L'ojectif de cette page est d'aider nos clients à mieux comprendre la conception des différents produits disponibles sur le marché.
L'acheteur se retrouve souvent perdu.
Pourtant les concepts sont assez simples et avec un peu de méthode nous allons tenter d'en faire un tour rapide.
Seulement 3 architectures de base
Avec seulement 3 techniques de fabrication, nous allons balayer l'ensemble des produits sur le marché, des tissus à spi jusqu'aux membranes.
- a) les tissés,
- b) les laminés à fibres parallèles,
- c) les laminés à fibres orientées.
Pour chaque technique, nous pouvons alors utiliser les différentes fibres disponibles sur le marché :
- Nylon,
- Polyester plus communément appelé Dacron, nom de la fibre Dupont de Nemours autrefois utilisée,
- Polyester Pentex,
- Twaron plus communément appelé Kevlar, nom de la fibre Dupont de Nemours autrefois utilisée,
- Black Technora, idem Kevlar mais noir, c’est plus beau et donc plus cher…
- Spectra ou Dynema,
- Vectran,
- Carbone.
1/ La conception des matériaux
a) les tissés
Le tissage est le mélange de 2 fils qui s’entrecroisent.
Voici un dessin d'un métier à tisser un peu ancien,
mais le principe de fonctionnement est le même qu'aujourd'hui.
Le moderne est moins glamour...
Donc, il est logique d’utiliser deux types de fils, différents entre ceux qui sont dans la longueur du rouleau, que l’on appelle la chaîne,
et ceux dans sa perpendiculaire, la trame.
Il faut savoir que sur un métier à tisser, il est difficile de tendre le fil de chaîne, c’est à dire celui qui est dans le sens du rouleau.
Pourquoi ? Parce qu’à chaque fois qu'un nouveau fil de trame est posé, la navette vient serrer le fil de chaîne le plus fort possible
autour du fil de trame, qui lui, peut rester droit.
Résultat, un fil de chaîne, qui sort d’un métier à tisser, ressemble à un ressort. Pas évident quand on ne veut pas que cela s’allonge.
Cela s'apelle l'embuvage. Voir la photo ci-dessous d'un fil de chaîne
Le fil de trame, lui, reste parfaitement droit. On va donc pouvoir l’utiliser pour faire passer les efforts les plus importants.
Comme sur le dessin de la GV ci-contre, où le fil de trame sous la loupe (qui se trouve entre les 2 lattes du bas) est en noir et celui de chaîne en gris.
Fil de trame
A première vue, il serait facile de croire que si nous souhaitons
avoir une performance maximale, pour un poids minimum,
il faut un tout petit fil de chaîne pour avoir peu de densité en chaîne,
et des gros fils de trame.
Sauf qu’évidemment, il y a les efforts principaux, mais il y aussi les autres...
Les efforts sur le guindant de la grand voile, représentés sur le dessin, sont dans le biais du tissu.
Le biais du tissu est la résistance à l'allongement du tissu à 45 degrés du fil de trame, ou bien sûr du fil de chaîne.
Seule la résine ajoutée au tissé et le bon serrage des fils vous permettront de bloquer le biais du tissu.
De plus, le soleil et ses UV se régaleront d'un petit fil de chaîne.
Un tissé sera toujours un compromis entre la performance (gros fil de trame et petit fil de chaîne),
et la durabilité (plus petit fil de trame et plus gros fil de chaîne,
ce qui apportera plus de résistance aux UV et aussi à la déchirure).
Par ailleurs, il est important de comprendre,
que l'augmentation de la taille du fil ne peut pas résoudre les problèmes de biais.
Ce qui signifie, qu'un tissé sera toujours limité par sa capacité à être stable dans le biais.
Et, que cette caractéristique n'augmente pas avec la grosseur des fils, ni avec le poids du tissu.
Le biais sera amélioré pas la qualité du tissage, ainsi que par les résines appliquées sur le tissu.
Un tissu très résiné, (on dit ferme ou sec) sera stable mais très rigide et donc fragile et cassant.
A poids égal, un tissu ferme sera plus fragile qu'un tissu souple.
C'est pour cela que les voiles de croisière sont plus souples, pour être plus faciles à manipuler.
La régate ne tolère pas le compromis : Donc tissu très ferme.
Le résultat est que la forme des voiles régates reste très stable, alors que les voiles croisières
se déformeront plus rapidement.
En conclusion
Les tissés sont limités en performance par la résistance à la déformation, du biais à la charge, qui reste quasiment identique
quelque soit le grammage utilisé.
La résine améliore le biais, mais l'utilisation de finition très ferme est limitée au bateau de moins de 35 pieds.
Bien sûr, l'utilisation du double pli reste une solution, car elle permet de doubler la performance du biais.
Mais le coût du tissu devient vite prohibitif.
