Brevet FR2498985A1 — publié le 19820806

-1 - Structure en nid d'abeilles en matière fibreuse cellulosique. panneaux obtenus au moyen desdites structures et procédé de fabrication de cette structure. Il est connu de fabriquer des panneaux de fibres ligno- cellulosiques feutrées (panneaux durs) conçus pour servir par exemple de matériaux de remplissage et de construction en partant d'un mat de fibres feutrées qui ont généralement une certaine teneur en humidité. Pour fabriquer un panneau de ce genre, on comprime le mat fibreux initial dans une presse à chaud o l'on effectue aussi l'élimination de l'humidité. Ensuite viennent un traitement au four pour améliorer la résistance mécanique du panneau et un stade d'humidification. On conduit habituellement le stade de compression en introduisant le mat fibreux, à l'état humide, entre les plateaux d'une presse à chaud. On peut effectuer la compres- sion en appliquant différentes pressions à différents moments pour obtenir des panneaux dont l'épaisseur et donc la masse volumique diffèrent de façon correspondante. lorsqu'on utilise de plus hautes pressions, dans la mesure compatible avec les propriétés des matières premières, on obtient des panneaux qui ont des propriétés physiques et mécaniques amé- liorées et une masse volumique voisine de 1000 kg/m3 tandis que si l'on adopte des pressions inférieures, on obtient des panneaux de moindre masse volumique dont les propriétés physiques diminuent plus que proportionnellement à la dimi- nution de pression. Les propriétés idéalement désirables d'un tel panneau dur seraient une faible masse volumique (ce qui veut dire que les pièces seraient notablement légères) mais en m&me temps de bonnes propriétés physiques et mécaniques telles que la résistance à la flexion et la résistance à l'immersion dans l'eau. Etant donné que, comme on l'a précédemment souligné, l'accroissement de la première propriété signifie une dimi- nution de l'autre et vice versa, la technologie classique s'est orientée vers un compromis de sorte que les panneaux durs pour lesquels des propriétés physiques et mécaniques satisfaisantes sont exigées ont généralement une masse - 2- volumique d'au moins 800 kg/m3 tandis que les panneaux durs de moindre masse volumique, vu leur résistance meécanique insuf- fisante, ne peuvent servir qu'à des usages particuliers et restreints comme celui de matériau de remplissage. Le but principal de l'invention est de fournir des panneaux durs qui puissent servir principalement, sinon exclusivement, de matériaux structuraux et qui aient donc des propriétés physiques et mécaniques satisfaisantes mais qui soient en mime temps notablement légers de manière à faciliter leur fabrication, leur transport et leur assemblage. Un autre but de l'invention est aussi d'obtenir des panneaux durs de l'espeèce indiquée plus haut par un procédé de fabrication qui soit facile à exécuter et peu couteux: dans cet ordre d'idées, l'invention vise à utiliser essen- tiellement les machines dont on dispose déjà selon la tech- nique actuelle en y apportant tout au plus des modifications qui n'aient pas d'incidence considérable sur le prix de revient. les buts ci-dessus ainsi que d'autres sont atteints, selon l'invention, par un panneau dur à structure interne en nid d'abeilleoqui convient plus particulièrezment à la com- position de panneaux à plusieurs couches et se compose d'ureplaque plane sur au moins une face de laquelle se trouve une dispo- sition de saillies ayant une masse volumique inférieure à celle des zones planes qui les entourent. Un panneau dur préférentiel à structure interne en nid d'abeilles selon l'invention présente des saillies ordonnées suivant des lignes parallèles mais en quinconce. On fabrique une structure comme ci-dessus, selon lin- vention, par un procédé de fabrication caractérisé par les étapes suivantes: On place un mat fibreux de matière fibreuse lignocellulosique entre les deux plateaux d'une presse à chaud, espacés l'un de l'autre, on insère entre l'un ou l'autre des plateaux et le mat fibreux une plaque de matrice pratiquement plane en matière rigide présentant, sur sa face tournée vers le mat fibreux, une disposition de cavités conçue selon la disposition de structure en nid d'abeilles que l'on désire donner aux saillies pour obtenir la configuration en nid - 3- d'abeilles et on comprime à chaud le mat fibreux. La structure interne en nid d'abeilles ainsi obtenue convient particulièrement, selon l'invention, à la composition de panneaux durs à couches multiples pour divers usages comme celui de matériaux structuraux. