Brevet FR2609927A1 — publié le 19880729

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau aqqlomere à base d'une matière liqnocellulosique et un matériau obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. Les f@ibres de bois sous forme de sciure, copeaux, plaquettes sont abondamment utilisées avec, pour liant, des résines thermodurcissables ou thermoplastiques pour produire des matériaux du type "aggloméré Du bois reconstitué". Le principal défaut de ces panneaux est leur très mauvaise tenue à l'eau ou a l'humidité. ce qui en limite leur application. Ce sont de véritables éponqes qui peuvent reprendre jusqu'à 50 de leur poids en e a u et qui perdent alors leurs propriétés mécaniques et leur résistance aux agents biologiaues. Cette sensibilité à l'eau s'associe à des variations dimensionnellevs difficilement contrôlables. fonction de l'état hyqrométrique du milieu. Dans le don ai ne des matières plastiques. les charges cellulosiques sont très souvent utilisées dans les poudres h mouler ou les produits à couler. en tant que charges dans les résines essentiellement thermodurcissables (phénoplastes et aminoplestes@. Les avantages de ces matières ligne-cellu- losiques sont leur coût peu élevé et leur basse densité (voisine de 15, Mais les propriétés physiques et électriques et la résistance chimique résultant de leur addition aux résines dépendent du deqré d'imprégnation de la structure cellulaire. caractéristique de la plupart de ces substances naturelles. Les farines de bois sont très largement utilisées dans les résines formo-phénolioues pour leur bas prix et un ensemble de qualités générales satisfaistantes, mais sans propriétés particulières si ce n'est l'économie de résine coûteuse ainsi réalisée. Néanmoins elles donnent aux résines une bonne résistance au choc, des propriétés électriques satisfaisantes et une réduction du retrait de moulage. Les problèmes majeurs liés à l'emploi de ce type de cherqe résident dans leur pouvoir d'imprégnation médiocre et leur mauvaise tenue à l'humidité. Pour résoudre le premier problème on remplace ces farines de bois par des farines d'écorces de frrrit (noix de coco, pacanes) ou de noyaux de fruits ( abricots. amandes...). La teneur en lignine (33S), en furfural et en cutine (5 à 6%) donne à ces charges des propriétés de nonabsorption d'eau. Elles sont utilisées souvent dans les matières à mouler phénoliques. L'aspect brillant de surface de la résine chargée et son écoulement au moulage sont améliorés. D'autres fibres cellulosiques sont utilisées. notamment des dérivés de la pâte h papier, des fibres de coton. de jute. ou des charges cellulosiques de récupération (déchets de l'egriculture. papiers. laines, chutes de tissus, paille etc...) Les fibres traitées peuvent être obtenues très blanches. Elles sont très absorbantes et couram- ment utilisées comme charge des aminoplastes. Elles présentent un bon mouillage, un faible retrait au moulage. mais montrent une résistance modérée au choc et sur tort à l'humi- dicté. Pour s'affranchir des inconvénients cités plus haut, les chartes cellulosiques ont tendence à être abandonnées ou profit d'autre charges : soit des fibres aynthétiques soit des charges minéral es en poudre tel 1 es que la craie t les carbonates, la silice. les silicates, le talc, 1R wollas- tonite... Si, dans le premier cas. les fibres synthétiques. utilisées comme charges. offrent un ensemble de caractéristiques intéressantes, leur emploi est limité par leur prix de revient. L'utilisation des charges minérales s'avère parfois limitée par la densité du matériau obtenu. les propriétés abresives de le charge, une limite à des quantités relative- ment faibles car les résistances à 1R rupture et arix chocs varient en sens inverse de la teneur en eharce de 1R résine. De plus, 1R difficulté d'obtenir une bonne dispersion de 1R charge dans la matrice rend souvent nécessaire l'enrobage des particules par un agent favorisant Je contact. (acide stéarique par exemple). Le développement d'un procédé permettant de stabili- ser les fibres ligno-cellulosiques en améliorant leur résistance à L'humidité et en favorisant leur affinité pour cer- taines résines relance l'usage des fibres liqno-cel lulosi- ques aussi bien en tant que charge sous forme de poudre dans les polymères que sous forme de particules ou de fibres dans les agglomérés. nn connaît déjh, ainsi qu'il est décrit dans les brevets EU-A-0 073 714 et CA-A-1 188 099. un procédé de fabrication d'un matériau ligno-cellulosique à