Le grand guide du collage, partie 1: Principe de fonctionnement des colles et utilisation dans la construction de yachts

Le contenu de cette édition spéciale

• Partie 1 : Fonctionnement des adhésifs et utilisation dans la construction de yachts
• Partie 2 : Principes de base de la résine miracle époxy
• Partie 3 : Quelle résine pour quel usage ?
• Partie 4 : Revêtement, gorges, trous
• Partie 5 : Tubes, mastics, beams, ferrures

Le collage n'a pas une bonne image - trop de déceptions vécues, trop peu de confiance dans les connexions chez de nombreuses personnes. Et ce, à tort. Il y a 20 ans, une voiture comptait environ 3.000 vis, aujourd'hui, il n'y en a plus qu'un millier. Le reste est collé. Même les soudures par points, qui entraînent toujours des problèmes de corrosion, sont de plus en plus maintenues ensemble par des moyens chimiques. La rouille appartient donc au passé, avec une rigidité au moins égale des véhicules.

Même les grands avions comme l'A 380 sont impossibles à réaliser sans collage, tant les matériaux à assembler sont variés : Alu, titane, fibre de carbone. Souder ? C'est impossible ! La construction légère est le mot-clé et le collage le mot d'ordre du moment. Chaque citoyen allemand consomme en moyenne 6,5 kilos de colle par an, et la tendance est à la hausse. Le collage a donc le vent en poupe.

Produits à utiliser à bord

Bien entendu, cette évolution n'épargne pas la construction de yachts, d'autant plus que l'utilisation de résine et de durcisseur fait partie du quotidien de la plupart des chantiers navals. Ainsi, les renforts sont collés et ne sont pas toujours reliés à la coque par un stratifié angulaire. Ce n'est d'ailleurs souvent pas nécessaire. Les cloisons sont fixées avec des polymères MS. La stratification ? C'est inutile ! Et les fenêtres de la coque sont également collées. Pas de vis, pas de fixation mécanique, juste la colle. Et souple n'est pas forcément le premier mot qui vient à l'esprit lorsqu'on parle de bateaux modernes, bien au contraire. Le collage ne semble pas nuire à la structure et donc à la rigidité des conceptions actuelles.

Comment agit la colle ?

Les panneaux de plafond tiennent également grâce à la pâte miracle, tout comme les différentes couches de voiles stratifiées ou le pont sur la coque, ce qui apporte une dose supplémentaire de rigidité longitudinale. "Cet assemblage est tellement bien collé que les vis ne feraient que gêner", commente Dennis Hennevanger du chantier naval Saffier. Les Hollandais collent les ponts sur tous les grands types. "Sans problème, toujours étanche. Et ceux qui naviguent avec l'un de nos bateaux par grand vent savent à quel point ils sont solides".

Pour les chantiers navals, ce processus fait donc partie du quotidien. Mais qu'est-ce que le collage exactement, et quand est-il utile à bord ? Quels sont les différents types de colles et à quoi servent-elles ? Et peut-on, en tant que propriétaire, utiliser soi-même des colles de manière judicieuse ?

Adhésion et cohésion

Les colles sont généralement liquides ou pâteuses et deviennent plus solides, voire dures, au cours de leur utilisation. L'association des composants et le durcissement qui en résulte constituent la cohésion, c'est-à-dire la liaison de la colle avec elle-même.

Il est facile de la contrôler. Les produits monocomposants réagissent à leur environnement, par exemple à l'humidité de l'air. C'est pourquoi les indications de traitement du fabricant sont si importantes. Les colles à plusieurs composants, comme les résines, durcissent par réaction des composants entre eux. Ce processus est très facile à contrôler, mais il nécessite d'une part des proportions précises entre les deux composants et d'autre part des conditions environnementales correctes, comme la température, pour que la réaction se déroule complètement. La résine époxy, par exemple, a généralement besoin d'au moins 10 degrés Celsius pour réagir. Dans tous les cas, il est donc essentiel de respecter scrupuleusement les consignes de traitement du fabricant. Ce n'est qu'ainsi que la colle atteindra finalement la résistance souhaitée.

L'autre partie d'un bon assemblage est l'adhésion, c'est-à-dire l'adhérence de la colle à la surface sur laquelle elle est collée. La préparation des deux côtés est extrêmement importante. Il est clair que rien n'adhère sur une surface poussiéreuse ou grasse. De même, une couche de contact particulièrement lisse n'est pas favorable. Pour simplifier, la colle doit avoir la possibilité de s'accrocher à son vis-à-vis. Le mot-clé est "mouillage".

