Brevet FR2299150A1 — publié le 19760827

La présente invention vise une plaque agglomérée, pouvant être réalisée en particulier à partir de particules de bois, ainsi qu'un procedé de fabrication de cette plaque. Elle vise également, à titre d'application, un panneau composite destiné principalement à etre utilisé dans la construction et, plus particulièrement, un panneau de ce genre comportant une âme en particules lignocellulosiques. On a déjà utilisé de tels panneaux, essentiellement des panneaux de particules de bois agglomérées par des résines themodurcissables, pour la plupart du type aminoplaste. Ils ont, d'une manière générale, l'inconvénient, pour certaines applications, de présenter un comportement médiocre ou mauvais visà-vis du feu. Naturellement, on peut réaliser une ignifigation dans la masse de ces panneaux; mais cette mesure entraine une très nette augmentation du prix de revient. I1 est par ailleurs connu de protéger les matériaux bois contre l'action du feu en les revêtant d'une couche de plâtre. On sait en particulier qu'une couche de plâtre d'une épaisseur de 1 cm ou plus constitue un excellent absorbant de la chaleur en raison de son énergie de rétention de l'eau. Cependant, pour présenter une cohésion suffisante et une bonne adhérence sur le bois, ce plâtre doit être "armé* par un grillage métallique ou doit être applique sur du bois lardé de pointes à larges têtes noyées. En effet, l'inconvénient principal des revêtements de plâtre sur le bois est la mauvaise adhérence existant entre les deux matériaux. On a déjà réalisé et commercialisé des panneaux composites comprenant une âme en panneaux de particules contrecollée sur les deux faces (par exemple avec une résine urée-formol) par des plaques de plâtre, notamment au moyen d'un matériau en plaque contenant du plâtre sur une épaisseur de l'ordre du centimètre enfermé entre deux feuilles de papier kraft. Dans ce cas, c'est le papier qui assure le collage et la liaison des divers matériaux, mais ce papier est coûteux et, de plus, le collage n'a qu'une qualité moyenne et les panneaux de plâtre ont, en général, une épaisseur plus forte qu'il ne serait normalement nécessaire. De même, on connaît des cloisons en carreaux de plâtres ou en plaques de plâtre montés sur une ossature discontinue en bois ou en métal; ces cloisons cependant ont des caractéristiques bien différentes de celles des panneaux de particules. Elles sont en général plus lourdes et ont un prix de revient plus élevé. La plaque agglomérée, objet de la présente invention, est destinée notamment à constituer l'âme d'un panneau composite à parements de plâtre ne pré sentant pas les inconvénients ci-dessus et possédant en particulier une faible densité, une bonne résistance mécanique, une excellente tenue au feu et, en ce qui concerne les parements de plâtre, un bon comportement hygrométrique. La plaque selon l'invention, formée de particules agglomérées -ces particules pouvant être en partie ou en totalité de nature lignocellulosique et étant encollées au moyen d'une résine- est caractérisée en ce qu'il est adjoint auxdites particules du plâtre en poudre au moins dans les régions superficielles de ladite plaque. Selon une caractéristique de l'invention, ce plâtre en poudre est présent dans une proportion de 10 à 200% en poids par rapport aux particules constituant les couches exterieures de la plaque sur une épaisseur supérieure à 0,25 mm. L'invention offre également un procédé pour la réalisation de cette plaque. Selon ce procédé, lors de la réalisation de la plaque par encollage des particules au moyen d'une résine, on adjoint à ces particules du plâtre en poudre qui se trouve encolle en même temps que les particules. On constate que la plaque ainsi réalisée est particulierement apte à recevoir des parements de plâtre, appliqués par exemple sous forme de plâtre gâché liquide, et qui sont particulièrement adhérents à ladite plaque. L'invention propose également un panneau composite constitue par une plaque formée de particules agglomérées avec adjonction de plâtre, qui constitue l'âme de ce panneau et qui reçoit sur ses deux faces des parements de plâtre. Le plâtre incorporé aux particules, et en même temps qu'elles, constitue un excellent ancrage pour le plâtre appliqué ensuite