base d fibre de bois ou sous forme massive permettant d'obtenir un matériau présentant des propriétés hydrophobes vis-à-vis de l'eau et une grande stabilité dimensionnelle. re procédé qui consiste à contrôler. dans une gamme de températures définies, les réactions intervenant au cours du traitement thermi que de la matière ligno-cellulosique. permet d'obtenir de façon sélective une thermocondensation des dérives ligno cellulosinues constituants du bois et de modifier avantaqeu- sement ses propriétés physicoehimiques. et de plus de lui conférer des caractéristiques mécaniques avantageuses. Un but de la présente invention est de fournir un nouvesu matériau aggloméré ou composite h base de bois rétifié, sous forme de particules. poudre ou lamelles, associe à un polymère ou résine servant de liant. Le but recherché est de réaliser un matériau linnn- cellulosique isotrope présentant de très faibles variations de gonflement ou de retrait en présence d'eau. utilisable 1h où les conditions climatiques ou d'ambiance ne permet t en t plus l'emploi des fibres naturelles. L'objectif est égale- ment de favoriser l'affinité de la charge cellulosique pour la résine afin d'améliorer l'interface charge/résine et d'augmenter h la fois les propriétés de moulabilité ou de mise en forme qui facilitent l'emploi de toutes les techniques de mise en forme actuellement utilisées dans la fabrication des matières plastiques ou des composites et d'amé- liorer les propriétés mécaniques. Le procédé consiste donc à fabriquer un matériau en "forme" constitué par du bois ou une matière liqno-cellulosique se présentant sous forme massive. franeentée. à base de fibres longues ou courtes, particules. poudre, plaquettes ou lamelles ayant subi un traitement de thermocondensation et aggloméré, collé ou moulé au moyen d'un polymère ou d'une résine servant de liant. Il est possible d'utiliser du bois torréfié comme charqe, mais il est préférable d'employer du bois rétifié qui présente des caractéristiques mécaniques plus avantageuses. Deux étapes interviennent dans la fabrication du matériau : d'une part le traitement thermique de la matière ligno-cellulosiquP assurant sa rétification et d'autre part son agglomération et Sa mise en forme au moyen de la résine ou du polymère. Dans la première tape le procédé consiste à "rétifier" les fibres de bois. nn entend par "rétifier" l'opéra- tion qui consiste à réaliser un pontage chimique (liaisons covalentes) entre les chaînes macromoléculaires des canst i- tuants du bois. Cette rétification sc réalise par voie thermique en atmosphère et h une température contrôlées pour une durée de traitement limitée. Elle se caractérise en ce que le matériau obtenu conserve l'aspect et la structure du matériau d'origine, est de couleur brune. teinté dans la masse, mais ne présente plus le caractère hydrophile du bois. L'analyse élémentaire montre par rapport au matériau d'origine un abaissement simultané du taux d'oxygène de l'ordre de 7 à 14% environ et du taux dthydrogène de l'ordre de 0,2 h 7% environ.Ceci se traduit par une faible auqmentation du taux de carbone fixe ne dépassant pas 15%. Le dosage des principaux constituants du bois montre une diminution principalement du taux des hémi-eelluloses pourvant aller jusqu'à 9 % environ, sans toutefois être inférieur à 1,8% et une augmentation du taux des insolubles dans l'acide sulfurique provenant de la lignine pouvant aller juqu'a 30 %. Par ailleurs, on constate une diminution du taux des groupements méthoxyles dans la lignine isolée, caractéris- tique d'une modification de cette dernière. nue l'on ne retrouve pas sur les échantillons bruts.L'étude en spectrométrie d'absorption dans l'infrarouqe du matériau ligno-cel- lulosique rétifié montre, par exemple, un glissement net de la fréquence de l'ordre d'environ 40 cm-l des bandes d'absorption carbonyle initialement à 1742 cm-l et éthyleni- que initialement h 1644 cm-1, accompagné d'une augmentation de l'intensité. Ce phénomène est dû h l'apparition d'une conjuqaison entre fonctions carbonyle et/ou éthylènique. Les fonctions touchées sont principalement celles de la lignine. L'examen en nicroscopie électronique h balayage montre que le matériau conserve le squelette ligno-cellulosique d'origine. L'analyse par diffraction des rayons X sur des échantillons de bois rétifié révèle que le spectre do la cellulose est maintenu prouvant que cette dernière conserve sa cristallinité. à la différence d'un produit carbonisé dans lequel la cellulose s'est