Brevet FR2713536A1 — publié le 19950616

PROCEDE DE FABRICATION DE PANNEAUX DE PARTICULES OU DE FIBRES DE BOIS IMPREGNE ET PRODUITS OBTENUS. La présente invention concerne la fabrication d'un panneau mince ou feuil lignocellulosique imprégné pouvant servir notamment de placages de faces de panneaux multiplis contreplaqués filmés en procurant à ceux-ci des caractéristiques de surface élevées tout en économisant les placages de bois déroulé de qualité supérieure utilisés précédemment. Dans la publication de brevet FR-A-2 539 077 on a décrit la fabrication de panneaux minces de ce type par imprégnation, séchage et formage d'un panneau mince dérivé du bois, par exemple de particules ou de fibres de bois, l'imprégnation étant réalisée de préférence par trempage, enduction et pulvérisation pneumatique ou sans air. Lorsqu'il s'agit de fabriquer par ce procédé un panneau de particules léger par exemple de masse volumique inférieure à 650 kg/cm3, et de 2,5 à 3 mm d'épaisseur, un ou plusieurs passages dans une machine à induire ou dans une encolleuse à cylindres est généralement suffisant pour faire pénétrer la résine au coeur du panneau. En revanche, lorsqu'il s'agit de fabriquer des panneaux de masse volumique plus élevé, en particulier de panneaux de fibres de moyenne densité (MDF), par exemple de 800 à 900 kg/m3 de masse volumique, et de 2 à 2,5 mm d'épaisseur, le procédé décrit précédemment n'est pas entièrement satisfaisant, l'imprégnation n'étant pas suffisamment homogène. Or ces panneaux de fibres de moyenne densité que l'on désignera MDF dans la suite de la description sont particulièrement recherchés car ils présentent un ensemble de performances aussi bien physiques que mécaniques supérieures à celle d'un panneau de particules. Ainsi le MDF présente une meilleure homogénéité, une meilleure aptitude à recevoir des finitions soignées grâce à une stabilité de surface, de meilleures caractéristiques mécaniques telles que module d'élasticité, flexion statique, traction, dureté. Cependant, les procédés d'imprégnations connus pour le MDF ne sont pas entièrement satisfaisants, notamment vis-à-vis des caractéristiques de regonflement du MDF. Les panneaux ainsi imprégnés ne peuvent être employés en milieu humide, de même d'ailleurs que les panneaux de particules. En effet, un des critères de classement des contreplaqués extérieurs est la tenue à l'eau bouillante du contreplaqué durant 72 heures, sans perte importante des caractéristiques au cisaillement. Aucun panneau MDF ou de particules ne satisfaisait jusqu'à présent à cette épreuve. Ils étaient soit totalement détruits, soit fortement dégradés. Des essais ont maintenant montré que cette mauvaise tenue des panneaux en milieu humide était notamment dûe à une imprégnation non à coeur du panneau par la résine d'imprégnation appliquée par induction ou trempage, ce qui laisse une zone dégradable par le test à l'eau bouillante; L'invention obvie aux inconvénients cités. Elle propose un nouveau procédé de fabrication de panneaux minces dérivés du bois, en particulier de MDF, procurant des panneaux présentant une très bonne résistance aux intempéries et pouvant être utilisés notamment en tant que placage de face pour panneaux en particulier pour panneaux contreplaqués destinés à être utilisés à l'extérieur. Selon l'invention, on réalise l'imprégnation d'un panneau aggloméré mince de particules ou de fibres par une résine de renforcement après avoir soumis le panneau à un vide préalable. Le procédé utilisant le vide permet de faire pénétrer la résine à coeur du panneau et cela de façon très homogène. Il s'ensuit finalement un panneau imprégné très performant. Le procédé d'imprégnation selon l'invention est particulièrement avantageux pour des épaisseurs de MDF supérieures à 1 mm. Le procédé d'imprégnation utilisant le vide préalable est d'autant avantageux que l'on utilise des panneaux dont l'épaisseur et la densité croissent. Le procédé selon l'invention outre qu'il procure un panneau plus performant présente de nombreux avantages par rapport à une imprégnation par enduction. Il permet d'imprégner de façon homogène, rapidement et à coeur des panneaux d'épaisseur bien supérieure à 1,5 rmn, par exemple des panneaux d'épaisseur de 3 mm et plus dans le cas des MDF. Il permet d'utiliser des résines en solution aqueuse bon marché, du type phénoplaste telle que phénol/formaldéhyde ou aminoplaste, généralement à faible pouvoir mouillant. Il permet d'utiliser des résines de poids moléculaires plus importants présentant une réactivité supérieure. Il autorise une diminution importante des diluants, solvants et agents mouillants très coûteux, et pouvant être en outre néfastes pour l'environnement. De plus il permet de mieux ajuster la teneur en résine du panneau à la valeur désirée, et avec une plage pour cette teneur en imprégnation