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci- après, à tire d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexée dans lesquels: Les figures 1 et 2 montrent les différents stades de formage d'une structure interne en nid d'abeilles selon l'invention I La figure 3 est un plan de la structure ainsi formée; La figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, montrant la structure adaptée à une deuxième strut- ture identique pour la formation d'un panneau à plusieurs couches et La figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 3, montrant le panneau à plusieurs couches de la figure 4. Avec référence à la figure 1, un mat fibreux compact et humide, 11, d'une matière lignocellulosique, est inséré entre le plateau supérieur 12 et le plateau 13 d'une presse à chaud, qui sont espacés l'un de l'autre; la presse est du type tout à fait classique commandé hydrauliquement, ser- vant à fabriquer les panneaux durs classiques, le plateau supérieur étant mobile et le plateau inférieur fixe. Sur le plateau inférieur, on pose un cadre en fil métallique 14 qui sert à favoriser l'évaporation de l'eau du mat fibreux 11 pendant que l'on comprime celui-ci à chaud. Entre le plateau supérieur 12 et le mat fibreux 11, on place une plaque de matrice 15 formée d'une pièce de t6le, par exemple d'acier inoxydable. Cette plaque de matrice est plane et lisse à sa surface en contact avec le plateau supérieur 12 tandis qu'à sa surface tournée vers le mat fibreux, c'est-à- dire à la face intérieure, elle présente une configuration en nid d'abeilles définie par une disposition de cavités 16 disposées suivant des lignes parallèles et en quinconce de - 4 - sorte que des zones planes 17 sont intercalées entre les cavités: les cavités de ltexemple de la figure 1 ont une forme tronconique. En partant de la position représentée par la figure 1, on effectue la compression à chaud comme le montre la figure 2: une fois les plateaux convenablement chauffés, on actionne la presse en abaissant le plateau supérieur 12 sous une pres- sion choisie à l'avance: celle-ci coïncide avec la pression qu'il faudrait pour obtenir un panneau dur massif de fabri- cation classique ayant une épaisseur "h". L'effet de la plaque de matrice 15 insérée entre le plateau supérieur et le mat fibreux est de distribuer sur le mat fibreux de façon différentielle la pression appliquée par le plateau supérieur, à l'endroit des cavités 16 et des zones planes 17. Le résul- tat, comme on le v-it surtout par la figure 2, est de former, en partant du mat fibreux en question, une structure en nid d'abeilles comprenant une plaque plane à la surface supérieure de laquelle se dresae une disposition de saillies dont la masse volumique est notablement inférieure k celle des zones planes 21 qui les entourent. La structure de panneau dur en nid dtabeilles telle qu'on la retire de la presse est repré- sentée sur la figure 3 o l'ensemble de la structure est indiqué en 20 et les zones planes, comprimées plus fortement et done de plus grande masse volumique, sont indiquées en 21. Les saillies 18 sont dee protubéranoes tronconiques dont le sommet est la petite ba>e 19. les figures 4 et 5 montrent un panneau à plusieurs cou- ches 22 tel qu'on l'obtient en assemblant, par exemple par collage, des unités en nid d'abeilles 20, l'assemblage se fai- sant par la petite base des saillies 18. Un panneau à couches multiples selon l'invention est caractérisé par des zones 21 de grande masse volumique alter- nant avec des zones 18 de moindre masse volumique entre lesquelles sont disposées de façon ordonnée des cavités 23: la masse volumique globale d'un tel panneau à couches mul- tiples est groso modo la moitié de celle d'un panneau dur massif de même épaisseur globale tel qu'il est fabriqué clas- siquement mais malgré cela, see propriétés mécaniques Sont -5 pratiquement du m&me ordre de grandeur que celles d'un panneau dur massif ayant une densité d'au moins 0,8. A titre d'exemple, lorsqu'on part d'un mat fibreux li- gnocellulosique initial ayant une masse surfacique d'environ 2,5 kg/m2 et qu'on le comprime avec une plaque de matrice métallique de manière à obtenir une structure en nid d'abeil- les ayant une épaisseur de 2,5 mm dans les zones planes plus fortement comprimées et une épaisseur de 5 mm à l'endroit des saillies, il est possible, en assemblant deux de ces structu- res en nid d'abeilles, de fabriquer un panneau à couches multiples du genre représenté par les figures 4 et 5, l'épais- seur globale du panneau étant de 10 mm, la masse volumique d'environ 500 kg/m3 et la résistance à la flexion d'environ 19,6 à 22,6 MPa. Un tel panneau dur, soumis à des essais de résistance à l'immersion dans l'eau, donne les résultats suivants: 7% au bout de 2 heures et 25% au bout de 24 heures. Ces données montrent que les propriétés physiques et mécaniques d'un panneau dur à couches multiples comprenant une structure en nid d'abeilles selon l'invention sont entiè- rement satisfaisantes, l'épaisseur étant égale à celle des panneaux durs massifs classiques tandis que la masse volumique du panneau composite est très inférieure à celle des panneaux classiques. On atteint ainsi le but principal de l'invention. Il faut noter que l'on peut obtenir ces propriétés en utilisant les presses h chaud qui servent dans les procédés classiques de fabrication des panneaux durs massifs habituels, le seul expédient nécessaire consistant à insérer la plaque de matri- ce gaufrée entre le mat fibreux et le plateau supérieur