amorphisée. Le caractère hydrophobe du matériau h base de bois rétifié se révèle par le test h le goutte d'eau : I'examen du dépôt d'une qoutte dreau de 20 microlitres sur une surface horizontale du matériau non imprégné d'un produit imperméable présente un angle de contact obtus. la goutte ne s'étale pas, conserve sa né orné trie et n'est pas absorbée par le matériau. La rétification, bien que conservant la structure poreuse du matériau d'origine. modifie sa tension superficielle et a pour effet de 1 e r e n - dre moins mouillable par l'eau. La second é ta p e consiste à réaliser le composite, Elle fait l'objet dP deux opérations qui peuvent être plus ou moins indépendantes l'une de l'autre suivant le mode de fabrication choisi, La première opération consiste k mettre en contact la charge ligno-cellulosique rétifiée avec le polymère ou la résine. Elle peut être réalise par mélangeaqe. imprégnation ou vaporisation de surface. La seconde opération constitue la mise en forme proprement dite du matériau. Suivant l'état granulométrique de la matière de base, la viscosité, l'utilisation oui sera faite du matériau et le choix de la résine cette opération peut être réalisée par moulage, extrusion, calandrgae, in- jection dans un moule ou thermoformage. Les résines employées peuvent être du type thermodurcissable ou thermoplastique, elles doivent être adaptées b la méthode de mise en forme aux performances demandées par le produit final, et elles dépendent de l'affinité de la charge. Elles peuvent se présenter sous forme de granulés, de poudre ou de liquide. La polymérisation ou la mise en forme nécessite souvent une opération de chauffaqe du mélange sans toutefois dépasser la température de rétification de la matière lignocellulosique d'origine. L'opération de mise en forme peut être réalisée en présence ou non due pression. Un catalyseur permettant d'accélérer la réaction de polymérisation peut être employé. Les proportions des charges de matière ligno-cellulosique rétifiée et de résine sont h adapter suivant le mode de mise en forme et les propriétés du matériau final h obtenir. Néanmoins compte tenu du prix de revient relativement bas de la matière linno-cellulosique rétifiée on a intérêt à augmenter la proportion de cette dernière par rapport à la résine. D'un point de vue technique la proportion minimale de la charqe ne s'impose pas et la valeur maximale est à déterminer suivant le type de résine employée. mais elle peut evantaqeusement atteindre plus de. son en poids. L'étude rhéologique de la charqe de bois rétifiée en mélange avec différentes résines servant de liant, en comparaison avec une charge traditionnelle, permet de mettre en évidence deux types de comportement différents selon la nature polaire ou apolaire de la matrice. Cette différence de comportement est liée à l'influence des interactions de la matière Zigno-cellulosique rétifiée et de la matrice. Ces interactions sont du type transfert de charnels électroniques au niveau des nuages T des charges et des rtssines polaires, elles éliminent les enchevêtements des macromolécules thermoplastiques, fluidifiant le mélange. L'existence de ces interactions favorables entre la charte liono-cellulosique rétifiée et la résine polaire a pour effet de créer un matériau à "charges liées" par opposition aux matériaux h charges traditionnelles constitués de charges libres" sans interaction avec la matrice. Ces interactions autorisent l'orientation. des différentes fibres les unes par rapport aux autres, ce qui peut expliquer la diminution de la viscosité du mélange et donc sa facilité de mise en forme. Si la matrice est apolaire, il n'existe que des charges "libres" qui, quelque soit leur nature pour un taux d'incorporation donné, ont la même influence sur l'écoulement du matériau composite. Ces résultets se confirment avec l'étude des pro prié tés mécaniques des composites réalisés avec une charge ligno-cellulosique rétifiée en comparaison avec une charge traditionnelle. fln constate que les propriétés mécaniques de résistance sont améliorées pour les mé] enqes comportent du bois rétifiÇ et ceci d'autant plus que le système électronique créé par la pyrolyse ménagé lors de la rétification, est plus important. Des exemples comparatifs donnés plus loin permettent d'expliquer ce qui est avancé plus haut. Une variante du procédé consiste à réaliser l'ensem- ble des opérations rétification-broyage-agglomération ou moulage en continu dans un seul réacteur h plusieurs zones. nn décrira ci-après,à