 0, la solution est de préparer la surface des fibres de verre. Imprimer un tissu, revient à déposer des pigments de couleurs, et un fixateur sur le tissu. Lorsqu’un matériau à imprimer a une bonne absorption, les pigments rentrent dans la fibre. Imprimer sur la fibre de verre, revient à combler et annihiler tout le travail réalisé sur la surface de notre fibre de verre. Les encres prennent la place prévue pour la résine.