sous forme gâchée liquide et qui donne naissance aux parements. Il convient, pour obtenir un meilleur ancrage, en particulier une meilleure adhérence du plâtre en poudre aux particules, et c'est une autre disposition prévue par l'invention, d'accroitre en vue de cette incorporation de plâtre en poudre, le pourcentage de sirop de colle et la dose de colle appliquée sur les particules, ces augmentations croissant avec le taux de plâtre. Les particules sont transformées en plaques à la manière habituelle par pression et, éventuellement, par chauffage. Le plâtre se trouve dans les faces de la plaque obtenue principalement à l'état de sulfate de calcium semi-hydraté et peut, dans un contact ultérieur avec le plâtre gâché liquide, se réhydrater partiellement ou totalement et absorber ainsi une partie de l'eau de ce plâtre gâché, ce qui favorise son séchage en reduisant le temps ou la température nécessaire pour obtenir ce séchage et ce qui, en outre, garantit une bonne adhérence du parement formé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des exemples suivants, dont certains illustrent la mise en oeuvre du procédé. - ESSAI I On a fabriqué des plaques monocouches à partir de gros copeaux.de bois, d'une épaisseur moyenne de 0,6 irin, encollés avec 9X de résine seche urée-formol (18t environ de sirop de colle aqueux) par rapport au poids de copeaux. On a constaté une résistance moyenne à l'arrachement d'un revêtement de plâtre de 3 mm, mesurée à l'appareil SATEC, de 0,25 bar avec une forte tendance au décollement. - ESSAI 2 Des plaques ont été fabriquées avec les mêmes copeaux et le même encollage, mais en ajoutant 10% de plâtre en poudre sur les copeaux encollés. On constate que la résistance moyenne à l'arrachement est de 0,42 bar, c'est-à-dire une valeur nettement supérieure à la précédente. - ESSAI 3 On a appliqué une couche de plâtre de 3 r, par coulée sur une plaque de particules de bois à trois couches dont le centre était identique en composi tion à la plaque de l'Essai I, mais qui comportait en outre deux couches ex térieures en copeaux fins contenant: 100 parties de bois anhydre 100 parties de plâtre 30 parties de résine-urée-formol sèche (60S parties de sirop de colle). La résistance moyenne à l'arrachement est alors passée à 1,15 bar. Dans cet essai, ces copeaux fins avaient une épaisseur moyenne de 20 à 22/100 de mm avec une granulométrie ainsi définie: Vide de maille % de copeatcr: arrêtés > 3,15 mm 1 > 2,2 20 > 0,8 28 0,8 51 - ESSAI 4 On a réalisé une plaque analogue à celle de l'Essai 3, en ce qui concerne les pourcentages de matières, mais en ne conservant pour les faces, apres tamisage, que les copeaux arrêtés par la maille de 3,15 mm.On constate alors que l'adhérence du plâtre appliqué par enduction est de 0,5 bar et celle du plâtre appliqué par coulée de 0,3 bar. - ESSAI 5 On réalise des plaques ayant les mêmes pourcentages de matières que celles de l'Essai 3, mais on ne conserve pour les copeaux destinés à former les faces que ceux qui traversent le tamis de mailles 2,2 mm. Dans ce cas, l'adhérence du plâtre appliqué aussi bien par enduction que par coulée, est de 4 bars. - ESSAI 6 Essai identique à l'Essai 5, mais avec réduction du pourcentage de plâtre par rapport au poids du bois des copeaux de faces à 80X au lTeu de 100%. Dans ce cas, l'adhérence du plâtre deparementest en moyenne de 3,5 bars, ce qui constitue une résistance suffisante puisque superieure à ce qu'est en général la cohesion propre du plâtre. - Essai 7 Une plaque a été réalisée en prenant pour les couches extérieures les granulométries définies dans l'Essai 5, et en incorporant dans ces couches exterieures des pourcentages croissants de plâtre en poudre allant de O à 120X. L'âme de la plaque ne contient pas de plâtre et cette plaque, apurés fabrication, reçoit de part et d'autre un parement de 5 mm d'épaisseur de plâtre. L'essai d'adhérence a été réalisé en découpant dans le panneau composite des éprouvettes carrées de 5 cm de côté et en isolant par un trait de scie une couche d'a peu pres 3 trin d'épaisseur de plaque, recouverte du parement de plâ tre. Des semelles métalliques ont été collées, d'une part, au parement plâtre et, d'autre part, à la face opposee formée de particules chargées de plâtre. Ces éprouvettes; par