Télécharger le dossier - Les plastiques en débat

LES PLASTIQUES
DANS LE VENT !
3eD collège Saint Paul
Cherbourg
Dans ce numéro :
 Les plastiques dans la
construction navale
 Le plastique a remplacé
le bois
 Un matériau facile à
entretenir et peu couteux
 De la voile en coton au spi
en Nylon
 Un matériau indispensable
pour le marin
 Que deviennent
les bateaux en fin de vie ?
 Une alternative :
le bateau compostable
Plastiques en Débat est associé cette année à la célèbre
course à la voile du Vendée Globe par l’intermédiaire de son
parrain, le navigateur Alessandro di Benedetto. Pourquoi un
navigateur s’intéresse-t-il aux matières plastiques ? Comment
le plastique est-il employé dans le milieu de la construction
navale ? A-t-il des propriétés spécifiques qui peuvent rendre
un bateau plus compétitif ? Autant de questions qui ne
manquent pas d’interpeler les Cherbourgeois que nous
sommes…
Le Cotentin, une terre de marins
C
herbourg, plus connu pour ses
parapluies légendaires est également réputé pour ses entreprises
de construction navale : yachts de
luxe, monocoques de course ou de
plaisance, catamarans y sont construits depuis toujours. Un savoir faire, des techniques particulières qui
ont permis à plusieurs bateaux sortis des ateliers de Cherbourg de
remporter des victoires au Vendée
Globe ou de se faire remarquer dans
les différents Salons nautiques internationaux.
Nous avons voulu comprendre comment sont fabriqués ces bateaux
que nous côtoyons tous les jours, à
quelques mètres de notre collège.
Cherbourg est un grand port
qui accueille des courses sportives,
comme la Solitaire du Figaro.
http://www.ville-cherbourg.
De la coque en bois à la superstructure en plastique
L
e plastique n’a pas
toujours été employé
dans la construction de
navires de plaisance ou
de course, le bois est
longtemps resté le matériau principal de par son
abondance et sa facilité
de mise en œuvre, jusqu’au jour où le polyester
a fait son apparition.
A partir de 1950, le plastique prend peu à peu sa
place dans le domaine
naval, les fibres de verre
imprégnées de résine
liquide donnent naissance
aux premiers matériaux
composites. Trois types
de résine sont d’abord
utilisés en construction
navale: l’Epoxy, le Vinylester et Polyester, puis
de nouveaux matériaux
apparaissent : des aramides (le Kevlar), des polyéthylènes téréphtalates
(le Mylar), la fibre de
carbone…
Page 2
LES PLASTIQUES DANS LE VENT !
Des matériaux aux propriétés incomparables
L
http://www.ville-cherbourg.fr
es matériaux synthétiques particulièrement
solides et bon marché
permettent toutes formes
de coque, de pont ou de
cabine possibles. Les architectes navals peuvent alors
rechercher les meilleurs
profils aérodynamiques et
hydrodynamiques, développer l’ergonomie, perfectionner les gréements…
Finies les pièces uniques,
presque artisanales, grâce
à l’association polyester/
fibre de verre, les pièces
de bateaux sont moulées.
Pour
être
performante,
une voile doit
être légère et
résister
à
l’élongation,
donc ne pas se
déformer...
http://www.dyneema.com
Autre avantage non négligeable : une coque en
polyester est sans entretien. Plus de corvées de
ponçage comme avec les
bateaux en contreplaqué
marine dont la peinture
s’use très rapidement au
contact des vagues et du
sel qui agissent sur elle
comme du papier de verre.
Selon le vent, il faut tourner sa voile
C
’est avec ce petit clin
d’œil au skipper francoitalien que nous poursuivons
notre immersion dans le monde la voile... Les performances d’une voile sont essentiellement dues à la fabrication, à la conception et aux
caractéristiques des fibres
employées. Pour être performante, une voile doit être
légère et résister à l’élongation donc ne pas se déformer.
Elle doit aussi être peu sensible aux rayons ultraviolets qui
l’attaquent et finissent par
l’user, ainsi qu’aux moisissures
par accumulation d'une humidité résiduelle, macération
due aux sels marins…
Les matériaux traditionnels
d'une voile étaient les fibres
naturelles comme le lin, le
chanvre ou le coton, matériaux
lourds qui se gorgeaient d’eau.
« une fibre si légère qu’elle
flotte sur l’eau ! »
Un même moule permet de
produire des centaines d’unités toutes identiques, de
baisser les prix de production et donc de rendre la
plaisance plus accessible à
tous.