titre d'exemple non limite tifs, diverses formes d'exécution de la présente inven- tion,en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'un réacteur à plusieurs zones utilisable pour la mise en oeuvre en continu du procédé suivant l'invention La figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne II-II de la figure 1, La figure 3 est un schéma synoptique d'une variante d'exécution du procédé. La figure 4 est un diagramme illustrant la variation de l'indice d'écoulement du mélanqe charge rétifiée/résine en fonction du taux de rétification de la charge. Le réacteur qui est représenté dans son ensemble par la référence l sur la fiqure 1, peut être comparé à une extrudeuse h une seule vis ou à deux vis ca-rotatives ou non, subdivisé en trois zones A,B,C dans lesquelles différentes réactions s'opérent successivement, ces trois zones A,B,C correspondant chacune h des températures et des fonctions différentes. La matière ligno-cellulosique fragmentée 2 entre d'une façon continue à l'extrémité gauche du réacteur 1. Elle progressé longitudinalement dans le réacteur de la gauche vers la droite par l'intermédiaire d'une seule vis axiale ou d e deux vis axiales 3 parallèles e t adjacentes comme il est représenté sur la f iqure 2. Suivent les secteurs la ou les vis 3 assurent l'homogénéisation, le broyage, le malaxage et la compression de la matière, et elles favorisent le transfert thermique. La première zone A, située dans la partie rauche du réacteur l, correspond à l'étape de rétification de la matière ligno-cellulosique 2. La température de l'enceinte dans cette zone A est celle de la température du traitement thermique nécessaire, de 240 C à 280 C suivant les cas. Cette température est assurée par des moyens de chauffage 4 prévus dans le corps 5 du réacteur 1, ou autour de ce corps (colliers chauffants). Le temps de séjour, qui peut varier de quelques dizaines de secondes à 40 minutes environ, de la mettre liqno-cellulosique est réqlé par la vitesse de rotation des vis ou de la vis 3 ainsi que du pas de celles-ci qui assurent l'avancement de la matière h la vitesse souhaitée ainsi que son agitation.Dans la première zone A une sortie des gaz 6 est prévue dans la partie supérieure du corps 5 du réacteur, à proximité de la limite entre les deux zones A et B, et un circuit 7 de recirculation des effluents s'étend entre la partie inférieure du corps 5, à proximité immédiate de la limite entre les deux zones A et O, et l'extrémité gauche du réacteur 1. La matière ligno-cellulosique rétifiée sortant de la zone de rétification A pénètre ensuite dans la zone tampon B qui ajuste sa température afin de faciliter son mélange à la température optimale de la résine employée. Cette deuxième zone B peut, par la même occasion, ajuster la aranulométrie de la matière ligna-cellulosique par un broyage continu. La matière liqno-cellulosique rétifiée et calibrée pénètre ensuite dans la troisième zone de mélanqeege C où elle est malaxée avec la résine 8 servent de liant. Cette résine 8 est introduite dans le réacteur 1. à travers la partie supérieure de son corps 5, juste après la limite entre les deuxiime et troisième zones B et C. La résine 8 est préparée pour être soit extrudée, soit injectée dans un moule, soit passée à travers une filière. Le chauffage des différentes zones A,B,C peut être assuré par un fluide caloporteur chauffé ou cri moyen de colliers chauffants électriques 4 soit par conduction, soit par induction. Dans la plupart des cas, la zone de rétifica- tion A est la zone qui présente la température la plus élevie. Une partie des qaz correspondant à la réaction de rétification et qui sort par le conduit 6, peut servir avantaqeusement à chauffer la deuxième zone de broyaqe B et la troisième zone de malaxage C. Le recyclage des effluents de rétification par le circuit 7 favorise le maintien d'une atmosphère neutre, auqeente le taux d'initiateurs de rétification et évite toute pollution. Le surplus d'effluents peut être injecté dans la chaudière servant au chauffage du fluide caloporteur. Les avantages de ce procédé en continu par rapport à un procédé en étapes successives indépendantes sont multiples a) Il permet un gain énergétique appréciable, lié à une seule étape de chauffage de la matière ligno-cellulosique. La chaleur de rétification profite ensuite aux étapes suivantes sans nécessiter une. rechauffe. Le malexaqe est plus aisé car la charge (isolant thermique) est à le température optimale pour le résine. b) La rétification