On peut réaliser des changements de structure des stratifiés en modifiant le type et la quantité des renforts qui y sont incorporés. Un bateau de pêche a besoin d'être solide et résistant aux chocs tandis qu'une aile d'avion doit être légère et rigide. Les objets à fabriquer peuvent être aussi simples que des caisses à poisson qui ne demandent pas un grand investissement en outillage ou aussi complexes qu'un projet nécessitant la réalisation d'un prototype en PRVT pour des essais de structure et de commercialisation. Chaque application conduira à une méthode optimum de construction.
Figure 11. Construction simple peau pour grande coque planante
On le réalise en moulant résine et renfort par contact dans une forme telle que un moule ouvert qui, après polymérisation, produira un stratifié de PRVT massif. On peut ou non avoir besoin de rigidifier le moulage suivant la taille et la destination du produit fini. Non rigidifié signifie que l'on n'a pas ajouté de longerons de raidissement au stratifié massif, la résistance de la coque résultant alors uniquement du stratifié et de la courbure de cette coque. On ne trouve cette méthode que pour les très petits bateaux. Les coques raidies ont des raidisseurs transversaux et/ou longitudinaux semblables à des membrures ou des ceintures incorporées dans le stratifié pour réduire la flexibilité des panneaux de grande dimension.
Figure 12. Exemples de quille et de fond de cale, chalutier de 18 m
Deux stratifiés minces sont séparés par un noyau en matériau léger, ce qui augmente la rigidité du panneau en augmentant l'épaisseur effective sans utilisation de stratifiés de PRVT massif. A cause de leur rigidité indispensable, les ponts, les toits de cabine et les cloisons sont généralement construits en sandwich. La construction de ce stratifié commence de la même façon que précédemment mais sur les quelques premières couches de renfort, on fait adhérer parfaitement une plaque intermédiaire servant de noyau. Après en avoir vérifié l'adhérence et jugé qu'il n'existe pas de vide, on continue la stratification de PRVT sur l'autre face du matériau noyau. Les noyaux généralement utilisés sont en contreplaqué, balsa, mousses plastiques comme le chlorure de polyvinyle (PVC) et mousse de polyuréthane.
Du fait de leur rigidité mentionnée ci-dessus, les noyaux ou âmes se prêtent à la construction de prototypes ou de modèles uniques car on peut appliquer le PRVT directement sur une âme autoportante. Dans ce cas, on dispose des plaques de mousse sur un chassis ouvert ayant la forme de la coque et on les recouvre d'une peau en PRVT. Après avoir enlevé le chassis, on stratifie une peau intérieure pour terminer la coque sandwich. Dans ce type de construction, les surfaces stratifiées polymérisées de chaque côté de l'âme n'auront pas le fini du gelcoat et nécessiteront un polissage à la main. Ceci est, en fait, le même procédéque celui de la construction d'un modèle mère. Il arrive qu'après des essais, une coque prototype puisse servir de mère si sa transformation et sa préparation sont jugées moins onéreuses que la construction d'une nouvelle mère.
Figure 13. Coupe transversale d'un crevettier à double peau
Figure 14. Vedette rapide en stratifié sandwich
| Epaisseur totale (mm) | PRVT simple peau | PRVT double peau (chacune épaisse de 1,5 mm avec âme centrale) | PRVT double peau (chacune épaisse de 3 mm âme centrale) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 0.018 | ||
| 3 | 0.2 | 0.2 | |
| 6 | 1.6 | 1.3 | 1.6 |
| 10 | 5.3 | 3.7 | 5 |
| 13 | 12.5 | 7.3 | 10 |
| 19 | 42 | 18 | 29 |
| 25 | 100 | 34 | 58 |
| 32 | 195 | 52 | 94 |
| 38 | 337 | 77 | 143 |
| 44 | 536 | 104 | 197 |
| 50 | 800 | 145 | 266 |
On peut diviser les développements de la haute technologie (hi-tech) en progrès dans les matériaux et dans le développement des méthodes de production. Les premiers sont utilisés pour réduire le poids ou pour augmenter la résistance à poids égal en utilisant des renforts sophistiqués comme la fibre de carbone combinée avec d'autres résines comme les époxy. Ils ont des applications surtout militaires ou pour les courses de vitesse. Ces matériaux sont plus coûteux que ceux qui ont été décrits plus haut et sont rarement utilisés par les chantiers des pays du nord. Les développements dans les méthodes de construction sont orientés vers la production de masse pour réduire la part d'une main d'oeuvre coûteuse dans des produits placés sur des marchés compétitifs et ne sont pas adaptés à une première introduction de la construction des bateaux en PRVT dans les pays en voie de développement.
Figure 15. Ossature en bois pour construction sans moule
Figure 16. Chassis recouvert de panneaux de mousse (plastique cellulaire)
Figure 17. Peau extérieure en PRVT
Ils ont tous en commun des limites d'utilisation et le besoin de soin et d'expérience pour leur manipulation. Certains nécessitent des solvants spéciaux. Il y en a qui ne peuvent être utilisés que dans certaines conditions de température et d'hygrométrie ou de séquences de fabrication. Ils ne supportent pas les erreurs de manipulations fréquentes dans les chantiers.
Résines
On trouve souvent des résines époxy dans les pays en voie de développement. Elles se présentent comme une résine chargée sous forme de colle en deux parties. Ces résines possédent une résistance supérieure à l'abrasion, une absorption d'eau moindre, une plus grande force d'adhérence et un retrait plus faible. Les résines ester vinyle surpassent les époxy mais leur prix est jugè trop élevé pour la construction de bateaux.
