Comment utiliser la résine époxy ? Quelques bases à connaître avant de vous lancer !

Cet article s’inscrit dans notre défi “25 savoirs- faire & astuces en 25 semaines”.

Pour retrouver l’ensemble des sujets d’ores et déjà traités,

rendez-vous sur la page de présentation de ce défi.

 

stratification résine époxyLa résine époxy est la résine par excellence utilisée pour fabriquer des composites haute performance. Elle permet, lors de son utilisation en stratification, une adhésion maximum des fibres de type carbone, aramide, verre ou encore le collage du bois.

La résine époxy, complètement étanche à l’eau et non sensible au phénomène d’osmose, contrairement à la résine polyester, est parfaitement adaptée à la construction navale. Elle se caractérise également par une capacité d’adhésion maximum, c’est-à-dire qu’elle tient sur tout type de supports, qu’il s’agisse du métal, du bois, du béton, une stratification polyester pré-existante, et elle présente une résistance plus importante aux contraintes mécaniques et chimiques que le polyester.

La résine époxy résiste à pratiquement tous les agents chimiques mais le seul élément auquel elle est vulnérable est le soleil. Exposée aux UV, elle finit ainsi par jaunir et ternir. Elle doit donc être recouverte par un revêtement qui la protégera de ces derniers, qu’il s’agisse d’une peinture opaque ou d’un vernis. Quelques résines époxy résistantes aux UV sont disponibles sur le marché (utilisées pour la réalisation des planches de surf notamment) mais leur prix reste encore très élevé et cette protection n’apparaît pas aussi efficace qu’une peinture à l’usage.

La résine époxy est un produit de base intéressant à maîtriser sur un voilier, car elle permet la construction de nouvelle pièces (une barre en bois lamellé collé, un padeye textile, une protection d’étrave, un portique, un pod, …) et offre la possibilité de réparer par soi-même, rapidement et à moindre coût, les quelques désordres auxquels vous pourriez être confrontés au cours de vos croisières à la voile (ajout d’un renfort pour le guindeau, reprise d’une strat de cloison …).

cadene résine époxy pod quille résine époxy support radar

 Voici donc quelques points « fondamentaux » à connaître avant d’utiliser pour la première fois ce produit bien pratique à bord de nos voiliers.

Comment bien doser votre résine ?

La résine époxy est un polymère liquide thermodurcissable à deux composants (résine & durcisseur).

Utiliser de la résine époxy nécessite :

  • une rigueur absolue dans le respect des ratios de quantité résine/durcisseur
  • le parfait mélange de ces 2 composants
  • le strict respect des températures d’utilisation

resine époxy bi-composanteLa résine époxy étant un produit bi-composant, elle se présente sous la forme de 2 flacons distincts, le premier contenant la résine “A” et le second le durcisseur “B”.

Le ratio de mélange est généralement précisé en masse et en volume (attention, le ratio de mélange est différent selon l’unité choisie) mais il est plus facile de travailler en masse. Il faut donc s équiper d’une balance électronique ​qui permettra de peser précisément les grammes nécessaires ainsi que d’un récipient permettant de mélanger les deux composants. Pensez à bien protéger votre balance, avant toute utilisation de la résine époxy, avec un plastique qui garantira la longévité de votre matériel.

Toutefois, si vous devez doser de petites quantités, un dosage en volume avec des seringues est tout à fait envisageable également.

Pour bien doser votre résine époxy :

  1. Versez dans un récipient une quantité de résine A, en essayant d’obtenir un chiffre rond en grammes (par exemple 200g). Cela vous permettra de calculer plus facilement la quantité de durcisseur B à ajouter pour réaliser votre mélange correctement.
  1. Pour doser votre durcisseur B, regardez attentivement le rapport d’utilisation inscrit sur le flacon.

Par exemple, le ratio en masse 100A:60B signifie qu’il faut 100g de résine pour 60g de durcisseur. Ainsi, si vous avez pesé 200g de A, il faudra appliquer une règle de 3 (

ici multiplier par 60 puis diviser par 100) pour obtenir la quantité nécessaire de B en grammes à ajouter​, soit 120g dans cet exemple.