La question clé est la suivante : la surface resterait-elle humide si on y versait de l'eau ? Si le stratifié est recouvert d'une couche de finition, elle perlera immédiatement. Mais si la peinture a été poncée, que le stratifié est rugueux et dégraissé et qu'il est exempt de poussière, la surface restera d'abord humide. Des apprêts spéciaux peuvent également préparer les surfaces difficiles à recevoir de la colle. La graisse sur une surface, tout comme la poussière, empêche l'eau - et donc les colles - d'adhérer.

Dans ce cas, des solvants comme l'acétone aident à préparer les surfaces le mieux possible. Les différents substrats doivent également être poncés différemment : Le bois par exemple avec un papier de 80, le polyester avec un papier de 120, l'acier avec un papier de 100 et l'aluminium avec un papier de 300. Ce sont des valeurs indicatives approximatives pour la préparation.

Primaire ou secondaire ?

Lors du collage, on distingue les liaisons primaires et secondaires. On parle de premiers lorsque le support est encore chimiquement actif, c'est-à-dire que le durcissement n'est pas encore complètement terminé lorsque l'élément à coller est appliqué. Dans le cas de la résine époxy, il s'agit en général de 24 heures. La couche suivante ne se lierait alors pas seulement mécaniquement à la surface, mais formerait également une liaison chimique, car le support dispose encore de partenaires de réaction qui se prêtent à une liaison - il se forme une cohésion. Celle-ci est en outre incomparablement plus solide que l'adhérence purement mécanique.

Ce n'est pas sans importance, car si les intervalles de traitement sont respectés, il n'est pas nécessaire de procéder à un ponçage intermédiaire pour permettre l'adhérence mécanique. Cela peut être pris en compte lors de la planification des différentes couches lors de la reconstruction des nombreuses couches sur la coque après un traitement par osmose. En effet, qui voudrait poncer à nouveau la carène si cela peut être évité par la planification ?

Dans la construction de yachts comme pour le propriétaire qui doit coller quelque chose dans son bateau, il s'agit le plus souvent de collages secondaires. En effet, la plupart du temps, le support est déjà durci lorsque l'on pose quelque chose. Ainsi, le pont d'un yacht n'est collé que plusieurs jours après le durcissement de la coque. "Il ne peut pas en être autrement", explique Hennevanger du point de vue des chantiers navals. "Pour sortir la coque du moule, il faut qu'elle ait durci. Et le moule est en effet nécessaire pour le prochain numéro de construction. Le démoulage se fait bien sûr avant que le pont soit posé, donc le mariage doit se faire plus tard. Ensuite, on colle".

Les experts s'accordent à dire que ce n'est pas un inconvénient ou un point faible de la construction : "Un collage bien calculé et bien réalisé est une bonne chose", sait Uli Manigel. Il est expert en structure auprès du bureau de certification IMCI. Matthias Bröker de Judel/Vrolijk & Co est d'accord : "Si les forces sont connues, et on peut bien les déterminer aujourd'hui, la colle et la surface peuvent être conçues en conséquence. Si le chantier naval travaille ensuite avec suffisamment de précision, s'il respecte par exemple les tailles de fente prescrites par le fabricant de la colle et si les conditions environnementales sont bonnes, alors tout parle en faveur du collage". Car les propriétés et les capacités des matériaux sont également connues. Ce n'est donc qu'une question de calcul et un défi de travailler avec précision et minutie.

Savoir avec quoi coller

Celui qui veut coller lui-même à bord réalisera toujours un assemblage secondaire, car tous les collages d'un yacht sont durcis à la livraison. Peu importe qu'il s'agisse d'étanchéifier un nouveau passage de bord avec du MS-polymère - il s'agit là aussi d'un point de collage - ou qu'il faille installer de manière plutôt complexe une plate-forme pour un pilote automatique. De même, pour le remplacement des vitres en plexiglas vieillies ou tout simplement la mise en place d'un support pour un tuyau de chauffage à l'intérieur de la coque : le collage est toujours le moyen de choix.

La question du bon produit se pose alors, car ce n'est pas seulement le pouvoir adhésif qui fait la différence, mais aussi la résistance à l'état durci. Durci ne signifie pas toujours réellement dur. Les mastics à élasticité permanente, comme leur nom l'indique, restent mobiles et peuvent donc, premièrement, assurer une très bonne étanchéité et, deuxièmement, compenser d'éventuels mouvements. Ainsi, les passages de bord en métal et la coque qui les entoure ont des coefficients de dilatation thermique significativement différents.

"La dilatation thermique est également un gros problème pour les vitres en plexiglas. C'est pourquoi les vis sont très défavorables, elles gênent la dilatation et le plexiglas se déchire. Mais les colles aussi ont leurs limites. Il vaut mieux utiliser du verre de sécurité ou des vitres en plexiglas préfabriquées dans des cadres métalliques", explique Bröker. Une couche plus épaisse ainsi qu'un large cordon de colle aident à compenser les mouvements dus à la dilatation thermique. Pour les fenêtres en saillie, n'hésitez donc pas à aller jusqu'aux limites maximales imposées par le fabricant. Si nécessaire, diviser judicieusement les surfaces de fenêtres, cela réduit en outre la distance de dilatation.

