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mis à jour le : mardi 8 juillet, 2008		accueil>Dossier>Dyneema
	La cordelette Dyneema© en spéléologie
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	----------------------- Sommaire ----------------------- 1.Introduction 2.Historique L'AS ou amarrage souple 3.Mode de fabrication et caractéristiques Abrasion Torsion 4.Protocole de tests 5.Résultats Utilisation en brin simple Utilisation en anneaux Utilisation comme connecteur Vieillissement Comportement des anneaux Dyneema Comportement des connecteurs Dyneema Configurations diverses 6.Conclusions 7.Perspectives 8.Bibliographie Débat

Travail de recherche de Judicaël ARNAUD dans le cadre du cycle Instructeur/2004. Extrait d'un article paru dans Spelunca. Un cahier de l'EFS va sortir sur l'étude sur la Dyneema©.

Remerciements :

Ce travail de recherche n'aurait pu voir le jour et aboutir sans l'aide et le soutient de plusieurs personnes ou partenaires :

• la société Béal et particulièrement son directeur Michel Béal pour sa disponibilité et le don de 500 m de cordelette pour effectuer les tests.
• L'ENSA pour la mise à disposition de son laboratoire avec un technicien.
• L'École Française de Spéléologie pour son soutien financier grâce au Groupe d'Étude Technique.
• Sylvain BORIE, Nicolas CLÉMENT, José MULOT pour leur participation à la campagne d'essai.
• Georges MARBACH pour ses relectures, sa participation critique à cette étude, à son investissement et sa contribution à l'évolution de notre activité notamment d'un point de vue technique.

1. Introduction

Le Dyneema est un polyéthylène. Son utilisation est très large avec l'emploi des matériaux composites dans l'industrie. Plus proche de notre utilisation, le Dyneema est couramment utilisé dans des activités de loisir comme la voile, le cerf-volant et le parachutisme (suspentes). Le sujet de ce travail est l'utilisation de cette matière sous une forme particulière (cordelette 5 mm, âme et gaine en Dyneema) en spéléologie. Aujourd'hui, l'utilisation de cette cordelette tend à se démocratiser. L'École Française de Spéléologie se devait, même tardivement, d'accompagner cette démocratisation en se penchant sur les limites mécaniques de cette cordelette grâce à un protocole de tests pour tenter de mettre en évidence un mode d'utilisation.
Ce travail se limitera à une utilisation comme amarrages et connecteurs.
En aucun cas, ce type de cordelette ne doit être utilisé comme moyen de progression, en raison d'un risque grave de rupture sous choc, même faible.

2. Historique

La cordelette Dyneema® en spéléologie
Avant 1992, il n'existait sur le marché qu'une cordelette avec une âme Dyneema et gaine nylon. Michel Béal explique simplement ce choix par habitude du milieu montagnard et par imitation de la cordelette kevlar. En 1992, George Marbach sollicite la société Béal pour lancer la fabrication d'une cordelette 100 % Dyneema : âme et gaine. Ce choix a été motivé par le fait que le Dyneema est 6 fois plus résistant à l'abrasion que le nylon. La société Expé s'engage sur une longueur suffisante avec une exclusivité pendant un an.
En 1993, la société Petzl sollicite la société Béal pour la fabrication de ce type de cordelette avec la mise sur le marché de la poignée pompe. Fin 1993, Béal regroupe les deux productions, sous une seule référence.
Au début, l'utilisation de cette cordelette en spéléologie était " cantonnée " à la confection de pédales. Dés 1993, des mises en garde quand à son utilisation comme corde de progression sont inscrites dans les catalogues des revendeurs. Très vite, certains spéléologues utilisent cette cordelette comme amarrage naturel en confectionnant des anneaux. L'avantage est une grande résistance à l'abrasion avec une résistance à la traction lente comparable aux mousquetons légers. Dyneema® et mousqueton léger forment ainsi un bon duo dans les techniques d'équipement léger.

L'AS ou amarrage souple

Mais la " révolution " intervient en 1999 avec Georges Marbach (toujours lui !) qui publie dans Spéléo n°32 : Poker d'AS. Il y décrit le principe d'un ensemble amarrage connecteur constitué par un boulon " ceinturé " d'un anneau de cordelette 100% Dyneema, grâce à une pièce de liaison en zicral. La cordelette est utilisée comme connecteur grâce à la confection de nœuds bloquants. A la vue de la demande, ce type d'amarrage est maintenant fabriqué par la société anglaise Climbing Technology.
Mais c'est une idée vieille de plus de vingt ans !!
Vers 1980, un amarrage original est brièvement apparu sur le marché, fabriqué par TSA d'après une idée de Jean-Louis Rocourt (décrit dans la deuxième édition de " Techniques de la Spéléologie Alpine "). Malgré ce record de légèreté, il n'avait pas trouvé sa place sur le marché, non seulement parce que trop en avance sur son temps, mais aussi sans doute parce que l'un était rigide (câble) et les deux trop volumineux.