Si vous pensez utiliser fréquemment de la résine époxy, nous vous recommandons d’imprimer un tableau avec les proportions correspondant à chaque composant ainsi que la quantité totale correspondante et de l’afficher près de votre balance.

Une fois que vous avez dosé vos deux composants, le mélange doit être soigneusement remué pendant au minimum 1 minute, dans les deux sens et en raclant bien les côtés de votre récipient. Cette étape est fondamentale, car si votre mélange n’est pas réalisé correctement, il ne sera pas homogène au niveau moléculaire et votre résine ne durcira pas ou seulement partiellement.

D’autre part, plus la température est basse, plus la viscosité de la résine époxy est élevée, ce qui la rend difficile à mélanger et donc à utiliser. Si vous êtes contraint de travailler par une température ambiante inférieure à 18°C, pesage tissus résine époxypréchauffez votre résine et votre durcisseur avant de les mélanger (vous pouvez, par exemple, maintenir vos bidons dans un bain-marie à 25° ou les exposer au flux d’air d’un radiateur électrique soufflant).

Pour connaître la quantité de résine à préparer pour votre pièce, pesez vos tissus à stratifier et préparez une quantité équivalente de résine car un stratifié réalisé au contact se compose environ pour moitié de tissus et pour moitié de résine (imprégnation manuelle de résine, à l’aide d’un rouleau ou d’un pinceau, en prenant soin de bien éliminer les inclusions d’air. La seule pression est celle que vous opérez vous-même, contrairement à une stratification « sous vide »).

Pourquoi maîtriser la température de votre espace de travail ?

La température est un paramètre primordial lorsque vous réalisez une opération de stratification car la température de la pièce dans laquelle vous travaillez influera directement sur la vitesse des réactions chimiques intervenant entre votre résine et son durcisseur.

Ainsi, une température basse ralentira cette réaction chimique et risquera de limiter fortement le durcissement de votre résine alors qu’a contrario, une température élevée sera de nature à l’accélérer.

La résine époxy est un polymère “THERMO-DURCISSANT”, donc plus elle sera exposée à la chaleur, plus vite elle catalysera. En règle général, on considère que chaque pallier d’augmentation de la température de 10°C réduit le temps de la catalyse de moitié. Ainsi, par exemple, une prise qui nécessitera 3h à 20°C, durcira en seulement 1h30 à 30°C et en 45 minutes à 40°C.

Mais le choix du durcisseur conditionne également la durée de prise de votre mélange, il est donc important de bien se référer aux fiches techniques du fabriquant et de choisir son durcisseur selon ses besoins.

La température idéale pour l’utilisation de la résine époxy se situe entre 20°C et 25°C : vous avez suffisamment de temps pour l’utiliser avant que la réaction chimique ne s’enclenche et elle durcira ensuite dans de bonnes conditions.

La réaction chimique qui conduit à la prise de l’époxy est un phénomène exothermique (qui libère de la chaleur). Cette chaleur se disperse immédiatement lorsque la résine époxy est apposée sur une fine épaisseur. Mais, dans votre récipient de préparation ou lors d’une stratification épaisse (de plus de 10 mm), cette chaleur se dissipe beaucoup plus lentement et la résine commence donc à chauffer, ce qui accélère encore la réaction, ce qui provoque une augmentation encore plus élevée de la température de la résine … bref, la réaction s’emballe jusqu’à la « cuisson » et le durcissement complet de la résine en quelques minutes seulement, rendant cette dernière inutilisable ! Si vous devez faire une stratification monolithique de plus de 1 cm d’épaisseur, nous vous conseillons donc de réaliser cette dernière en plusieurs fois pour éviter de préparer une quantité importante de résine et d’être confronté à cette situation.

