Table des matières - Ifremer

1 1. Table des mati res Pages: Introduction 2. Les r sines poxydes - Historique 3. - Processus de polym risation 4. - Les param tres de formulations des syst mes poxydes pour le bois 4. Th orie du collage Bois / Epoxy 5. Performances du bois compar es aux mat riaux composites 8. Le renforcement par fibres d'un bord . - Sur bord s classiques 8. - Sur du bois en tant que mat riau d' me 8. Les renforts fibres - Les renforts multidirectionnels 10. Les m thodes d'assemblage dans le bois / poxy 11. - Conditions d'applications des syst mes poxydes - Conception des assemblages coll s - Types d'assemblages 12. - Le joint-cong 12. Les m thodes de construction 14. - Le lamell -coll . - Le bois moul sur lisses 15. - Le bois moul sur lisses jointives 16. - Le Strip planking 17.

2 Les syst mes poxydes SICOMIN pour le bois - SR5550, SR 8450, Wood Impreg 18. - Tableau de s lection r sines / applications 19. - M mento des propri t s des r sines 20. - Conseils de mise-en-oeuvre 21. - Nature et fonctions des charges 25. - Produits de finition 27. Appendice - Les essences de bois utilis es en construction bois / poxy 29. - Utilisation des r sines poxydes: g n ralit s sur l'hygi ne et la s curit 31. - Donn es toxicologiques et de s curit 34. 2. Syst mes SICOMIN Bois / Epoxy Tant que les hommes navigueront, les techniques de construction de leurs bateaux volueront avec les mat riaux de leur temps. Les innovations technologiques de notre vingti me si cle ont bien s r t . utilis es en construction navale. M me si l'on construit avec les mat riaux "high-tech" de la conqu te de l'espace, le bois ne cesse d' tre red couvert et v n r.

3 Le bois est le mat riau marin par excellence et ce, pour bien des raisons. D'une part pour sa disponibilit dans une grande vari t d'esp ces, de qualit s, son esth tique et son faible co t pour la plupart des esp ces courantes. D'autre part pour les nombreux avantages techniques de ce mat riau renouvelable, tant par sa facilit d'usinage, sa r sistance la fatigue, ses performances m caniques en rapport sa densit , que son excellent comportement au feu et la temp rature (face certains mat riaux d' me). Le bois restera encore longtemps l'un des mat riaux privil gi s de la construction navale. Son seul d faut est son comportement instable au contact d'un environnement agressif: la mer. Le bois est une mati re vivante: immerg il absorbe l'eau, mis s cher il se r tracte , provoquant des fissures sur le bord ; au contact de l'air, il est sensible aux d gradations bact riologiques.

4 La construction traditionnelle ne pr voyant aucune colle, c'est l'ambiance humide qui, en faisant gonfler le bois, donne l' tanch it et la rigidit . l'ensemble. Mais cette m me teneur en eau provoque la diminution des r sistances m caniques du bois. Pour une humidit relative de 25%, on consid re que le bois a d j perdu 50% de ses valeurs m caniques en traction et flexion. Au-del de 25% , l'eau remplit les cavit s des fibres, la moisissure trouve un terrain fertile . son d veloppement et la d gradation du bois commence. C'est pour cela que les architectes et les constructeurs d'autrefois augmentaient l' chantillonnage des unit s afin d' lever le coefficient de s curit . Pour le propri taire d'un bateau traditionnel, cette absorption d'eau se traduit par une maintenance co teuse en immobilisation et mat riaux.

5 La construction navale traditionnelle a t profond ment boulevers e avec les r sines thermodurcissables de synth se hautes performances issues des recherches a rospatiales ; et des peintures anti-corrosion. Les produits poxy ont permis d'obtenir des progr s d cisifs dans la construction en composite bois (Tableau 1). La technique de saturation du bois l' poxy a vu le jour aux Etats-Unis il y a une vingtaine d'ann es. Les principes de base sont: - Isolation du bois par un polym re tanche et adh sif - Lamell s coll s pour les pi ces volumineuses et structurelles - Utilisation des bois de faibles densit s - Combinaison du bois et des composites fibres / poxy Il est d sormais possible de conserver et d'am liorer les performances du bois, atteignant ainsi des r sistances et une facilit d'entretien inaccessibles auparavant.