3. Mode de fabrication et caractéristiques

Caractéristiques techniques de la cordelette 5 mm

Abrasion

La mise en place d'un protocole de tests pour vérifier cette caractéristique n'est pas une chose simple. Ce qui est sûr, c'est que le fabricant donne cette fibre comme 5 fois plus statique que le nylon, et c'est ce qui confère au Dyneema une résistance particulière à l'abrasion en comparaison du nylon. On peut néanmoins observer que lors d'une utilisation normale en spéléologie (sous charge et avec un simple mouvement d'oscillation engendré par la descente ou la montée), la cordelette résiste bien aux frottements.
Il n'est pas évident que dans la configuration d'un mouvement oscillatoire pendulaire, la cordelette se comporte mieux qu'une corde en nylon. En effet, dans la résistance au frottement, le diamètre de la corde ou cordelette rentre en jeu. Dans cette configuration la caractéristique statique du Dyneema n'a que peu d'importance.

Torsion

Prenez un anneau de cordelette Dyneema et mettez le sous charge. Effectuez une rotation de la charge pour exercer une torsion de la cordelette sur elle-même. La cordelette ne tarde pas à être dangereusement endommagée et casse. Résultat, la cordelette Dyneema ne supporte pas la torsion. Cela est sûrement dû au point de fusion bas (autour de 150°C), rapidement atteint par l'échauffement de la fibre lors de la torsion.
Couper le Dyneema
La première étape de l'utilisation de cette cordelette passe par la confection d'anneaux et pour ce faire il faut couper la cordelette.
A l'aide d'un cutter et d'un réchaud :

• Couper avec le cutter la cordelette à la longueur désirée,
• Extraire à la main l'âme et retirer 1,5 cm au cutter,
• Brûler légèrement l'âme pour obtenir un bout homogène et non épais,
• Faire glisser la gaine jusqu'au recouvrement de l'âme,
• Brûler la gaine jusqu'à 0,5 cm de l'âme et homogénéiser le bout,
• Attention de ne pas se brûler !

4. Protocole de tests

N'ayant pas d'expériences antérieures sur laquelle pouvait s'appuyer cette étude, le choix a été fait de tester de la cordelette Dyneema neuve issus de cinq bobines de 100 mètres chacune fournit gracieusement par le fabricant. La cordelette est dé lubrifiée (par un rinçage comme les cordes semi statiques), prédécoupée par nos soins en longueur de 1,5 m avec des nœuds bien faits. La cordelette Dyneema a été sollicitée de manière statique (à la traction lente) et en dynamique (facteur de chute 0,2 et 0,5) en configuration brin simple et en configuration anneaux.
Pour chaque test, cinq essais sont effectués. Si les valeurs obtenues sont proches (écart type inférieur à 10%), le test est considéré comme valide et on prend pour résultat la valeur moyenne des cinq essais.

• Tests à la traction lente
  Ils permettent d'avoir, pour une configuration donnée (nœuds), une valeur référence qui permet d'extrapoler sur son comportement en dynamique. La traction s'effectue avec un vérin entraîné par un circuit hydraulique à la vitesse de 720 mm/min. La charge est donnée par la déformation d'un capteur métallique.

• Tests en dynamique
  Ils permettent d'avoir pour une configuration donnée, le comportement du matériel en situation défavorable d'utilisation, notamment en ce qui concerne la force de choc.
  En dynamique le test s'effectue avec une charge de 80 kg guidée par deux armatures verticales et entraînée par un chariot (muni d'une mâchoire à électroaimant) à l'aide d'un mini treuil. Les nœuds sont prés serrés avant le test avec la mise sous tension de la charge sans choc.

5. Résultats

Utilisation en brin simple

Interprétation des résultats

On peut distinguer deux familles de nœuds :

• Chaise et cabestan qui ont une résistance de l'ordre de 600 daN et une tenue aux chocs de facteur 0,2 supérieure à 3 due au glissement du nœud.
• Vache, huit et neuf qui ont une résistance de l'ordre de 660 daN mais qui supportent juste un choc de facteur 0,2.

Une rupture de fractionnement peut induire une force choc de 470 daN, ce qui ne laisse pas beaucoup de marge. Enfin trois tests effectuées sur de la cordelette de 2001 avec d'un côté un nœud de huit et de l'autre un nœud de chaise ont donné aucune résistance à un choc de facteur 0,2 car la cordelette n'a pas glissée.