l'intermédiaire des semelles métalliques, ont été soumises à un essai de traction perpendiculaire dont les résultats sont les suivants: Contrainte de % Plâtre rupture (bar) O Décollement 20 1,2 Décollement partiel 40 1,6 Quelques décollements 60 2,4 Aucun décollement 80 3,1 Aucun décollement 100 4,15 Aucun décollement 120 5,4 La Bupture a lieu à l'intérieur du parement plâtre Ainsi, on vérifie que la bonne adhérence du plâtre appliqué gâche liquide sur une plaque de particules est favorisée par I'adjonction de plâtre en poudre aux particules encollées des couches extérieures des plaques avant formage. On constate, en outre, que cette adhérence est améliorée par le respect d'une granulométrie assez fine pour les particules des couches extérieures. Ainsi, on adjoint de 10 à 200X en poids de plâtre en poudre par rapport au poids des couches de faces constituées de particules ayant une épaisseur moyenne inférieure à 0,25 mm. En outre, on élimine pour constituer les couches extérieures la totalité ou la plus grande partie des particules ne passant pas au tamis de maille 2,2 mm.On réalise l'introduction de plâtre en poudre dans l'encolleuse en même temps qu'on pulvérise sur les particules un liant, par exemple un aminoplaste aqueux urée-formol en quantite croissante avec le pourcentage de plâtre pour fixer ce plâtre. L'âme du panneau ainsi constitué peut être formée de particules beaucoup plus grossières, sans adjonction de plâtre, avec, par exemple, un pourcentage de résine urée-formol seche due 6 à 12%. On fabrique le panneau trois couches ainsi défini en une seule pressée à chaud sur une chaîne classique. Le panneau ainsi obtenu peut servir de support à une couche de 1 à 15 mm de plâtre, appliqué par coulée ou enduction de plâtre gâché liquide. On constate naturellement alors l'existence d'un gradient du centre vers l'extérieur en ce qui concerne la densité et la composition; au centre, particules sans plâtre de faible densité, dans les couches extérieures du panneau, particules additionnées de plâtre et enfin, dans les parements, plâtre pur de densité voisine de 1. L'existence de ce gradient favorise, non seulement l'adhérence des différentes couches entre elles, mais aussi la stabilité dimensionnelle du panneau vis-à-vis des variations d'humidité atmosphérique. Elle assure également de bonnes qualités d'isolation phonique. Par un choix judicieux du pourcentage de plâtre dans les couches extérieures et de l'épaisseur de ces couches ainsi que de l'épaisseur des parements, il est possible d'obtenir des panneaux se classant soit dans la classe Mo-difficilement inflammables, soit dans la classe M4-non-inflammables, au sens de la réglementation française fixant les degrés de réaction au feu. En jouant sur les mêmes facteurs ainsi que sur l'épaisseur totale du panneau composite, on peut obtenir des panneaux ayant une résistance au feu de 1 à 2 heures ou même plus. On peut noter qu'en ajoutant 1 à 2% de fibres de bois très fines au plâtre gâché liquide des parements, on augmente d'environ 15 minutes la resistance au feu par réduction des fissurations, cette adjonction etant sans influence sur la réaction au feu. Cette adjonction de fibres de bois très fines au plâtre gâché liquide des parements diminue d'environ 200 bars le module d'élasticité statique de ces parements de plâtre, sans diminution significative des résistances à la compression du plâtre. Cet ajout a pour principal avantage de diminuer les fissurations du plâtre lors d'une exposition au feu. Il permet aussi d'augmenter l'élasticité du plâtre et ainsi de diminuer l'effet de contraintes pouvant apparaître à l'interface plaque de particules/parements de plâtre, contraintes causes par d'eventuelles différences de variations dimensionnelles en atmosphère plus ou moins humide. Bien entendu, on peut utiliser d'autres fibres que des fibres de bois. Les panneaux faisant l'objet de l'invention sont en général mis en oeuvre assemblés le long d'un chant, et la ligne d'assemblage constitue toujours la zone critique en ce qui concerne la résistanceau feu. On a constaté que la durée de cette résistance au feu était augmentée d'environ 15 minutes lorsqu'on revêtait les chants assemblés y compris, le cas échéant, la surface des rainures ménagées dans ces chants pour assemblage