6 Les propri t s m caniques du bois sont optimales 10%. d'humidit et chutent avec l'accroissement hygrom trique. Il faut donc isoler le bois du milieu ambiant. Gr ce aux performances des r sines poxydes, le bois est maintenu entre 9 et 12% d'humidit , lui garantissant les meilleures qualit s m caniques et une stabilit dimensionnelle id ale, donc une long vit accrue. En employant ces m thodes de construction, de nombreux professionnels et amateurs ont r alis des bateaux poss dant un rapport rigidit / poids extr mement lev , conservant l'aspect du bois, et n cessitant aussi peu d'entretien que les unit s en stratifi polyester (ces derni res pouvant tre sujettes au ph nom ne d'osmose). Le bois utilis en tant que structure ou mat riaux d' me, combin judicieusement avec des fibres de verre, de carbone ou d'aramide, le tout assembl avec des r sines poxydes, permet des structures composites plus l g res, plus r sistantes et souvent moins on reuses que les projets utilisant un seul mat riau.

7 Les applications sont aussi diverses et extr mes qu'on peut l'imaginer: Multicoques de 26m, patrouilleurs rapides de haute mer de 40 m tres, restauration et restructuration de vieilles unit s, mais aussi pales d' oliennes, skis, Les possibilit s d'applications sont sans limites. 3. Op rations unitaires Construction traditionnelle Construction bois / poxy Choix du bois Bois denses, bonne durabilit Bois l gers Ch ne, orme, r sineux Red c dar, acajou Assemblages Clous, rivets Collage, joints cong s, stratification Cl s, queue d'aronde, mortaises Adh sifs Ur e-formol, r sorcine, polyester Epoxydes Pi ces structurelles Bois massif Lamell coll : paisseur maximum du bois de cm. Stratifi s multiaxiaux sur bois de faibles densit s Membrures Ch ne sci , accacia pli la vapeur Lamell coll , OMEGA Syst me Coques Bord s clou s, clins Lisses jointives, bois moul , CP.

8 Ponts Planches calfat es Contre-plaqu . Planches / lastom res Lisses faible section collage poxy Contre-plaqu Sandwichs Cloisons Planches, Contre plaqu Panneaux sandwichs, CP. Isolation du bois Goudrons, Calfats R sines et peintures poxydes Peintures oeuvres Glycerophtaliques Peintures polyur thannes mortes Tableau 1- Mat riaux et technologies des constructions navales traditionnelles et actuelles Les r sines poxydes sont l'heure actuelle irrempla ables, leurs propri t s typiques sont: - Durcissement avec un retrait extr mement faible - Syst me de r ticulation modulable selon la r activit du durcisseur et de la temp rature - Bonne stabilit au stockage - Faible viscosit et degr de charge lev . - Charges vari es: renfor antes, colorantes, all geantes, thixotropantes, anti-abrasives, conductrices, is - Propri t s adh sives sur tous types de support avec ou sans pr paration de surface - Collage avec ou sans pression - R sistance chimique envers milieux aqueux - Performances m caniques et thermiques jusqu' 150 C.

9 - M lange des deux composants par pes e ou dosage volumique - Prix raisonnable Inconv nients: - Stabilit aux ultra-violets faible (ph nom me de farinage de surface), probl me r solu par la mise en peinture des stratifi s et rev tement par les polyur thanes - Rigueur des dosages Les r sines poxydes, historique. C'est en 1909 que le chimiste Russe Prileschajew d couvrit que les ol fines r agissaient avec l'acide perbenzo que pour donner une fonction poxy. Dans les ann es 40, le Suisse Pierre CASTAN et l'Am ricain Sylvan GREENLEE, revendiquent simultan ment la paternit d'une mati re plastique thermodurcissable compos e d'une r sine et d'un durcisseur. La production industrielle d butera dans les ann es 50 pour r pondre une demande croissante de rev tements performants.

10 4. Depuis 1960, plus d'une cinquantaine de structures chimiques distinctes ont t mises au point avec des nuances quant la masse mol culaire, l'isom rie, la puret .. Avec une centaine d'agents de r ticulation, des agents modificateurs, des diluants , des charges organiques ou inorganiques, il peut tre pr par une vari t infinie de formules. Les poxydes sont consid r s comme une avance technologique sans pr c dent sur les r sines ph noliques et les polyesters. Processus de polym risation Ces r sines sont des bi-composants compos s d'une partie r sine poxy et d'une partie durcisseur. Les durcisseurs contiennent des terminaisons capables de s'additionner sur les cycles poxydes de la r sine lors de la mise- en uvre, ou des fonctions catalytiques qui d clenchent la copolym risation du syst me poxy.