Pour ces raisons, le bon sens nous amène à considérer l'utilisation de la cordelette en simple comme dangereuse exceptée pour la confection de déviations ou de pédales.

Utilisation en anneaux

Interprétation des résultats

Les nœuds de fermeture " classiques " ont une résistance nominale de l'ordre de 1100 daN à l'exception du nœud de plein poing qui s'échappe à 500 daN et qu'il faut donc proscrire.
Le nœud de tisserand simple dans une queue de vache doit être utilisé obligatoirement avec une butée double, car la butée simple n'est pas suffisante (échappement à 867 daN). Aussi nous préconisons pour l'utilisation du tisserand dans une queue de vache la confection d'un nœud de tisserand double avec une butée simple ou double.
Le comportement en dynamique de l'ensemble des nœuds de fermeture est satisfaisant à l'exception du nœud de plein poing puisque qu'il résiste à 1 choc de facteur 0,5. Pour le nœud de huit plein poing, il faut prévoir le retournement et le glissement de la cordelette à la sortie du nœud avec une longueur d'environ 8 cm.

Utilisation comme connecteur

Les chocs sont administrés par l'intermédiaire d'une longe en corde semi statique, et les nœuds de huit sur la corde on été serré au vérin à environ 800 daN.

Interprétation des résultats

Le nœud plat et la tête d'alouette ont une résistance de l'ordre de 1190 daN. Avec 5 chutes successives de facteur 1 ou 0,5 sur la corde semi statique, la jonction n'est pas endommagée.
Pour le nœud de tisserand, cela dépend essentiellement de la nature de la butée ou du nœud dans lequel il est constitué. Nous retiendrons l'utilisation du nœud de tisserand simple avec une butée double ou une clef Serfati. Avec 5 chutes successives de facteur 1 ou 0,5 sur la corde semi statique, la jonction n'est pas endommagée.

Vieillissement

La cordelette testée date de 2000 et 2001, soit âgée environ de 4 années. Et le nombre d'essai n'est pas obligatoirement de 5.

Comportement des anneaux Dyneema :

Comportement des connecteurs Dyneema :

Interprétation des résultats

Le nombre de tests étant insuffisant, il est difficile de conclure sur le vieillissement de la cordelette. Néanmoins, nous pouvons tout de même remarquer que le nœud de pêcheur a un comportement identique à la traction lente. Il semble donc que les caractéristiques nominales ne varient pas, mais cela ne se retrouve pas pour les nœuds de tisserand.
Les anneaux noués à demeure ne supportent absolument aucun choc !!

Configurations diverses :

6. Conclusions

• Délubrification préalable
  Les tests ont fait apparaître un comportement glissant de la cordelette puisque tous les nœuds provenant d'échantillons non dé lubrifiés (neuf ou pas) ont glissé (même le pêcheur double). Voir les tests non valide. Aussi, nous conseillons avant utilisation de faire tremper la cordelette pendant 24h puis de la rincer.

• Les chocs
  La cordelette Dyneema ne supporte que très peu les chocs. Sa tolérance est due au serrage du nœud qui dynamise la cordelette. Son utilisation se fera donc sous tension en privilégiant une liaison directe avec la corde semi statique qui absorbera avant la cordelette une partie de la force de choc.

• Utilisation en brin simple
  L'utilisation en brin simple est à proscrire sauf pour la confection de déviations.
  Il faut noter tout de même que dans le cas d'un tisserand double avec une butée double dans la corde la résistance (841 daN) est nettement supérieure au nœud classique (chaise, cabestan, huit ou vache). Mais le comportement de cette configuration en dynamique (sous chocs) n'a pas été assez étudié puisque nous n'avons pas fait de test avec un facteur 0,5.

• Utilisation en anneaux
  Les nœuds de fermeture à utiliser sont le pêcheur double, le huit tressé ou plein poing, le tisserand double (butée double) dans une queue de vache. On peut raccourcir un anneau, par un nœud de huit ou de vache, ou bien le rallonger par un nœud plat.
  Enfin les anneaux seront dénoués après chaque utilisation pour qu'ils puissent se comporter favorablement en dynamique grâce au serrage des nœuds.

• Où se longer ?
  Dans le cas d'une utilisation de la cordelette comme connecteur on peut se poser cette question. Pour les mêmes raisons que l'on ne se longe pas dans une sangle, on ne se longe pas dans un anneau de cordelette même en Dyneema. Si le nœud est un huit, il est bien difficile de se longer dans la ganse. La jonction cordelette - corde à tendance à fermer la ganse du nœud. Il faudra donc lui préférer un nœud de chaise double ou la confection d'un Diju (mickey dont on a refait passer une oreille sous les trois brins du bas).