Lorsque les conditions de température ne sont pas optimales et qu’à l’inverse, vous avez besoin d’accélérer la réaction, il suffit de maintenir votre pièce stratifiée près d’une source de chaleur (comme un radiateur soufflant, qui fera très bien l’affaire).

Quel type de charge choisir ?

Selon l’usage auquel vous destinez votre résine époxy, vous pouvez ajouter à votre mélange initial des produits complémentaires, appelés charges, qui vous permettront d’alléger votre enduit, d’augmenter la conductivité thermique ou les propriétés mécaniques de votre mélange, de réaliser des enduits allégés facilement ponçables ou des joints congés.

Les fabricants de résine proposent ainsi un large choix de charges. Cependant, dans la pratique et pour des usages classiques, les 2 types de charges suivants sont principalement utilisés :

  • woodfill 250 résine époxyla charge structurelle joint congé, qui s’utilise pour la réalisation de joints congés “haute densité” ainsi que pour le collage du bois (car elle permet le remplissage des plans de collage du bois). Il suffit d’adapter la quantité de charge à la viscosité recherchée.
  • La charge allégée pour enduit (type microsphère de verre), qui permet la réalisation d’un enduit d’une densité de l’ordre de 600 à 700 g / l), facilement ponçable lors de la finition. La quantité de la charge préconisée doit être correctement respectée afin de disposer d’un enduit facilement malléable.

Pour certaines applications de stratification à la verticale (bordée par exemple), il peut être nécessaire de rajouter une charge de thixotropie (agent anti-coulures) qui permettra d’améliorer la tenue de la résine sur les parois verticales à enduire.

Toutes ces charges ne seront à ajouter à la résine époxy qu’une fois le mélange des 2 composants résine / durcisseur convenablement réalisé.

Quel type de tissu utiliser pour réaliser votre stratification ?

Pour réaliser des pièces composites, votre résine époxy doit être associée à des tissus ou des multiaxiaux.

Pour vous y retrouver et pouvoir faire votre choix, il faut retenir que dans tous les cas, les matériaux de base sont des fils, eux-mêmes constitués de filaments.

Ces fils peuvent ensuite être mis en œuvre de différentes façons, ce qui conduira à obtenir des trames présentant des caractéristiques différentes :

Les tissus

Les fils, continus, sont déposés selon deux directions perpendiculaires (appelées, comme en couture, chaîne et trame !) et entrelacées en différents motifs qui permettent de distinguer les armures du tissu ( taffetas, sergé, satin).

Ces tissus se caractérisent par

  • la nature des fils utilisés
  • leur armure, c’est-à-dire la façon dont ces fils sont entrecroisés
  • leur masse au m²

Ces trois facteurs conditionnent les caractéristiques mécaniques du tissu final, mais aussi la façon dont celui-ci va se comporter, c’est-à-dire sa facilité à être manipulé, placé selon différentes formes (on parle de la « drapabilité » du tissu) pour la réalisation de vos pièces.

Voici le classement des tissus, du plus facile à déformer au plus stable, ce dernier étant également le plus facile à manipuler :

  • satin
  • sergé
  • taffetas ou toile

Les tissus sont peu utilisés à bord de nos voiliers, hormis pour la réalisation de couches de finition spécifiques comme des pièces pour lesquelles vous rechercher un look « carbone ».

Les multiaxiaux et unidirectionnels

biaxial résine époxyLes multiaxiaux correspondent à des trames “non-tissés” constituées par la superposition de couches unidirectionnelles dont les fibres sont cousues pour assurer la cohésion de l’ensemble.
Chaque couche est orientée dans un sens différent des autres, ce qui permet de produire des renforts adaptés à des usages spécifiques, d’une rigidité mécanique plus élevée que celle d’un tissu présentant pourtant une même épaisseur.

Les multiaxiaux présentent un grammage plus important que les tissus, généralement compris entre 300 et 1000 g/m2.

Il existe une corrélation entre le grammage de la trame utilisée et l’épaisseur du stratifié final. Ainsi, utiliser un renfort présentant un grammage de 1000g/m² conduira à une épaisseur de stratifié de 1mm environ.