plus large. Finalement le prix de revient des matières utilisées pour l'imprégnation est fortement diminué. Le vide utilisé dans le procédé selon l'invention est généralement compris entre 20 et 95 % du vide absolu et de préférence il se situe entre 40 et 90 % du vide absolu. Le vide utilisé peut varier selon la viscosité de la résine utilisée et en fonction du taux d'imprégnation désiré. En outre, un vide plus important permet de réduire la durée de l'imprégnation. Selon une forme préférée du procédé selon l'invention en vue d'améliorer encore la qualité de l'imprégnation, on utilise un procédé vide/pression, c'est-à-dire qu'après une mise sous vide préalable du panneau avant l'imprégnation par la résine, on apporte la résine sous pression, cette pression se situe alors généralement de préférence entre 0,1 et 20 bars au-dessus de la pression atmosphérique. Le choix du niveau de la pression comme dans le cas du vide dépend de la viscosité de la résine utilisée et du taux d'imprégnation désiré. Le procédé selon l'invention est avantageusement réalisé en autoclave, ou sur table à vide. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront dans les exemples décrits ci-après. BLE 1 On fabrique des panneaux de fibres (MDF) minces d'environ 2 mm d'épaisseur suivant le procédé classique bien connu de l'homme de métier, à sec, de ce type de matériau. Ces panneaux sont préparés à partir de fibres de bois obtenues par défibrage mécanique du bois. Les panneaux minces sont ensuite délignés au format souhaité et stabilisés jusqu'à refroidissement et homogénéisation de leur humidité interne. Les panneaux minces sont ensuite empilés en disposant entre chacun d'entre eux une grille soit métallique, soit en plastique, évitant le contact étroit des faces des panneaux. On dispose donc, de ce fait, d' une pile de panneaux minces, limités dans leur nombre par la capacité de l'étuve ou de l'autoclave dans lequel la pile va être introduite. L'imprégnation des panneaux est effectuée selon les opérations suivantes - Introduction dans un autoclave d'une pile de panneaux de fibres minces avec grilles intercalaires. - Fermeture de l'autoclave (en s'assurant d'une bonne étanchéité). - Mise sous vide à 90 % du vide absolu. - Remplissage de l'autoclave avec la résine d'imprégnation qui, dans cet exemple, est une résine phénolique diluée à 10 % dans de l'eau en présence d'un agent mouillant et d'un agent de démoulage. - on laisse l'imprégnation s'effectuer durant 25 minutes. - Vidange de l'autoclave et égouttage des panneaux. - Ouverture et extraction de la pile de panneaux imprégnés. - Introduction d'une nouvelle pile dans l'autoclave et recommencement du cycle. Les panneaux ainsi imprégnés avec une résine phénoliue diluée ont absorbé à coeur environ 80 % de résine liquide (80 parties pondérales de résine pour 100 parties pondérales de panneaux), soit pour une résine à 40 % d'extrait sec un pourcentage de résine sèche de 32 %. Les panneaux imprégnés sont ensuite introduits dans un séchoir (type séchoir à placages bois, par exemple) et amenés, après environ 20 minutes à 145-1500C, à une humidité de l'ordre de 2 à 8 %. Après empilage et refroidissement, les panneaux minces imprégnés et séchés sont stabilisés durant 24 heures pour homogénéisation du taux d'humidité. EXEMPLE 2 On opère comme dans l'exemple 1 sauf que après mise sous vide, on opère une mise sous pression de la résine à une valeur de 2 bars durant 15 minutes, par exemple. La mise sous pression permet ici d'accélérer l'opération d'imprégnation. Le taux d'imprégnation est ici également de 32 % en poids de résine sèche. EXEMPTES 3, 4, 5 Les panneaux MDF imprégnés ainsi préparés selon les exemples 1 ou 2 sont utilisés en tant que parements extérieurs de panneaux contreplaqués multiplis de 15 rmn, 18 mm et 21 mm d'épaisseur, respectivement selon les exemples 3, 4, 5. Le panneau de 15 mm d'épaisseur est constitué de - une face MDF imprégnée de 20/10 (de mm), un pli intérieur travers en Pin Maritime (encollé phénolique) de 26/10, un pli intérieur long en Okoumé de 21/10, un pli intérieur en Pin Maritime (encollé phénolique) de 26/10, un pli intérieur long en Okoumé de 21/10, un pli intérieur travers en Pin Maritime (encollé phénolique) de 26/10, une face MDF imprégnée de 20/10. La cuisson du panneau est réalisée à 125-1300C sous une pression de 16 bars et durant 10 minutes. Le panneau de 18 mm d'épaisseur est constitué de une face MDF imprégnée de 20/10, un pli intérieur travers en Pin Maritime de 26/10, un pli intérieur long en Okoumé de 21/10,. un pli intérieur travers en Pin Maritime de 21/10, un pli intérieur long en Okoumé de 21/10, un pli intérieur travers en Pin Maritime de 21/10, un pli intérieur long en Okoumé de 21/10, un pli intérieur travers en Pin Maritime de 26/10, une face MDF imprégnée de 20/10. La cuisson du panneau est