Les premières fibres synthétiques dans le monde de la
voile sont apparues dans les
années 1950 avec les fibres
polyester, comme le Dacron.
Celui-ci,
plus léger que le
coton et hydrophobe se déforme tout de même un peu mais
il est peu onéreux. Enfin, le
Nylon trouve vite sa place,
puisque cette fibre extrêmement légère a permis la mise
au point d’un nouveau type de
voile particulièrement performante : le spinnaker, une
voile multicolore en forme de
ballon adaptée au vent arrière.
Des fibres inédites font rapidement leur apparition dans
les années 1980, comme le
Pentex, un dérivé du Dacron,
qui se déforme peu, le Mylar
puis les aramides comme le
Kevlar au facteur de performance vingt-cinq fois supérieur
à celui du Dacron. Grâce à lui,
le poids des voiles est encore
diminué. De plus, il conserve
sa forme dans quasiment toutes les situations, mais il est
très sensible aux ultraviolets et
résiste très mal à la flexion.
En 1983, le Spectra ou Dyneema (un polyéthylène à ultra
haute densité) apparaît alors
comme le matériau idéal.
Cette fibre est presque deux
Un moule en bois : plusieurs
coques
en
composites
w w w . s h o r e t e a m . o r g
Entreprise située à Caen
(proverbe italien)
fois plus performante que le
Kevlar et dix fois plus que l’acier. Elle possède une excellente résistance aux ultraviolets, à l’abrasion et à la
flexion mais a tendance à s’allonger. La solution idéale est
enfin trouvée avec le BPO
(Polybenzobisoxazole), plus
connu sous le nom de Zylon et
reconnaissable à sa couleur
orange. Ce polymère à cristaux
liquides ne se déforme pas et
résiste à peu près à tout. En
outre, le développement de
ces fibres s’est accompagné de
nouvelles techniques de fabrication des voiles. Autrefois
tissées, les voiles high-tech
sont maintenant constituées de
fibres enserrées entre des films
plastiques, elles sont collées
voire moulées.
Le tissage kevlar-carbone est
particulièrement visible sur
cette voile
Sources : plastic-lemag wikipedia
Page 3
LES PLASTIQUES DANS LE VENT !
Le plastique est présent partout sur le bateau
A
bord, on trouve du
plastique partout, sur
le pont, dans le mât, les
câbles, dans les roulements
de winch qui permettent
de hisser les voiles.… et
même sur le skipper luimême.
Les
combinaisons
de
sailing en plastique ont
révolutionné le confort et
la sécurité des skippers.
Elles possèdent une mousse-vinyle qui isole la chaleur et joue le rôle de gilet
de sauvetage. Cette flottabilité peut maintenir
n´importe quel individu à
la surface de l´eau. La
durée de survie dans une
eau à 4°C s´élève à environ 5 heures. Ces combinaisons très techniques et
élaborées sont très chères : l’entrée de gamme
est à 250 euros. Ces combinaisons constituées à
90% de matière plastique
sont
hydrophobes
et
chaudes, elles sont de plus
compatibles avec la peau,
très légères, tiennent dans
le temps et permettent des
formes complexes, adaptées aux mouvements.
http://shop.spars.co.uk
http://www.ruedelamer.com/
Problème : la durée de vie de ces matériaux
L
a course en mer est
exigeante, pour être
performant, un bateau
doit être léger mais pour
aller loin… il doit être
solide. Avec chaque vague
et chaque mouvement du
bateau, la structure subit
des chocs et contraintes
répétés, qui cumulent à
des millions de cycles durant la vie du bateau. Le
risque est la rupture par
fatigue qui résulte de l’accumulation de dommages
minuscules.
Or la durée de vie d’un
navire est un élément essentiel. Son impact sur
l’environnement doit être
rapporté à sa durée d’utilisation. Les plastiques et
les matériaux composites
fréquemment
utilisés
pour la fabrication des
bateaux de plaisance posent un réel problème
environnemental. Lorsque
ces bateaux parviennent en
fin de vie, ils constituent
des déchets difficiles à
éliminer.
Chaque année, 20.000
embarcations sont mises
au rebut. Selon les estimations retenues par la filière
nautique, le gisement s'élevait à 5.000 tonnes de déchets en 2005, 10.000 tonnes en 2010 puis 20.000
tonnes à l'horizon 2025.