A titre d’exemple, notre voilier construit entièrement en composite a été réalisé avec 3 types de multiaxiaux :

  • du biaxial (BX), qui présente une orientation des fibres -45° / +45°
  • du quadriaxial (QX), qui présente une orientation des fibres -45° / 0° / +45° / +90°
  • de l’unidirectionnel (UD), avec une orientation de ses fibres constitutives à 0°

Il existe également un tissu particulier qui ne correspondant pas à une trame de renfort, il s’agit du tissu d’arrachage en fils polyamides.

Ce dernier est utilisé en dernière couche car il permet d’obtenir, après arrachage, un bon état de surface et ainsi de minimiser le ponçage de finition.

Quand la résine est sèche, il suffit d’arracher ce tissu et la surface ainsi obtenue sera propre, rugueuse et prête pour supporter une reprise de stratification si nécessaire ou tout simplement à être poncée.

Il est donc conseillé de systématiser son utilisation.

Pour finir, n’oubliez pas de vous protéger !

Les produits composites sont tous issus de l’industrie chimique et, de part leur composition, ils sont à manier avec précaution dans la mesure où ils peuvent être nocifs pour l’homme, en l’absence de protection adaptée, ainsi que pour la nature.

L’utilisation de ces produits nécessite donc de bien se protéger, pour mener en toute sécurité son projet.

La résine époxy est notamment un allergène très puissant et une fois votre sensibilité à ces produits déclenchée, il vous sera très difficile de les manipuler.

La résine époxy peut déclencher une réaction allergique directement par contact ou via ses émanations :

  • Tout contact de la résine époxy avec la peau est à éviter. Une allergie de contact se traduit par une réaction de type d’eczéma. Les démangeaisons sont souvent localisées au point de contact mais elles peuvent également s’étendre bien au-delà de ce dernier et se généraliser à l’ensemble de votre organisme.
  • Les émanations que vous pourrez inhaler en travaillant la résine époxy ne provoquent pas forcément d’allergies immédiatement mais leur toxicité se révélera au fil de temps. Ces émanations sont d’autant plus perfides et dangereuses pour votre santé que l’odeur qu’elles dégagent reste relativement faible, surtout comparé au polyester, ce qui n’incite donc pas spontanément à s’en protéger.

Il est donc vivement recommandé de travailler ces produits dans un environnement ventilé, en plein air dans l’idéal, et ne présentant aucun risque d’inflammabilité.

Ne cédez jamais à la tentation de faire polymériser votre résine époxy à l’intérieur de votre domicile, par exemple pour des questions de température pour ne pas vous exposer à ce risque d’inhalation de substances toxiques.

Il est également important de respecter les consignes d’utilisation inscrites sur les emballages (mais leur simple lecture devrait vous convaincre de bien vous protéger !).masque émanations résine époxy

L’usage de ces produits étant potentiellement dangereux, nous recommandons d’utiliser systématiquement les équipements suivants lors de leur utilisation :

  • un demi-masque A2P3, qui protège des vapeurs et des poussières. Même si la résine époxy est peu odorante, il est indispensable de s’équiper d’une protection respiratoire, qui sera par ailleurs également utile lors du ponçage de vos stratifiés ou de vos enduits.
  • des gants de protection en nitrile, qui vous permettront de ne pas être en contact avec le mélange, irritant et allergène. Les gants en latex sont à éviter car ils ne sont pas complètement étanches à l’époxy.gant nitrile
  • des lunettes de protection, qui vous protégeront de toute projection du durcisseur, très liquide, lors de son utilisation. Si une éclaboussure atteignait toutefois vos yeux, partez ans délai aux urgences plus proches.
  • des vêtements bien couvrants ou une combinaison intégrale pour éviter tout contact de votre corps avec ces produits.

 

Nous vous souhaitons bon vent et bonne mer.

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1 comment

  1. Michel Guignard - Répondre

    Merci pour l’article sur le résine époxy: très intéressant!
    Cordialement

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