réalisée à 125-1300C sous 16 bars et durant 12 minutes. Le panneau de 21 mm d'épaisseur est constitué de une face MDF imprégnée de 20/10, un pli intérieur travers en Pin Maritime de 26/10, un pli intérieur long en Okoumé de 30/10, un pli intérieur travers en Pin Maritime de 26/10, un pli intérieur long en Okoumé de 30/10, un pli intérieur travers en Pin Maritime de 26/10, un pli intérieur long en Okoumé de 30/10, un pli intérieur travers en Pin Maritime de 26/10, une face MDF imprégnée de 20/10. La cuisson du panneau est réalisée à 125-1300C sous 16 bars durant 14 minutes. EXEMPLES COMPARATIFS 1 ET 2 Les panneaux de fibres minces (MDF) de 2 mm d'épaisseur ne sont pas ici imprégnés selon le procédé vide ou vide/pression mais par un procédé d'imprégnation utilisant une enduction par utilisation de machine à cylindre. Après deux passages à saturation, les panneaux contiennent 26 % en poids en résine sèche. EXEMPLES COMPARATIFS 3, 4, 5 On fabrique des panneaux contreplaqués multiplis constitués des mêmes éléments que les panneaux selon les exemples 3, 4 et 5 sauf qu'on remplace dans chaque cas les deux parements extérieurs en MDF obtenus selon l'exemple 1 par deux parements extérieurs en MDF obtenus selon l'exemple comparatif 1, c'est-à-dire obtenus par imprégnation sans utilisation du vide ou du vide et de la pression. Les caractéristiques physiques et mécaniques des panneaux multiplis fabriqués selon les exemples précédents sont les suivantes La résistance au cisaillement des faces imprégnées exprimées en MPa est supérieure à 2 pour les exemples 3, 4 et 5. Cette résistance n'est que de 0,01 pour les exemples tomparatifs 3, 4 et 5. Les plans de collage sont conformes aux exigences de qualification des contreplaqués extérieurs pour les panneaux selon les exemples 3, 4 et 5. Ils ne sont pas conformes pour les panneaux des exemples comparatifs 3, 4 et 5. Alors qu'on observe une très bonne cohésion des faces après les épreuves pour les panneaux selon l'invention, en revanche, on observe une désagrégation au coeur des faces MDF au cours des épreuves. Le module d'élasticité en flexion exprimé en MPa dans le sens transversal de panneau est de 7500, 7200, 7000 respectivement pour les exemples 3, 4 et 5 et de 6700, 6400, 6200 pour les exemples comparatifs 3, 4 et 5. Dans le sens longitudinal du panneau, le module d'élasticité en flexion est de 4500, 4200, 4000 pour les exemples 3, 4 et 5 et de 4000, 3700, 3500 pour les exemples comparatifs 3, 4 et 5. La contrainte de rupture en flexion exprimé en MPa selon le sens transversal du panneau est de 90, 80, 75 pour les panneaux selon les exemples 3, 4 et 5 et de 80, 73 et 68 pour les panneaux selon les exemples comparatifs 3, 4 et 5. Dans le sens longitudinal du panneau, la contrainte est de 45, 42, 42 alors qu'elle n'est que de 40, 36 et 33. Ces exemples montrent les avantages de l'imprégnation selon le procédé vide ou vide/pression. Le procédé permet d'obtenir une meilleure homogénéité du panneau et de meilleures performances mécaniques pour les panneaux multiplis qui utilisent les panneaux MDF selon l'invention. La productivité est améliorée. Le procédé d'imprégnation selon 1 invention peut aussi être utilisé avantageusement pour des panneaux de particules (sciure, résidu, copeau, fragment, etc...), bien qu'un tel panneau soit généralement plus absorbant vis-à-vis d'imprégnation qu'un panneau MDF. REVENDICATIONS 1. Procédé d'imprégnation par une résine de renforcement de panneaux dérivés du bois, et de préférence de panneaux minces du type panneaux de particules ou panneaux de fibres, caractérisé en ce qu'on améliore l'imprégnation des panneaux en les soumettant à un vide préalable avant introduction de la résine de renforcement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique sur la résine d'imprégnation une pression complémentaire pour assurer une meilleure pénétration. 3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le vide ou le vide-pression sont réalisés soit en autoclave, soit sur table à vide. 4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération de vide auquel est soumis le panneau se situe de préférence entre 20 et 95 % du vide absolu et de préférence entre 40 à 90 % du vide absolu. 5. Procédé selon une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la pression sur la résine se situe de préférence entre 0,1 et 20 bars au-dessus de la pression atmosphérique, selon la viscosité de la résine utilisée et en fonction du taux d'imprégnation désiré. 6. Panneau dérivé du bois imprégné, obtenu par le procédé selon une des revendications 1 à 5. 7. Panneau selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un panneau de fibres minces d'épaisseur supérieure à 1 rmn. 8. Panneau multiplis, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un panneau imprégné selon une des revendications 6 ou 7.