Comme la chaîne offre peu de résistance à l'allongement, il n'est pas raisonnable de l'utiliser en vertical.
Pour nous, l'utilisation d'un tissé devrait être limitée de préférence à des bateaux de moins de 42 pieds.
b) Les laminés à fibres parallèles
Le chapitre sur les tissés a tenté de démontrer qu'ils étaient limités par leur biais, et par le fait qu'ils ne pouvaient pas être utilisés
en chaîne, donc orientés.
C'est alors qu'apparait le film mylar...
Les avantages du film sont :
Bloquer les efforts dans le biais.
Et donc, permettre l'utilisation des tissages très très ouverts, que l'on appelle des scrims.
Voici un exemple de vue éclatée d'un laminé croisière, avec au milieu, son film mylar et son scrim,
et sur les deux faces extérieures 2 taffetas de protection du film.
L'un des problèmes majeurs de ses produits croisière que l'on appelle vulgairement sandwich,
est leur capacité à être un vrai bouillon de culture pour peu que l'on ait un peu de chaleur et d'humidité.
Les deux taffetas polyester de chaque côté, stockent l'humidité. La colle indispensable à la cohésion de l'ensemble
est parfaite pour aider au développement des moisissures.
J'ai constaté qu’assez peu de clients apprécient le vert...
Les panneaux pour une voile laminée
Voici une grand voile en laminé orienté.
Ici, le jeu a consisté à orienter la chaîne dans le sens des efforts.
Nous avons représenté en vert la direction du fil de chaîne.
Et, bien sûr, les flèches rouges représentent les efforts sur la voile.
Si, en apparence, tout semble être parfait, au niveau de l'amure, de l'écoute et de la tête,
le ris, en revanche, au niveau de la zone de bordure, le sens des efforts et la direction de la chaîne ne sont plus en accord.
Ici, le dessinateur a pris soin de stripper la bordure, les 30 et 45 degrés du ris d'écoute.
Car en fait, malgré l'évolution indéniable qui permet d'orienter la fibre, et de pouvoir en maîtriser mieux
la quantité suivant les zones, certains efforts ne seront repris que par le film mylar.
Par ailleurs, le film ne peut être épaissi à volonté. Au-delà de 2 mil de mylar plusieurs problèmes apparaissent.
Bien que 2 mil de mylar sur un 40 pieds ne soit pas trop un souci, sur un 60 pieds ça le devient...
Sur cet échantillon, nous pouvons voir la volonté de ce fabricant de bloquer les biais
et qu'il ne parvient pas à tendre son fil de trame.
Il est intéressant de savoir que trois des principaux fabricants, Bainbridge, Challenge, et Contender
ont adopté cette solution.
Quant à Dimension Polyant, ils préfèrent un fil de trame assez fort. Mais pour limiter l'embuvage, ils n'ont pas
souhaité ajouter un fil à 45 degrés.
Est-ce qu'une voile doit être conçue pour une situation exceptionnelle ou une situation courante, fréquente ?
Exemple de situations exceptionnelles : une voile sous ris ou un génois enrouleur avec
3 tours dans l'enrouleur...
De toute manière, même avec un fil à 45 degrés, les voiles sont rarement sans plis sous ris !
La limite des voiles à panneau
Ici nous avons représenté une partie de radial de point d'écoute.
Les lignes noires représentent les coutures, et donc délimitent les laizes.
En bleu les fils de chaînes, en rouge la direction des efforts.
Sur ce dessin, il est visible que le fil de chaîne sur la gauche du panneau est parfaitement aligné avec l'effort.
Par contre, celui de droite n'est pas parallèle au sens des efforts.
Son efficacité est donc inférieure.
Donc, la résistance à la charge sera moindre sur le côté droit de la laize.
La laize ne se déformera pas d'une façon homogène.
Plus il y aura de laizes dans le point d'écoute, meilleure sera la résistance à la déformation.
Evidemment, si les laizes sont cousues, et non pas uniquement collées, chaque couture, sera une entrée d'eau
possible, et par conséquent, une cause de dégradation du matériau.
c) Les laminés à fibres orientées, les membranes
L'idée de Peter Conrad, qui ne travaillait pas pour la voilerie avec le petit logo bleu,
a été de laminer un tissu spécifique pour chaque voile.
Ici nous quittons le monde de la fibre parallèle.
Résultat :
- Moins de fils.
- Vieillissement homogène de la voile.
- Gain de poids.
- Meilleure stabilité de forme.
Inconvénients
Sur un laminé classique, depuis plus de 20 ans, la maîtrise était totale.
Des deniers de fils précis, des tissus laminés par millier de mètres, absolument identiques,
Pour chaque voile, la membrane est une nouvelle conception :
la quantité de colle, le choix des fils, des fibres, l'orientation de la fibre ne sont jamais identique.