génère des composés phénoliques et des initiateurs qui facilitent les interactions de la charqe ligno-cellulosique et de la résine. Les propriétés rhéologiques sont améliorées, les interactions sont augmen tées et le mélange est favorisé. c) L'opération continue évite toute manipulation de matière, et devient facilement automatisable. Le broyage instantané après rétification est peu éne-rgivore sur une matière plus friable. Une autre variante du procédé faisant l'objet de l'invention consisto i appliquer un traitement par hyper fréquence à la fois h la matière ligno-cellulosique, afin de réaliser la rdtification, et h son mélange avec la résine afin d' accélerer le phznomòne de polymérisation. Le traitement peut se réaliser en enceinte fermée en appliquant sur la matière ligno-cellulosique d'origine un champ micro-onde ou haute fréquence, les deux techniques étant complémentai- res. L'action des hyperfréquences ou des hautes fréquences permet de réduire le temps de l'étape de rétification ainsi que celle du collage..Afin d'éviter tout phénomène d'embal lement, on peut utiliser un procédé mixte consistant h eppliquer dans l'enceinte thermoréqulée un champ micro-onde ou haute fréouence. Cette méthode s'adapte particulièrement bien dans le cas de réalisation d'obvjet sous presse. Ce procédé permet d'améliorer la réticulRtion du matériau com posite en réduisant notablement le temps de montée en tempé rature. Le matériau compasite réalisé peut être constitué de films orientés ou non, de particules de granulomètrie varis- ble, de poudre ou de plaquettes de matière ligno-cellulosi que rétifiée, liée par une résine. Le matériau peut être moulé, injecté ou passé h travers une filière de géométrie variable. Le matériau obtenu put peut être sous forme de pan- neaux et produit en continu. Il peut avoir tout autre forme compatible avec le travail d'une presse : pièce de forme, de petite ou de grande dimension, de faible épaisseur pouvant présenter des dépouilles, des nervures, des rayons ou des arêtes vives, des variations d'épaisseur, des courbures. Le matériau est de couleur marron homogène dans In masse et en surface.Il présente d'excellentes propriétés msscaniques. Sa dureté est supérieure à celle pouvant être obtenue avec la matière ligno-cellulosique non traitée. Il présente une bonne résistance aux avents biologiques. Insensible h l'eau froide comme à l'eau chaude ou à l'humidité atmosphérique, il conserve une grande stabilité dimensionnelle dans toutés 1 les directions. Il conserve une grande stabilité mécanique en présence d'humidité ou immergé dans l'eau. On ne constate aucun gauchissement ni déformation après immersion même prolongée dans l'eau. Une autre variante du procédé consiste à réaliser des matériaux composites du type contre-plaqué rétifié, ainsi qu'il est illustré sur la fiqure 3. L'opération de rétification r s'insère dans la chaîne de fabrication du contre-plaqué. On voit sur la figure 3 que cette chaîne de fabrication comprend les opérations successives suivantes déroulage 11, séchage -12. rétifiection 13 des placaqes, massicotage 14, jointage 15, encollage 16, composition 17, pressage 18 et enfin équarissage et ponçage. Le matériau ainsi décrit, de faible densité, peut être utilisé brut de sortie de fabrication mais il peut être aussi usiné, scié, percé, limé, poncé, vissé, cloué, collé ou soumis h tout autre opération propre au travail du bois.Il peut être également r ev ô t u d'un habillage (feuille de chlorure de polyvinyle, mélamine, aiguilleté, moquette, feuille métal- lique...) ou peint. Dans le même ordre d'idée il est possible de réaliser des lamellés rétifiés collés où l'opération de rdtifica- tion des lamelles de bois précède l'opération de collage, de même qu'il est possible de réaliser suivent le même principe des composants lattés. nn décrire maintenant d'une menière détaillée le procédé suivant l'invention ou moyen de quel pues exemples donnés h titre illustratif et non limitatif. chacun de ces exemples étant accompagné d'un exemple comparatif avec un produit non traité. EXEMPLE 1 Des échantillons de matériaux composites à base de farine de bois rétifié. utilisent comme liant du polyéthy- lène basse densité apolaire ou des copolymères d'éthylène polaire. ont été réalisés h l'aide de farine de bois non traitée. A l'étude des propriétés mécaniques des matériaux composites obtenus est associée l'étude du comportement rhéologique 8 I'état fondu. Le tahleau 1 définit les charges employées. Tableau N01 CHARGES