La maîtrise des matériaux composites, notamment la combinaison de la fibre de verre et des résines, est une compétence fondamentale pour la construction et la réparation navale, ainsi que pour de nombreuses applications artisanales et industrielles. Qu’il s’agisse de rénover un dériveur, de réparer une coque ou de créer des pièces techniques, la compréhension des propriétés chimiques et mécaniques des composants est primordiale.
Comprendre les Matériaux de Base : Résines et Renforts
La stratification est le procédé de base de construction ou de réparation navale. Elle s’effectue généralement par couches de fibres de verre tissées ou imprégnées de résine. Ces couches de fibres constituent des strates, d’où le nom de stratification. Il existe principalement deux familles de résines thermodurcissables utilisées : le polyester et l’époxy. Un matériau thermodurcissable n’est utilisable qu’une seule fois et devient infusible (ne peut plus être fondu) et insoluble après polymérisation.
La Résine Polyester
La résine polyester est l'un des matériaux les plus polyvalents de l'atelier : économique, à durcissement rapide et compatible avec la fibre de verre pour construire des pièces rigides et résistantes. C'est un polymère thermodurcissable qui se présente sous forme d'un liquide visqueux monocomposant. Son principal inconvénient est le styrène, un solvant réactif responsable de l'odeur caractéristique et d'une partie des émissions pendant le durcissement. D'un point de vue structurel, le polyester durci est rigide, avec une bonne résistance à la compression et à l'eau, bien qu'il soit un peu plus fragile que l'époxy face aux chocs. Contrairement aux résines époxy, le polyester fonctionne avec des proportions de catalyseur très faibles (entre 1 et 2 % en poids).
La Résine Époxy
La résine époxy est couramment utilisée pour les collages et les réparations exigeant une haute performance. Elle offre une meilleure clarté optique, un retrait moindre et une meilleure adhérence aux métaux et aux bois. Elle permet la réalisation de stratifications plus solides, naturellement étanches et généralement plus précises, bien qu'elle soit un peu plus difficile à travailler que le polyester.
La Fibre de Verre : Rôle et Mise en Œuvre
La fibre de verre est l’élément qui accompagne la résine afin de la rendre plus rigide. Les fibres de verre offrent des avantages significatifs en termes de résistance mécanique et de flexibilité. Légères mais solides, elles sont largement utilisées dans des secteurs variés tels que le bâtiment, l’automobile et l’industrie navale.
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Les Différents Types de Renforts
- Le MAT : C’est un agglomérat de fibres de verre coupées assemblées sans orientation particulière par un liant émulsion. Il est idéal pour la stratification au contact. Attention : la résine époxy peut dissoudre le liant du MAT, ce qui rend cette combinaison souvent incompatible.
- Le Roving : Il s'agit d'un tissu tissé, deux fois plus résistant en traction et en flexion que le MAT.
- Le Voile de surface : Utilisé pour obtenir des pièces sans marquage de fibre et éviter les bulles derrière le gel coat.
Techniques de Stratification et Proportions
Pour réussir une stratification, la rigueur est la clé. Le processus commence par la préparation de la surface : elle doit être propre, sèche et dégraissée (souvent à l'acétone).
Calcul des Proportions et Application
La quantité de résine nécessaire dépend de la nature des fibres. Pour le mat de verre, la règle est de 1,2 kg de fibre pour 2,5 kg de résine (soit 3 kg de résine au total). Pour le roving, on utilise généralement 500 g de fibre pour 750 g de résine. Le dosage précis et un mélange minutieux de la résine et du durcisseur sont essentiels pour un durcissement optimum. Mélangez les ingrédients pendant 2 minutes en prenant soin de bien racler les côtés et le fond du pot.
La Méthode de Débullage
Le débullage consiste à chasser l'air du stratifié à l'aide d'un rouleau ébulleur métallique. Cette étape est cruciale pour comprimer les fibres et assurer une bonne liaison entre les strates. Une fois imprégnée, la couche de fibre devient transparente. Il est préférable de procéder en partant du centre vers les extérieurs en appliquant une pression médiane.
Protection de Surface : Gel Coat et Top Coat
Le gel coat est la partie visible, colorée et lisse du stratifié. Il est toujours appliqué en premier dans un moule à l'aide d'un pinceau, d'un rouleau ou au pistolet. Pour assurer une protection optimum contre l'usure et les intempéries, la couche doit avoir une épaisseur de 500 à 600 microns. Le top coat, quant à lui, est appliqué en dernier sur le stratifié. Il contient de la paraffine pour éliminer le « poissant » lors du séchage et imperméabiliser la structure.
Entretien et Durabilité des Bateaux en Composite
Le principal défaut de la fibre de verre est qu’elle vieillit mal au contact direct de l’eau, d'où l'importance cruciale de la finition par gel coat ou top coat. Un bateau, quelle que soit sa matière, demande un entretien suivi. Si le polyester vieillit différemment de l'époxy, la durabilité dépend avant tout de la qualité de la mise en œuvre initiale et de la protection contre les infiltrations d'eau. Dans le cas d'une brèche traversante au-dessus de la ligne de flottaison, il est préconisé de la colmater avec du mastic polyester armé, chargé en fibre de verre, permettant une réparation solide.
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