La plupart des échecs de construction en sandwich proviennent d'un mauvais choix d'âme, souvent par économie.
En découle des problèmes de délaminage et de reprise d'eau.
Le choix affecte sa longévité, sa résistance aux chocs, son imputrescibilité, sa tolérance à la fatigue.
Voici les principales âmes pouvant être utilisées pour la fabrication d'un flotteur :
Il est donc préférable d'utiliser cette mousse pour le pont, la carène étant soumise aux impacts constants du clapot et des vagues.
La mise en forme des panneaux de PVC réticulé est possible à froid pour des courbures limitées. Autrement, il faut thermoformer la mouse, pour l'appliquer sans la casser.
Elles ont de bonnes qualités mécaniques pour leur densité.
Pour exemple, je citerais les mousses Klegcell, Herex C 70, Airlite.
Le PVC linéaire possède des cellules closes qui se déformeront sous la contrainte, sans se fracturer, alors que le PVC réticulé se déformera jusqu'à la rupture des cellules.
L'Airex possède d'exelentes propriétés d'isolation, de résistance, et ne reprend pas l'eau.
Son gros avantage est la résilience ou "mémoire" des formes.
Sa résistance aux chocs absolument étonnante, en fait la meilleure de toutes les âmes disponibles.
Le flotteur se déforme sous l'impact, sans se fracturer, puis reprend sa forme en restituant l'énergie absorbée. Cette particularité confère à l'Airex une exceptionnelle résistance à la fatigue et un amortissement des vibrations.
Il n'a jamais été constaté de délaminage ni de rupture de cellules sur de l'Airex.
Pour exemple, je citerais l'Herex R63-80.
Son application à la fabrication des flotteurs a été ralentie par le coût trop élevé du matériau, des difficultés de mise en oeuvre et la crainte des reprises d'eau.
Le principal avantage du nid d'abeille est un excellent rapport entre sa densité et ses qualités mécaniques.
Il en existe trois types : en papier phénolique ( déconseillé pour un flotteur ), en fibres aramide, et en aluminium ( non utilisé pour un flotteur, car trop dur à mettre en oeuvre ).
Le nid d'abeille à base d'aramide ( le Normex de chez Du Pont de Nemours ), est le plus performant pour le nautisme. Il plus est léger, insensible à la corrosion, et se travaille plus facilement que son homologue en aluminium.
Le nid d'abeille existe en cellules hexagonales pour les panneaux plats, ou en cellules surexpensées favorisant la mise en place de l'âme dans des formes non développables.
Son collage représente la plus grande difficulté de mise en oeuvre. Cela impose l'utilisation de la technique du sous-vide.
L'utilisation du nid d'abeille comme âme sera réservée à des shapeur confirmés.
Il existe les fibres de verre, d'aramides, de carbone, et d'autres sortes qui ne nous intéressent pas ici.
Leurs propriétés et caractéristiques mécaniques sont spécifiques.
Le verre E est le plus répandu, avec de bonnes qualités mécaniques, pour un faible coût. Les verres R et S sont plus coûteux, mais possèdent d'exélentes qualités mécaniques.
Les tissus de verres sont faciles à travailler. Ils se découpent aisément, sont faciles à poncer, se mouillent bien, et leur imprégnation est facilement contrôlable par la transparence des fibres.
Leurs qualités mécaniques sont compatibles avec la résine polyester, vinylester, époxy, polyuréthanne.
Il existe les mats à fils coupés ( de 200 à 600 gr/m2 ), à fils continus, overlays ( de 30 à 80 gr/m2 ).
Ils consomment environ 2 à 2,5 fois leur poids en résine.
Par exemple, un mat 300g consommera environ 0,7 kg de résine au m2.
Ils sont utilisés pour leur très bonnes qualités mécaniques (flexion, torsion, traction, compression), sur des pièces demandant une bonne résistance structurelle.
Ils sont la plus part du temps associés à des mats afin d'éviter le délaminage (décollement des couches entre elles), et la porosité. Ils consomment environ 1,5 fois leur poids en résine.
Par exemple, un roving de 600g consommera 0,9 kg au m2.
Les tissus de verre noir permettent d'obtenir des surfaces donnant l'illusion des surfaces en carbone.
Après son imprégnation avec de la résine époxy, le stratifié présente la même noirceur et le même lustre qu'un stratifié en carbone.