ANALYSE CARBONEFIXE HUMIDITE DENSITE % % Pin Naturel CH1,39O0,58 20,64 10,80 0,97 Pin Rétifié CH1,37O0,57 25,69 3,13 0,94 260 C-30 min Pin Rétifié CH1,35O0,55 26,80 3,12 0,94 260 C-1 Heure Pin Rétifié CH1.25O0.50 31,69 3,10 0,92 280 C-30 min Le tableau 2 précise les résines Pmployêes comme liant. TABLEAUN 2 RESINES TEMPERATURE DENSITE Mn Mp P=MpMn DEFUSION * * * Polyéthylène 102 0,890 48700 294700 6,05 basse densité EVA 14 92 C 0,935 20300 55200 2,72 EVA 28 70 C 0,947 26500 71100 2,68 * avec : Mn : masse moléculaire moyenne en nombre Mp : masse moléculaire moyenne en poids P : polydispersité L'étude rhéologique h l'état fondu permet de caractériser l'affinité de la charge vis-à-vis de a résine. Le tableau 3 indique la valeur de la viscosité limite #0 h cisaillement nul, exprimée en poises, pour des charges de farine de bois rétifié en mélange à 40% avec une résine poly(éthylène/acétate de vinyle) (EVA) 28 et une température de mélange de 12noC. En comparaison est exprimée la va- leur de la viscosité limite du même mélange avec une charge de farine de bois non traitée. TABLEAUN 3 VISCOSITELIMITE A CHARGES CISAILLEMENT NUL #o (en poises) .farine de pin non traité 5,3 .farine de pin rétifié 4,9 260 C - 30 min farine de put rétifié 4,8 260 C - 60 min farine de pin renflé 4,6 280 OC - 30 min Les courbes de le fiqure 4 relient J indice d'écoulement n des mélanges en fonction du taux de rétification r des charges pour les trois résines utilisées. Les courbes T, II et III correspondent respectivement au polyéthylène basse densité, à la résine EVA 14 et à la résine EVA 28. Ces courbes correspondent b des variations de l'indice d'écoulement des composites chargés à 25% en fonction des taux de rétification pour deux vitesses de cisaillement. Les courbes en trait plein correspondent à une vitesse de cisaillement = 3,72 s -1 tandis que les courbes en tirets correspondent h une vitesse de cisaillement y = 37,16 s -1. On constate. quelque soit le taux de charge pris constant, un comportement très différent de l'indice selon que la matrice est apolaire (polyéthylène basse densité courbe I), moyennement polaire (résine EVA14 courbe II) ou polaire (résine EVA 28 courbe III). D'une manière générale l'indice d'écoulement n croît d'autant plus avec le taux de rétification r de la matière ligno-cellulosique que la matrice est polaire. Ces résultats impliquent que dans les composites préparés avec de telles résines les macromolécules se réarreopent sous J'influence de la charqe et ceci d'autant plus que Je farine ligno-cellulosique possède une densité électronique T plus importante que lui confère la ré tification. Ces résultats sont confirmés par les propriétés mécaniques des échantillons réalisés. Le tableau n 4 précise les conditions de mise en oeuvre des éprouvettes de composites réalisées avec des charges de 70% et de 80% en poids pour les trois résines utilisées. Les mélanges sont réalisés en comparaison avec des charges de farine de bois non traitée. TAI3LEAU N0 4 MELANGE EVA 28 EVA 14 PE bd RHEOCORD TEMPERATURE ( C) 135 150 190 ROTATION DES PALES 256 256 256 (t/ min) DUREE (min) 3 3 3 COMPRESSION TEMPERATURE ( C) 125 140 190 PRESSION (kg / cm2) 150 170 170 DUREE (min) 2 2 2,5 Le tableau n 5 compare les contraintea de traction et le moduJ e d élasticité relatifs aux éprouvettes composites réalisés avec de la farine de bois rétifiée et de Je farine de bois non traitée. TABLEAUN 5 PIN NON TRAITE PIN RETIFIE PIN RETIFIE PIN RETIFIE 260 C - 30 min 260 C - 60 min 280 C - 30 min 70 % 80 % 70 % 80 % 70 % 80 % 70 % 80 % EVA 14 # (N/mm2) 4,30 2,43 6,16 3,39 9,87 4,09 15,63 8,38, E (N/mm2) 65,67 38,39 392,03 300,19 499,94 317,89 179,14 138,95 EVA 28 # (N/mm2) 1,45 0,51 2,13 0,76 2,97 1,71 5,53 2,14 E (N/mm2) 32,32 16,40 31,61 22,91 117,90 172,97 93,85 43,44 PE bd # (N/mm2) 4,03 1,73 4,43 2,08 4,38 2,58 4,30 3,05 E (N/mm2) 73,03 27,35 70,70 58,02 69,36 69,61 40,21 37,75 EXEMPLE N 2 Des échantillons de composites sont réalisés, par moulage h froid, en utilisant une charge de sciure de bois de résineux rétifiée. Le traitement thermique de rétification est effectué à 2800C pendant 30 minutes sous atmosphère d'azote. Les échantillons sont réalisés par moulage h température ambiante en utilisent une résine vinylique et un taux de charge dans le composite de 70% en poids.Des essais de reprise d'humidité sont effectués en immergeant les échantillons dans l'eau froide à 20 C pendant 24 heures, en comparaison avec des échantillons réalisés h base de sciure de bois