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dimanche 22 octobre 2017

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Les matériaux composites

Les résines

Philippe Hémery

Il existe au moins une centaine de résines. Parmi celles-ci, 3 rentrent dans la catégorie des thermodurcissables : Le polyester, l’époxy, la polyuréthanne.

Nous allons surtout parler de l’époxy pour sa facilité de mise en oeuvre, ses qualités mécaniques, sa polyvalence et sa parfaite application dans le domaine du modélisme naval (pour ce qui nous concerne) que ce soit en utilisation exclusive (coque moulée), en stratification sur bois ou en collage (west system).

Le polyester

Il est surtout destiné à la construction de grandes pièces où l’utilisation de l’époxy multiplierait le coût de revient par 3 ou 4 sans rapport avec le gain de qualité mécanique.

Il a de plus 2 gros défauts : son fort rétrain (7%) et son très bref pot life (temps pendant lequel il est « travaillable » avant le gel).

La polyuréthanne

Elle surtout utilisée comme colle, base de mousse, base de peinture, support de charges pour enduits ...

L’époxy

Revenons donc à notre époxy et analysons la. Cette résine a des qualités mécaniques propres, une facilité de mise en oeuvre et une polyvalence qui la rendent inégalée. Seul son prix peut la mettre en difficulté face à d’autre matériaux à qualité voisine (alu, titane, ...).

Mise en oeuvre

L’époxy présente tellement de variante (à cuire, tissus préimprégné, pour inclusion, pour stratification, ...) que nous allons nous limiter aux 3 usages les plus fréquemment usités dans notre domaine d’application (modélisme naval).
-  l’utilisation en moulage ;
-  la stratification sur bois ;
-  la fabrication de colles et d’enduits.

L’utilisation en moulage de l’époxy nous fera choisir une résine à fort pouvoir mouillant et donc d’une bonne viscosité (environ 1500 mPa/s) et d’une faible densité (environ 1,10 g/cm3). Nous lui choisirons un durcisseur permettant lui donnant un pot life d’environ 30mn.

Selon le type de pièce et les qualités mécaniques qu’elle devra posséder (type d’efforts demandés, type de contraintes appliquées, ...) nous lui choisirons, en renfort, des tissus de type (verre, kevlar, carbone), à armature (roving ou taffetas, taffetas cablé, sergé, toile, ...) de poids (gr/m²), en quantité suffisante afin d’obtenir un échantillonage respectant ce cahier des charges.

Le dosage résine/durcisseur est sensiblement le même pour toutes les époxy : pour 100 parts de résine, 30 parts de durcisseur. Dans le calcul du poids de résine nécessaire à la stratification, il faudra tenir compte du poids total du mélange.

Le calcul du poids de résine nécessaire pour une stratification est fonction du poids de tissus à imprégner. Le rapport est de 50/50. Pour imprégner 1m² de roving 210 gr/m² il faudra 210 gr de résine + durcisseur. Le calcul est donc le suivant : 160gr de résine et 50gr de durcisseur. La méthode la plus simple et la plus proche bon résultat est de diviser le poids total par 1,3 ce qui nous donnera le poids de résine et par soustraction, le poids de durcisseur. Dans le cas présent, le résultat donne 161,5gr de résine et donc 48,5gr de durcisseur.

Pour ceux qui n’ont pas de balance, ils doivent convertir les gr de résine en ml. En effet, à cause de sa densité, 1gr de résine n’est pas égal à 1ml comme celà le serait avec de l’eau pure. On peut dire que 1gr de résine est égal à 1,1ml. Cela semble négligeable, et de fait dans l’utilisation commune c’est négligé. Cà ne l’est pas dans la haute technologie (aviation, Formule 1, bateaux de compétition, ...).

Un dernier point pour ce chapitre en ce qui concerne les charges et enduits (nous verrons la stratification sur bois dans un chapitre réservé).

Dans la fabrication d’un enduit ou d’une charge (joint-congés), il est donné pour chaque type de charge ou d’enduit une densité maximum en gr par litre de résine (mélange). L’incorporation de la charge doit se faire dans le mélange résine/durcisseur et ceci de façon régulière sans cesser de remuer le mélange. Le pot life de l’ensemble est sensiblement plus long que pour une résine seule.

Dans les prochains chapitres des compléments d’information apparaîtront à l’occasion d’une utilisation particulière de l’époxy.

Dosage de l’époxy

Quand on ne dispose pas de balance de précision (1g), le dosage par quantité peut se faire à la seringue (type seringue de goutte-à-goutte) ou avec des verres doseurs gradués. Pensez à marquer les seringues et verres doseurs pour verser la résine et le durcisseur dans le bon.

Protégez vous

Les résines et durcisseurs sont des produits irritants. Munissez vous de gants jettables. Prenez la grosse boîte car il sont à changer régulièrement : dès qu’il y de la résine dessus, on se retrouve rapidement avec des paquets de fibres aux mains.