Domaines d'application :
- prix avantageux des stratifiés à but décoratif.
- pièces qui donnent l'impression rassurante du carbone mais avec les propriétés du verre.
- pièces qui donnent l'impression optique du carbone mais sans conductivité électrique.
Les tissés les plus employés dans la fabrication d'un flotteur, sont les sergés et les satins, car leur tissage est très fin, donc plus résistant, et on les trouve dans des grammages très légers.
Leur suprématie est maintenant menacée par les multiaxiaux.
La fibre aramide est une fibre polyamide aromatique, créée en 1970.
Le kevlar possède une excellente tenue en traction avec une raideur intéressante, mais sa résistance en compression est très faible. L'intérêt du kevlar réside dans une étonnante résistance aux chocs, une bonne résistance à l'abrasion, un amortissement des vibrations double du verre. Il peut nous intéresser pour augmenter la résistance au poinçonnement, ou pour assurer la résistance aux chocs, aux vibrations, tels que réception des sauts, passage de clapots.
C'est un tissu très dur à couper, quasiment imponçable car les fibres peluchent, et la visualisation de son imprégnation est difficile du fait de sa couleur jaune.
Il existe d'autres marques : Twaron®, Aerenka®, etc.
C'est un tissu que je déconseillerais ( pour la planche à voile ), du fait de sa reprise d'eau non négligeable.
Ses excellentes qualités mécaniques, font qu'il est incontournable. Ses points forts sont les qualités de résistance en traction, compression et de raideur très homogène.
Le carbone existe en différentes qualités.
Le carbone HA, possède un allongement à la rupture important, mais une raideur et une résistance inférieures aux autres qualités.
Le carbone HR possède la meilleure résistance à la rupture. Le carbone HM possède la plus grande raideur ( de plus en plus utilisé pour la fabrication des mats ).
On emploiera seulement le carbone HR dans une construction sandwich. Les fibres de carbone exigent une mise en oeuvre parfaite, ainsi que les meilleures résines, pour garantir une bonne imprégnation et une cohésion des couches compatibles avec les très grandes qualités mécaniques de la fibre. Seules les résines époxy répondent à cet impératif.
La couleur noire du carbone rend difficile l'évaluation de l'impégnation du tissu. La stratification au contact est fortement déconseillée, d'autant plus qu'il s'agit généralement de tissus très délicats à manipuler, et dont les qualités mécaniques ne seront obtenues que si les fibres sont parfaitement alignées.
Une stratification sous vide est la seule qui permet d'assurer l'imprégnation des fibres, sans excès de résine, et l'adhérence inter laminaire sans perturber l'alignement des fibres.
On tirera le maximum de ses capacités, en réalisant une post-cuisson à 60° minimum. L'idéal, est le pré-imprégné, qui convient le mieux au carbone, mais difficilement réalisable pour une construction amateur !
Mais le carbone reste un tissu très cher, environ 15 fois plus élevé qu'un tissu de verre E.
Il y a eu la mode des Kevlar-Carbone, dont leurs couleurs noire et dorée était pour beaucoup dans leur succès.
Le but était d'associer la très grande résistance en traction du Kevlar, avec la résistance en compression du carbone.
A cause des différences de module, il en résultait un tissu de qualité plutôt moyenne.
Il existe aussi les verre-carbone, dans l'espoir de bénéficier de la raideur du carbone à moindre coût. Les différences de module entre-eux, font que le carbone reprend pratiquement tous les efforts. Le verre qui ne sert pratiquement à rien, n'est qu'une perte de poids.
Ils sont particulièrement intéressants pour améliorer la raideur longitudinale du flotteur, ou encore dans les mats.
Les biaxiaux font souvent fonction de complément d'unidirectionnels, pour apporter la résistance, en torsion ou en travers, à une structure chargée dans un seul sens.
Les triaxiaux consistent en 3 nappes superposées d'unidirectionnels orientés à la demande et cousues.
Les quadriaxiaux ont des fibres à 0, +45, 90 et -45°. Cela leur confère une parfaite homogénéité de résistance dans toutes les directions, avec une liberté de drapage longitudinal ou transversal selon les formes, le procédé de construction et l'organisation du travail.
Les multiaxiaux sont utilisés pour des applications bien particulières. On peut souhaiter une augmentation des couches et de leurs directions. Leur imprégnation ne sera optimale qu'en utilisant la technique du sous vide, ou de l'injection.