• Domaine d'application
  Au vu des résultats obtenus lors de cette campagne de tests mettant en évidence les caractéristiques de la cordelette Dyneema :
  - Résistance inférieur à 1500 daN dans une utilisation comme connecteur.
  - Mauvais comportement aux chocs même faible (= facteur 0,3).
  - Fabrication non encadré par une norme ou une homologation et ne bénéficiant donc pas d'un suivit qualité.
  Son utilisation nécessite donc une grande rigueur.
  Le domaine d'utilisation de cette cordelette se fera donc dans le cadre des techniques dites légères enseignées par l'École Française de Spéléologie, qui permet aux spéléologues maîtrisant parfaitement les techniques d'équipements l'utilisation de matériel ne répondant à aucune norme.
  De plus, une attention particulière devra être apportée lorsque le spéléologue utilise un éclairage acétylène. En effet, le point de fusion (150°C) de la cordelette, ne permet aucun écart de mouvement !
  Enfin un anneau qui aurait directement encaissé un choc (qui sera nécessairement faible) doit être mis au rebut.

7. Perspectives

Les informations concernant le vieillissement de la cordelette sont insuffisantes et il faudra une autre campagne de tests pour affiner nos connaissances sur ce sujet.
La société Béal travail en ce moment à des améliorations techniques sur cette cordelette. Le cahier des charges que nous avons défini ensemble est une résistance à la traction lente dans la configuration anneau de 1500 daN. Béal devrait donc très prochainement (juillet 2005) mettre sur le marché une cordelette homologuée.

8. Bibliographie

• Arnaud J., Borie S., Clément N., Mulot J. (2004), La cordelette Dyneema® et son utilisation en spéléologie (Spelunca n°96)
• Cazes Gérard (2003), Tests de matériels réalisés au CREPS de Chalain (Info EFS n°44); p 18 à 20.
• Dyneema (1988), Dyneema SK60 Hight performance fibres in composites.
• Marbach Georges / Rocourt Jean-Louis (1986), Amarrage de la corde sans mousqueton (Techniques de la Spéléologie Alpine) ; p 102.
• Marbach Georges (1999), Poker d'AS ! (Spéléo Magazine n°32) ; p 30. · Marbach Georges / Tourte Bernard (2000).
• Anneaux Dyneema (Techniques de la Spéléologie Alpine) ; p 208 à 210.

Débat

• Existe-t-il des cordelettes Dyneema avec gaine polyamide ?
  OUI mais elles résistent moins à l'abrasion, la gaine s'en va et c'est plus lourd mouillé. Dans tous les cas il vaut mieux considérer ça comme un connecteur et rester sur du statique.

• Est-ce que les résultats présentés surprennent l'auditoire et remettent en cause l'utilisation de ce matériel ?
  OUI dans la mesure où nous n'avions pas conscience de l'absence de normalisation de ce matériel. Jusqu'à cette étude nous avions des idées colportées mais pas de valeurs objectives.

• Qu'en est-il de l'utilisation de la dyne dans les stages initiateur ?
  Lorsque cette cordelette ne se trouve pas dans le matériel EFS, les stagiaires la sorte de leurs kits !

• Pistes de réflexion :
  Quelles sont les valeurs de résistance de matériel acceptable ?
  Quel est le matériel acceptable en progression ? (Corde de type A, B L, F….)
  Quel est le coefficient de sécurité à appliquer sur le matériel (industrie 10, spéléo 3, technique light 1,5,…..) dans ce cas il faut être conscient de ce facteur de risque supplémentaire. En réduisant ce coefficient on se rapproche d'un problème lié à l'utilisation ou à un défaut de fabrication.
  Pour l'EFS la question est de savoir quel matériel est nécessaire dans un enseignement de masse, sachant qu'un utilisateur aguerri a le recul nécessaire pour évaluer le risque.

• Remarques :
  En ce qui concerne la fusion il se peut que ce soit surtout le diamètre qui pose problème.
  Ce matériel n'est pas normé car le marché est très restreint.
  En matériel de club les AS ont des nœuds de pécheur à demeure, cela peut présenter un risque, il vaut mieux prendre la corde d'équipement directement dans la cordelette et travailler sous charge.
  Dans le cas d'un anneau sur un gros amarrage naturel attention car l'angle risque d'être trop ouvert sur cette cordelette statique.
  Les cordelettes testées sont des SK 75.

Un article est paru dans le numéro 96 de Spelunca sur le sujet et vous pouvez trouver l'étude complète dans les Cahiers de l'EFS n°13 - novembre 2005.

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