Des entreprises se lancent
dans le traitement des matières
: les polyesters
sont transformés en pieds
de chaises de jardin pour
un coût raisonnable (entre
500 et 700 euros pour une
coque de 5 à 8 mètres).
Les plastiques et les
matériaux
composites
fréquemment utilisés
pour la fabrication
des bateaux de
plaisance posent un
réel problème
environnemental
Sources : www.latribune.fr/green-business/l-actualite/1019938/plaisancele-recyclage-des-bateaux-se-met-en-place.html
www.skippers.tv/dossiers/recyclage-des-bateaux-en-fin-de-vie/
Exemple de durée de vie moyenne
pour un voilier :
Bateaux éventrés par un coup de vent, embarcations à flot
tristement laissées à l’abandon sont autant de candidats à la
destruction. Aujourd’hui, des entreprises spécialisées dans la
récupération prennent en charge ces épaves que lui confient les
chantiers navals, les fourrières publiques, quelques particuliers.
Coque en stratifié
de 30 à 50 ans
Coque en bois
100 ans ou plus
Coque en aluminium
50 ans ou plus
selon protection, entretien et/ou restauration
LES PLASTIQUES DANS LE VENT !
Une solution : Naskapi, le canoë compostable
N
Allez, direction le compost !
avEcoMat est un projet de recherche et
d’innovation, mené en
collaboration entre entreprises de la construction
nautique, et laboratoires
de recherche sur les matériaux
en
Bretagne.
Ce projet propose la
conception d’un matériau
bio-composite haute performance, constitué d’un
support en fibre végétale
et d’une matrice ou liant
biodégradable, compatible
avec les contraintes de
fabrication et d’utilisation
des petites unités de plaisance.
L’association « Reporter
Bleu », présidée par Catherine Chabaud navigatrice
et membre du CESE, participera à la définition du
cahier des charges du biocomposite et du prototype,
contribuera à la réflexion
sur l’éco-conception et à
la promotion du projet
dans le milieu du nautisme.
Le premier canoë compostable est donc sorti du
laboratoire de l’Université
de Lorient . Il est construit
en fibre de lin et PLA (un
polyactite dérivé de l’amidon de pomme de terre ou
de maïs). Il est compostable en fin de vie .
matériau composite. À masse
égale, les propriétés mécaniques
seraient aussi bonnes que le polyester. La tenue au vieillissement a aussi été surveillée de
près : pas question que le kayak
ne se détériore au contact prolongé de l’eau. Enfin, les travaux
ont porté sur l’impact environnemental tout au long du cycle de
vie de l’embarcation. Avec pour
objectif ultime que le kayak puisse être enfoui sans effets néfastes sur la nature, le jour où il ne
naviguera plus.
Les travaux de ces scientifiques ont porté sur la résistance de ce nouveau
http://www.pole-mer-bretagne.com/
navecomat.php
Et pour aller plus loin, pourquoi ne pas adopter l’idée
géniale de Oru Kayak, le Kayak Origami qui ne pèse
que 11,3 kilos et est livré dans un sac ultra compact
pouvant se porter à l'épaule. En arrivant près de l’eau,
il suffit de le déplier et de l'assembler en cinq minutes
pour créer un bateau de 3,5 mètres qui est prêt à
l'emploi !
Conclusion
N
Il était un petit navire...
otre
équipe
s’est
beaucoup amusée à
faire toutes ces recherches
sur les plastiques utilisés
dans le monde des bateaux. Même si nous ne
pratiquons pas un sport
nautique régulièrement,
nous avons tous fait un
stage de voile en cm2 ou
en 6e et ce reportage a
ravivé quelques souvenirs…
Nous ne pensions pas, au
début de notre enquête
que les plastiques étaient
aussi techniques et donc
indispensables à bord d’un
bateau. Nous avons surtout
été très sensibles au problème de la fin de vie des
embarcations et nous espérons que la réflexion
menée autour du bateau
compostable va aboutir à
des solutions dans le futur.
Nous avons appris beaucoup et nous avons l’intention de poursuivre nos recherches en visitant une
entreprise de construction de bateaux dans notre
région : les contacts sont
pris pour l a « Semaine de
l’industrie » qui se déroule
au mois de mars.
Si nous allons en finale,
nous aurons le grand plaisir
de rencontrer Alessandro di
Benedetto et de nous entretenir avec lui de toutes
ces questions et si nous
gagnons, nous aimerions
organiser une sortie au
Palais de la Découverte à
Paris afin d’explorer l’univers consacré aux matériaux.
3eD collège Saint Paul
Cherbourg