non traitée. Le tableau N 6 o 6 compare les reprises d'humidité des échantillons de composites réalisés å partir de sciure de bois rétifiée et non traitée. ainsi que le taux d'humidité résiduelle sprès 6 heures de séchage à l'air. TABLEAU 6 TYPE DE COMPRESSION REPRISE HUMIDITE MATERIAU D' EAU t % ) RESIDUELLE * SCIURERESINEUX 2 T 115 50 BOIS RETIFIE 2 T 28 0,4 BOIS RETIFIE 6 T 19 1 * HUMIDITE RESIDUELLE APRES 6 H DE SECHAGE A L'AIR EXEMPLE 3 Des échantillons ont été préparés à partir de parti- cules de bois rétifié b 2@60 C pendant 30 minutes et d'une résine eminoplaste du type urée-formol en solution dans l'eau (67, 70%).Ses caractéristiques principales sont : une viscosité b 200C (tube de baume) 1800 à 2000 mPa.s, une masse volumique h 20 C 1300 à 1320 kg/m3, un pH = 7,5 à 8. Le bois d'origine est du sapin broyé à une granulométrie de l'ordre de 2 mm. L'imprégnation de la poudre de bois par le sirop aminoplaste se fait à température ambiante et permet la préparation de mélanges à différents pourcenta- ges de poudre de bois traité ou non allant de 55 à 95, en poids. Le moulage des plaques est réalisé à une température de 160 C pour une pression de 200 bers et un temps de mou lage de 3 minutes. Le tableau N 7 compare les mesures de densité de dureté et de reprise élastique effectuées sur les échantillons de bois rétifié et de bois naturel non traité. TABLEAUN 7 MESURE DE DENSITE, DEDURETE ET DE LA REPRISE ELASTIQUE COMPOSITE/TMD BOIS BOIS RETIFIE % CHARGE * PENETRATION PENETRATION DENSITE DENSITE SOUS CHARGE RESIDUELLE SOUS CHARGE RESIDUELLE (EN 1/100 mm) (EN 1/100 mm) (EN 1/100 mm) (EN 1/100 mm) 55 1,04 2,6 1,1 1,28 2,6 1,1 66 1,16 4,2 1,1 1,33 2,1 1,1 71 1,17 2,7 1,1 1,25 3,9 1,1 78 1,04 1,8 0,5 1,19 3,1 0,1 95 1,18 2,1 0,1 1,35 3,7 0,1 * % DE MATERIAU DANS LE COMPOSITE DUROMETRE DUO5 ADAMEL - LHOMARGY - BILLE # 1mm - CHARGE RESIDUELLE 30g EXEMPLE No4 Des échantillons ont été réalisés à partir d'une résine thermoplastique. La résine utilisée est un polyéthylène haute densité. Des mélanges à différents pourcentages en bois naturel et bois rétifié sous forme de farine de quelques micromètres ont été réalisés. Le température de malaxage est de 1880C. Le moulage de la matière sous forme de plaque s'effectue par compression dans un moule préchauf- fé à 1800C. La pression exercée est de 2,5 bars et le temps de moulage est de l minute 30 secondes. Le tableau n 8 compare les mesures de densité, de dureté et de reprise élastique obtenues sur les échantillons réalisés avec le polyéthylêne haute densité et comme charqe le bois naturel (résineux) et le même rétifié à 260oC. TABLEAUN 8 MESURE DE DENSITE, DE DURETE ET DE LA REPRISE ELASTIQUE COMPOSITE/PEHD BOIS BOIS RETIFIE % CHARGE * PENETRATION PENETRATION DENSITE DENSITE SOUS CHARGE RESIDUELLE SOUS CHARGE RESIDUELLE (EN 1/100 mm) (EN 1/100 mm) (EN 1/100 mm) (EN 1/100 mm) 50 0,93 15,3 10,7 1,02 7,6 2,5 60 0,92 7 3,5 1,13 5,6 2 65 1,03 6,2 3 1,10 4,2 1,8 70 1,00 5,4 2,4 1,04 4,6 2 75 1,1 3,8 1,5 1,06 5,9 2 80 1,01 6,2 2,6 1,03 4,2 1,3 * % DE MATERIAU DANS LE COMPOSITE DUROMETRE DUO5 ADAMEL - LHOMARGY - BILIE # 1mm - CHARGE RESIDUELLE 30g Des échantillons composites h base de bois non traité et de bois rétifié ont été soumis à différents tests de reprise d'humidité et de mesure de variations dimensionnelles (gonflement). Le tableau nO9 exprime le pourcentage de reprise d'humidité et les variations dimensionnelles (go n- flement) dans le cas d'une immersion des échantillons dans l'eau froide à 2O0C pendant 24 heures (Normes NFB 51-252). Le tableau nolO exprime la reprise d'humidité et les variations dimensionnelles des échantillons composites dans le cas d'une immersion dans l'eau bouillante pendant 2 heures (Norme NER 51-262). Dans les deux cas les résultats sont comparés avec une charge de bois non traité. TABLEAUN 9 TEST D' IMMERSION DANS L'EAU PENDANT 24 H BOIS BOIS RETIFIE % CHARGE * REPRISE GONFLEMENT REPRISE GONFLEMENT D'HUMIDITE ( % ) D'HUMIDITE ( % ) 50 4,85 1,55 2,25 0,38 60 7,12 2,26 3,71 0,53 65 6,12 3,35 2,76 0,76 70 15,6 5,70 4,09 1,66 75 15,2 5,32 7,34 2,65 80 18 6,23 7,64 3,3 * % DE MATERIAU DANS LE COMPOSITE RESINE :POLYETHYLENE HAUTE DENSITE CONDITIONS DE MOULAGE : -TEMPERATURE 180 C -PRESSION 3 bars TABLEAUN 10 ETUDE DU GONFLEMENT A L'EAU CHAUDE COMPARAISON BOIS - BOIS RETIFIE COMPOSITE / PEHD BOIS BOIS RETIFIE POURCENTAGE DE CHARGE REPRISE GONFLEMENT REPRISE GONFLEMENT D'HUMIDITE D'HUMIDITE EPAISSEUR LONGUEUR EPAISSEUR LONGUEUR 50 12 2,18 1,62 3,6 1,6 1 60 23,2 11 6,9 6,1 2,8 1,3 65 19,5 15 3 7,5 1,4 0,8 70 27,7 11,7 3,2 7,1 2,4 1,8 75 16,8 13,7 3,1 13,1 3,8 1,8 80 38 18,3 4,5 20,8 3,4 2,6 BOIS RETIFIE : REPRISE D'HUMIDITE A L'EAU CHAUDE MOTTIE MOINDRE GONFLEMENT TRES FAIBLE GAUCHISSEMENT NUL REVENDI CAT IONS 1.