par fausse languette, au moyen d'une peinture intumescente, par exemple l'enduit connu sous la dénomination PYROMORS SPECIAL de SOLVAY BAYER ou d'un revêtement intumescent,par exemple le revêtement connu sous la dénomination de PALUSOL de la BASF. I1 y a avantage, en outre, à utiliser des fausses languettes d'assemblage ayant un bon comportement au feu, par exemple les fausses languettes à base d'amiante, connues sous la denomina- tion de PICAL de la Société FIBROCIMENT. On décrira ci-après deux exemples concrets de réalisation de panneaux composites selon l'invention EXEMPLE 1 Un panneau composite d'épaisseur de 70 mm a été fabriqué de la façon suivante Dans un premier temps, il a été fabriqué sur une chaîne classique de panneaux de particules à trois couches une plaque d'epaisseur de 61 mm ramenée 48 heures après sortie de presse par un léger ponçage-égrenage avec un abrasif grain grossier à une épaisseur d'environ 60 mm. Cette plaque en particules de bois a les caractéristiques suivantes Les particules de l'âme ont une épaisseur moyenne de 40 à 45 centièmes de mm, sont séchées à 1-2% d'humidité et sont encollées avec un sirop classique de résine urée-formol avec un durcisseur et de 0,5 à 1,5%, par exemple 1% de paraffine par rapport au poids du bois, le pourcentage de résine sèche par rapport au poids du bois étant d'environ 9%, et l'humidité des copeaux encollés d'environ 10,5%. Les particules des faces sont des copeaux ou lamelles de bois d'épaisseur moyenne de 20 à 22 centièmes de itin. La granulométrie des particules coupées pour les couches de faces est, après découpe et sechage, à 2-4% d'humidite ainsi définie par le résultat d'un tamisage: Maille en mm X de refus > 3,15 1 > 2,2 20 > 0,8 28 Les deux premières fractions sont retirées et mélangées aux particules de la couche d'âme avant leur encollage. Les deux dernières fractions sont mélangées et encollées par un sirop aqueux de résine urée-formol additionné de durcisseur et de paraffine selon les méthodes connues. En outre, du plâtre sec en poudre est mélangé aux copeaux encollés, à raison de 80% du poids sec de ces copeaux. Le pourcentage de résine urée-formol seche par rapport au poids du bois est d'environ 20 à 30%. L'humidité des copeaux ainsi traites est de 13 à 165 environ. La distribution des copeaux encollés définis ci-dessus pour l'obtention d'un panneau 3 couches se fait selon les procédés connus pour l'obtention de panneaux de particules 3 couches, de même que la pressée dans la presse chauffante qui sera par exemple effectuee environ 20 mn entre des plaques de presse chauffées à 190-200 C. L'importance relative des couches de faces et de la couche d'âme résulte du fait que la matière première bois est affectee pour 30% environ à l'ensemble des deux faces et pour 70t environ à la couche d'âme, et aussi du fait bien connu que les couches de faces plus humides que celle d'âme sont davantage densifiées par la cuisson sous presse. Un égrenage avec un abrasif de grain grossier intervenant 2 à 4 jours après la pressée élimine les couches de surface qui auraient été trop cuites. Quelques jours plus tard, une couche de plâtre d'épaisseur de 5 mm est appliquée sur les deux faces du panneau, soit par enduction, soit par coulée de plâtre gâche liquide auquel a été incorporé 2% en poids par rapport au plâtre de très fines particules de bois. Après prise du plâtre, le panneau composite obtenu d'épaisseur 70 mm est séché 3 jours à 400C. Ce panneau composite testé après quelques semaines de stabilisation a les caractéristiques suivantes: L'essai de traction perpendiculaire aux faces révèle une contrainte de rupture de 1,40 bar pour une densité du panneau de particules à faces contenant du plâtre de 0,500 et de 1,70 bar si sa densite atteint 0,550. . Il a une excellente adhérence des parements platres sur les faces du panneau, les ruptures au test précédent se produisant vers le plai médian du panneau composite. . La contrainte de rupture a la flexion du panneau composite est de l'ordre de 50 a 70 bars; le module d'élasticité en flexion, de l'ondre de 14 000 à 20 000 bars. . Au point de vue comportement au feu, le panneau composite se vis-à-vis de la réglementation française M1 non-inflammable en réaction au feu, et la résistance au feu atteint et dépasse 