Renforts
Les renforts conventionnels en fibre de verre ont évoluéau-delà des mats et Rovers Tissés (RT) essentiellement par les processus d'assemblage. Il est clair que si on a besoin de poser une couche de RT par dessus une couche de mat, le temps de pose peut être réduit et on peut obtenir une meilleure adhérence intercouche si on pose les deux couches en une seule opération. On peut encore gagner du temps si ces couches sont déjàliées et peuvent être coupées ensemble. Ce principe d'assemblage entraine toute une série de possibilités en utilisant différents types, poids et dimensions de renforts. Il peut même conduire àutiliser des renforts faits sur mesure pour de grands chantiers ou des applications spéciales.
Renforts pré-impréqnés
Il s'agit d'un renfort fibre de verre imprégné à coeur par une résine pâteuse non catalysée. Ce renfort est utilisé pour la production en masse d'objets domestiques ou industriels de précision, àl'aide de moules fermés ou àdeux parois et rarement pour l'industrie du bateau.
Kevlar
Le kevlar est une fibre aramide de couleur dorée et difficile àcouper avec une lame en acier. On l'utilise si on a besoin de structures très solides mais légères ou pour renforcer des zones précises. On doit utiliser des résines de haute technicitécar le kevlar ne colle pas bien aux résines polyester.
Fibre de carbone
La fibre de carbone n'est pas aussi résistante que le kevlar mais elle est par contre moins chère. Le prix de la fibre de carbone est tombéau point qu'elle est offerte par certains fabricants comme un des matériaux tissés couramment utilisés comme renfort. Ce matériau est vendu en rouleaux de même largeur standard que les rubans de fibre de verre et présente un aspect noir et soyeux.
Noyaux ou Ames
Un noyau dans un stratifiéaméliore la rigiditéde celui-ci au prix d'une légère augmentation de poids. Si on a réduit l'épaisseur d'une coque en stratifiéen utilisant des renforts Hi-tech, la rigiditéperdue àcause de l'épaisseur pourra être reprise ou même améliorée par l'utilisation d'une âme. Les noyaux légers de haute technologie peuvent être en aluminium ou en panneaux de carton alvéolétraité, utilisés de la même façon que les autres noyaux mais ils rendent les réparations des stratifiés très difficiles en cas d'avarie.
Charges
La poudre de craie est non toxique, pas chère et facile àutiliser. Elle est également hydrophile et relativement lourde, ce qui n'est pas acceptable si on recherche la vitesse et la légèreté. Les charges Hi-tech comprennent les bulles de verre ou de silicone qui sont si fines qu'elles ressemblent àune poussière blanche. Les micro et macrobulles sont des bulles de résine soufflées de 2 à 8 mm et sont utilisées pour des charges grossières là où le poids du PRVT massif est inacceptable.
Ces méthodes ont pour but l'amélioration des techniques de fabrication pour obtenir les meilleurs stratifiés possibles à partir des composants. Celà peut inclure des mélangeurs de résine, des ateliers de moulage climatisés, le compactage sous pression des stratifiés par mise en sacs sous vide.
La fabrication d'un bateau àpartir d'un moulage de PRVT réduit les besoins en charpentiers hautement qualifiés produisant chaque élément àla main. Elle permet la production àla chaine oùla construction des bateaux peut être réalisée par des équipes séparées : mouleurs de PRVT, charpentiers pour l'armement du bateau et mécaniciens pour la motorisation.
Pour les chantiers construisant traditionnellement des bateaux en bois, la production àla chaine est un changement radical. Elle peut conduire àune productivité plus élevée par la spécialisation des tâches mais elle demandera également une aptitude à la gestion de la production pour maintenir garni le carnet de commandes et approvisionner les matériaux pour que le système fonctionne àsa vitesse optimum.
Figure 18. Plastification au pistolet
Pose par projection
Les objets de grande dimension comme les cabines de douche ou les baignoires qui demandent un fini parfait mais ne requièrent pas une solidité très importante peuvent être réalisés par projection au pistolet du gelcoat et des renforts. La projection au pistolet est une méthode très rapide d' application des fibres de verre hachées. Il s'agit, en principe, d'un pistolet pneumatique de projection à main (Figure 18). Il est alimenté à partir d'une réserve de matière première.
Quand l'opérateur appuie sur la gachette, le mécanisme du pistolet ainsi déclanché entraine des approvisionnements séparés de résine et de catalyseur qui sont mélangés ensemble dans la buse de projection semblable à celles utilisées pour la projection de peinture ou de gelcoat. En même temps, le rover est entrainé par le pistolet et “haché” ou coupé en longueurs de 5 mm. Le long de la buse de projection de résine et appliqué avec celle-ci à la surface du moule, un fil de couleur contrastée (par exemple rouge contre le blanc du roving) donne une teinte au rover haché projeté de sorte que un opérateur expérimenté juge si la couleur correspond au poids désiré de renfort au m2 et arrête l'opération pour compacter le stratifié au rouleau.
Ces pistolets “hacheurs” doivent être nettoyés après chaque utilisation pour empêcher la résine de polymériser dans les gicleurs et la tête de projection. Comme cette opération est laborieuse, on doit utiliser l'engin en continu et ne le nettoyer qu' à la fin d'une journée de travail. Ceci signifie qu'il ne faut utiliser cet outil que si la charge de travail est parfaitement constante.
Moulage par injection
On utilise cette méthode pour les petits objets de précision. On doit utiliser un outillage de précision qui peut être en acier pour résister aux pressions et au nombre de cycles appliqués au moule.
On a fabriqué des coques de bateau jusqu' à 10 m en utilisant des renforts habituels dans des moules mâles et femelles appariés et en injectant la résine entre eux, supprimant ainsi le compactage manuel. Le coût des équipements est très élevé.