de la presse. Ce fait permet, mnme en appliquant à la presse des pressions de travail du meme ordre de grandeur que celles que l'on applique classiquement pour comprimer uniformément le mat fibreux utilisé comme matière première, d'appliquer une pres- sion différentielle aux diverses régions du mat fibreux de sorte que le résultat est une structure finale en nid d'abeil- les présentant des régions de masse volumique différente. Un avantage supplémentaire et très surprenant de -6- l'invention est celui que l'on obtient de la façon expliquée dans 1 ' exemple suivant. Un panneau dur formé de deux structures en nid d'abeil- les comme celles qui sont représentées ici, ayant les proprié- tés précédemment indiquées, présente un coefficient d'isola- tion thermique,, qui est seulement de 0,065 W/m. OC à 10 0. Un panneau dur massif classique a un coefficient À atteignant 0,11 à 0,12 W/om.OC environ de sorte que le pouvoir calori- fuge du panneau massif classique est à peu près la moitié de celui d'un panneau composite selon l'invention. Grâce à une telle propriété, le panneau à couches mul- tiples est particulièrement intéressant pour les usages dans lesquels de grands pouvoirs calorifuges sont nécessaires. Si l'on considère la légèreté notable du produit, on peut voir qu'il convient particulièremeIt comme matériau de construction pour bâtiments préfabriquns. ia structure composite en nid d'abeilles proposée par l'invention ainsi que les panneaux individuels en nid d'abeil- les peuvent être diversement modifiés relativement à ce qui est décrit plus haut; par exemple, en utilisant au stade de compression deux plaques de matrice gaufrées, il devient possible d'obtenir une structure en nid d'abeilles dont les déformations sont distribuées sur les deux surfaces du mat fibreux utilisé comme matière première. On peut réunir le produit composite en nid d'abeilles ainsi obtenu à d'autres structures en nid d'abeilles selon l'invention pour fabriquer des panneaux à couches multiples. On a trouvé, par des essais pratiques, qu'une unité structurale en nid d'abeilles selon l'invention présente dans les régions les plus minces une résistance à la flexion d'environ 43,2 MPa. Selon l'invention, on peut aussi fabriquer la structure en nid d'abeilles avec une plaque de matrice perforée au lieu de gaufrée. La surface découverte des panneaux durs à couches mul- tiples peut ttre lisse ou bien on peut directement la fabri- quer avec des dessins décoratifs en insérant une plaque de matrice convenablement gaufrée entre les plateaux de presse et la surface du panneau qui doit se trouver à l'extérieur. - 7 - Dans le cas àb l'on désire améliorer davantage les propriétés physiques et mécaniques des produits, chaque unité de panneau en nid d'abeilles peut être imprégnée de substances telles que des huiles siccatives, des résines synthétiques et d'autres matières comme celles que l'on uti- lise classiquement dans la fabrication de panneaux durs pour obtenir des produits massifs. Une structure en nid d'abeilles selon l'invention peut avantageusement, seule et sans accou- plement à une autre structure semblable, servir à certains usages comme ceux de doublages et de matériaux de remplissage et on peut aussi l'accoupler à des panneaux durs massifs olassiques ou à des panneaux d'une autre matière pour former des panneaux composites convenant à diverses applications. - -8- REVNDICATIONS 1) - Structure en nid d'abeilles en matière fibreuse lignocellulosique, caractérisée par le fait qu'elle comprend une plaque (11) pratiquement plane à au moins une surface de laquelle se dresse une disposition de saillies (18) ayant une moindre masse volumique que les zones (21) qui les entourent. 2)- Structure selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les saillies (18) sont disposées suivant des lignes parallèles. 3)- Structure selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les lignes sont à la fois parallèles et en quinconce. 4)- Structure selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les saillies (18) sont tronconiques. 5)- Panneau dur à couches multiples oaractérisé par le fait qu'il comporte au moins une structure en nid d'abeilles (11) selon l'une des revendications 1 à 4. 6)- Panneau selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux structures en nid d'abesl- les (20) assemblées à l'endroit des saillies (18). 7)- Procédé de fabrication d'une structure selon la revendication 1, caractérisé par les étapes suivantes s placer un mat fibreux de matière lignocellulosique (11) entre les plateaux (12, 13) chauffés 4'une presse pendant qu'ils sont espaces l'un de l'autre, insérer entre l'un ou l'autre pla- teau (12, 13) et le mat (11) au moins une plaque de matrice (15) en matière rigide, de configuration pratiquement plane, dont la surface tour6née vers le mat fibreux présente une disposition de cavités (16) ou de tzous conforme à la configu- ration en nid d'abeilles que l'on désire communiquer aux saillies (18), de manière à former la structure, et comprimer à chaud le mat fibreux (11).