2 heures EXEMPLE 2 En partant du même panneau spécial de particules et en le recomm@@t de parements de plâtre, dont l'épaisseur n'est que de 2 , on panneau de 64 @@ d'épaisseur dont la résistance au feu diminue d'environ 1/4 d'heure par rapport au panneau de l'Exemple 1 et dont la réaction au feu n'est que de M2 (difficilement inflammable). Bien entendu, un panneau composite selon l'invention peut, par ou choix différent des épaisseurs et des compositions, servir à d'autres usages dans la construction, notamment pour la réalisation de plafonds. Ainsi, l'@@@ peut contenir des agents d'ignifugation et/ou d'hydrofugation connus, qui sont ajoutés lors de la fabrication des panneaux selon les techniques @@@it@@lles. Dans la presente description, on entend par "copeaux", des de bois obtenues par exemple par fractionnement, après séchage, de copeaux de bois traditionnels résultant d'un rabotage ou autre opération si@@ilaire ou encore obtenues par usinage à l'aide d'une découpeuse et traitement au broyeur à marteau. REvENDIcRIIoNs 1.- Plaque formee de particules agglomérées, ces particules pouvant être en partie ou totalité de nature lignocellulosique et étant encollées au moyen d'une résine, caractérisée en ce qu'il est adjoint aux dites particules du plâtre en poudre au moins dans les régions superficielles de ladite plaque. 2.- Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plâtre en poudre est présent dans une proportion de 10 à 200% en poids par rapport aux particules constituant les couches extérieures de la plaque sur une épaisseur supérieure à 0,25mm. 3.- Plaque selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les particules des couches extérieures de la plaque ont une granulométrie telle que la plus grande dimension de chaque particule est inférieure à 3,15mm et de préférence à 2,2mm. 4.- Plaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, dans sa couche centrale, elle est formée de particules grossières avec un pourcentage de résine sèche de 6 à 12%. 5.- Plaque selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les particules de bois constituant les couches extérieures de la plaque ont une épaisseur moyenne inférieure à 0,30mm et de préférence inférieure à 0,25mm. 6.- Plaque formée de particules agglomérées, ces particules pouvant être en partie ou totalité de nature lignocellulosique et étantencollées au moyen d'une résine, du plâtre en poudre étant adjoint aux dites particules, caractérisée en ce que le plâtre est présent dans une proportion de 10 à 200% en poids par rapport aux particules constituant les couches exterieures de la plaque sur une épaisseur supérieure à 0,25mn, la granulométrie des dites particules étant telle que la plus grande dimension de chaque particule est inférieure à 3,15mm et de préférence à 2,2mm, et leur épaisseur moyenne inférieure à 0,30mm et de préférence inférieure à 0,25mn , tandis que dans sa couche centrale la plaque est formée de particules grossières sans adjonction de plâtre avec un pourcentage de résine sèche de 6 à 12%. 7.- Procedé pour la réalisation d'une plaque formée de particules agglo mérées selon l'une quelconque des revendtations 1 à 6, caractérisée en ce que, lors de la réalisation de cette plaque, au moment de l'encollage des particules au moyen d'une résine, on adjoint à ces particules du plâtre en poudre qui se trouve encollé en même temps que lesdites particules, et en ce qu'on augmente le pourcentage de sirop de colle et la dose de colle appliquée sur les particules en même temps que le taux de plâtre. 8.- A titre de produit industriel nouveau, panneau composite comprenant une âme entre deux parements de plâtre, caractérisé en ce que cette âme est constituée par une plaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 9,- Panneau selon la revendication 8, caractérisé en ce que le plâtre des parements contient 1 à 2% de tres fines fibres de bois ou matières analogue. 10.- Panneau selon l'une des revendications 8 et 9, caractérise en ce que ses chants et le cas echéant, les rainures ménagées dans ceux-ci, reçoivent un enduit ou revêtement ingifuge intumescent. 11.- Panneau selon une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les parements de plâtre sont appliqués à la plaque précitée sous forme de plâtre gâche liquide.