- Procédé de fabrication d'un matériau aggloméré à base d'une matière ligno-cellulosique caractérisé en ce qu on rétifie la matière ligno-cellulosique oriqinale, se présentant sous forme fragmentée, par exemple de fibres, particules, poudre, plaquettes, en la portant à une température de l'ordre de (240 à 280oC) , pendant une période de temps allant de quelques dizaines de secondes à 40 minutes environ, de manière à obtenir une charge ligno-cellulosique rétifiée, on met ensuite en contact intime Je charge lignocellulosique ainsi rétifiée avec un liant constitué par un polymère ou une résine, on met À la forme voulue le matériau formé de la charge ligno-cellulosique rétifiée imprégnée de résine ou de polymère et on fait durcir ce matériau sous cette forme. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'on met en contact le charge liqno-cellulosique rétifiée avec le polymère ou la résine par mélongeaqe, imprégnation ou vaporisation de surface. 3.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on met sous la forme désirée le matériau formé de la charge ligno-cellulosique rétifiée et impréqnée de résine ou de polymère par moulaqe, extrusion, calandrage, passage dans une filière, injection dans un moule ou thermoformaqe. 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on réalise l'opération de mise en forme et/ou de polymérisation en chauffant le mélange à une température inférieure à la température de rétificetion de le matière ligno-cellulosique d'origine. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on réalise l'opération de mise en forme en exerçant une pression sur le mdlan- ge ou sens pression, en présence ou non d'un catalyseur. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu on exécute les opérations successives de pétification, de mise en contact de la charqe ligno-cellulosique rétifiée avec le liant et de mise en forme du matériau en continu dans un réacteur (1) analogue à une extrudeuse à une ou plusieurs vis, subdivisé en trois zones (A,B,C) dans lesquelles s'opèrent successivement les différentes réactions, on soumet la matière ligno-cellulosique d'origine (2) à l'étape de rdtification dans la premier zone (A), on fait ensuite passer la matière lignocellulosique rétifiée de la première zone de rétification (A) dans une deuxième zone tampon (B) dans laquelle on assius- te sa température afin de faciliter son mélange à la température optimale de la résine employée et on ajuste éventuellement la granulométrie de la matière ligno-cellulosiaue par un broyage continu, et on fait passer ensuite la matière liqno-ceJlulosique rétifiée et calibrée dans la troisième zone de mélangeage (C) dans laquelle est introduite la résine (8) servant de liant pt où a lieu le malaxage de la matière ligno-cellulosique rétifiée calibrée avec la résine, le matériau sortant de la troisième zone (C) étant prêt à être extrudé, injecté dans un moule ou passer à travers une filière. 7.- Procédé suivant la revendicstion 6 caractérisé en ce qu'on utilise une partie des gaz dégaqés dans la première zone de rétification (4) pour chauffer la deuxième zone de broyage (B) et la troisième zone de malaxage (C). 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7 caractérisé en ce qu'on recycle les effluents de rétification par un circuit (7) afin de favoriser le maintien d'une atmosphre neutre dans la première zone de rétification (A), d'augmenter le taux d'initiateurs de rétification et d'éviter toute pollution. 9.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on applique un traitement par hyperfréquence à la fois å la matière ligno-cellulosique afin de réaliser la rétification, et à son mélange avec la résine afin d'accélerer le phénomène de polymérisation, ce traitement pouvant être réalisé en enceinte fermée. 10.- Procédé de fabrication d'un matériau aqqloméré à base d'une matière ligno-cellulosique réalisé sous la forme d'un contre-plaqué, d'un lamellé collé ou d'un compo ssnt latté, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de rétification (13) insérée dans la chaîne de fabrication traditionnelle du matériau avant l'opération de collage (16). 11.- Matériau aggloméré à base d'une matière liqnocellulosique obtenu par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10.