Utilisation de polymères MS

Si le matériau d'étanchéité du passage de bord ne peut pas compenser les mouvements qui se produisent entre moins 20 degrés en hiver et plus 30 degrés en été, l'assemblage n'est plus étanche. Une résine époxy mélangée de manière cassante est ici totalement inadaptée. D'autre part, une colle à élasticité permanente serait un non-sens aux endroits structurellement centraux. La quille, par exemple, doit être reliée le plus solidement possible à la coque et au dos de la coque ; il n'y a pas de place pour des joints flexibles. Le jeu qui résulterait des changements de charge continus, par exemple dans la houle, solliciterait constamment les assemblages et les boulons de manière excessive, avec pour conséquence une défaillance prématurée. Dans ce cas, une colle très solide est le premier choix : par exemple une résine époxy avec une charge qui garantit en même temps, par la taille de ses composants, l'épaisseur optimale de la soudure, souvent inférieure à un millimètre. C'est particulièrement important pour les assemblages soumis à une pression.

La question de savoir si un remplacement ultérieur doit être possible est tout aussi décisive. Les vannes maritimes, par exemple, doivent être remplacées régulièrement. C'est aussi pour cette raison que l'assemblage par des polymères MS, plutôt facile à défaire, s'impose. La plate-forme du pilote automatique peut en revanche rester en place ; la solution de la résine et éventuellement des laminés angulaires s'impose alors. Ces derniers, s'ils sont bien faits, ne peuvent être retirés que par la force brute, c'est-à-dire en utilisant un flex.

Stratifié angulaire pour une bonne connexion

Il est facile de calculer si un stratifié d'angle est nécessaire. Une bonne colle époxy offre une résistance au cisaillement en traction de 35 Newton par millimètre carré. Selon le fabricant, le pilote automatique de type 1 de Raymarine développe une poussée maximale de 295 kilogrammes. Il s'agit de l'absorber. Par approximation, 295 kilogrammes représentent 3000 newtons, avec une marge de 15 pour cent, cela correspond à environ 3500 newtons. Si la surface de collage peut donc être supérieure à 100 millimètres carrés, et elle le sera, le collage avec de l'époxy et sans stratifié angulaire est déjà suffisant. Une surface plus importante est toutefois préférable, car le levier avec lequel la force agit n'est pas pris en compte dans cet exemple. L'exemple montre toutefois la force que peuvent avoir les collages.

Pour obtenir des résultats optimaux, il est recommandé d'utiliser de la résine époxy. Elle présente des avantages par rapport à la résine polyester dans le domaine du collage secondaire, car elle mouille mieux et adhère donc mieux. De plus, elle est moins nocive pour la santé lors de l'application. Il est en outre important que les gorges de la colle qui s'écoule soient réalisées proprement : "Si des entailles s'y forment, c'est là que commence la formation de fissures. Une gorge homogène est donc extrêmement importante", explique Matthias Bröker.

Cela vaut également si un stratifié d'angle doit être appliqué ultérieurement. En effet, sans gorge, l'angle serait trop vif pour un stratifié en fibres de verre, il resterait toujours des bulles d'air dans le rayon, ce qui affaiblirait énormément la liaison.

Les colles modernes sont riches de sens et exigeantes

Les colles modernes sont devenues incontournables sur les yachts. Elles ne doivent pas l'être non plus, car elles offrent aux constructeurs une plus grande liberté pour leurs projets. Et ils permettent aux chantiers navals de gagner du temps lors de la fabrication. On pense par exemple aux fenêtres de coque, qui ne seraient guère possibles dans leur taille actuelle sans ces produits miraculeux. Bien que la CE ne le prévoie pas, il serait même envisageable de coller les fenêtres en tant qu'éléments de structure efficaces.

Dans la construction navale moderne, il est tout à fait possible de concevoir dès le départ des assemblages faciles à produire et optimisés pour le collage. En fin de compte, ce sont les chantiers navals qui doivent se conformer aux instructions des concepteurs concernant la colle à utiliser. De plus, les instructions de traitement des producteurs doivent être respectées de manière presque servile. Ce n'est qu'à cette condition que l'assemblage atteindra la résistance souhaitée.

"Nous faisons donc régulièrement analyser des échantillons de manière destructive pour voir si la colle est en ordre et si nous travaillons correctement", raconte Hennevanger en parlant de la pratique. Selon le chef du chantier, ils n'ont pas eu d'anomalies jusqu'à présent.