Brevet FR2790416A1 — publié le 20000908

PROPRIETES PARTICULIERES EN MATIERE DE STABILITE ET DE RESISTANCE MECANIQUE D'UN ASSEMBLAGE RESULTANT DU COLLAGE A PLAT DE PLUSIEURS FEUILLES CONSTITUEES DE TRES PETITS ELEMENTS DE PLACAGE OBTENUS PAR DEROULAGE L'invention est à situer dans le cadre général du panneau contreplaqué constitué d'un empilage à plat de feuilles de placage généralement en bois déroulé assemblées par collage. Les dimensions de la surface des plis sont réalisées selon deux modes de fabrication: la longueur du panneau est égale à la largeur de la nappe de placage obtenue par déroulage et la largeur du panneau issue par massicotage dans le sens du fil pour obtenir des plis dits sens fil, et, la largeur du panneau est égale à la largeur de la nappe de placage obtenue par déroulage et la longeur du panneau issue par massicotage dans le sens du fil pour obtenir des plis dits sens travers. Le panneau contreplaqué est un empilage alterné de plis sens fil et de plis sens travers avec en général un nombre impair de plis pour avoir le même sens de fil sur les deux plis extérieurs appelés parements, une variante fréquente consiste eni un empilage d'une seule catégorie de plis pour former un panneau dit fil sur fil. Bien que le croisement du fil du bois confère une qualité d'anisotropie, dans la pratique la planéité de ces panneaux n'est pas vérifiée lorsque les conditions d'humidité de l'air varient pour faire apparaître des tendances de gauchissement d'autant plus marquées que l'essence utilisée est forte en densité ( plage de variation de 0,3 à 1,0) et que l'empilage est fil sur fil. Les plis en général continus proviennent de la nappe issue du déroulage d'un billon déterminé (un billon est une partie de la grume) et dans une fabrication moyenne chaque pli qui constitue le panneau contreplaqué provient de plusieurs billons et en général de grumes différentes. Cela est dû essentiellement à la discontinuité dans le procédé de fabrication qui résulte du besoin de plis sens fil et de plis sens travers, à des circuits de récupération de placage dont la surface rectangulaire capable est inférieure à celle du panneau et aussi à des mélanges d'épaisseur et surtout à des opérations de transformation successives, qui, organisées en série font définitivement perdre la possibilité d'empiler les plis en connaissant le billon dont ils sont issus et le positionnement dans la nappe. Le panneau contreplaqué est globalement constitué de plis d'un seul tenant issus de grumes différentes. La dispersion des caractéristiques constatée dans différentes grumes en matière de résistance mécanique est donc présente dans un même panneau. La nappe issue du déroulage débute par la périphérie du billon pour se terminer par le coeur, les caractéristiques mécanmiques sont très variables entre le début et la fin- ce qui indépendamment des raisons précédentes conduit à empliler des plis avec une certaine dispersion des caractéristiques nmécaniques; celle-ci est forte dans les gros arbres ( diamètre > 250 MM au pied) et faible dans les petits arbres. Il faut aussi noter que les défauts sont en première approximation de dimensions proportionnelles au diamètre. Pour compléter la description du panneau contreplaqué les dimensions commerciales sont voisines des standards américains 8"x 4" et 10"x 5" avec pour exemple une conversion en cm égale à 8" = 8x 2,54x 12 = 244 cm. L'épaisseur du panneau va de 2mm à 50 mm avec des plis dont l'épaisseur varie de 8/10 ème de mm à 30/10 ème de mm lorsque les plis sont obtenus par déroulage. Le sens du fild des plis est perpendiculaire à la largueur du panneau -ou à la longueur lorsqu'ils sont dits sens fil ou sens travers. Une lanière A n est un élément du pli ayant la surface d'un parallélogramme dont la longueur est très inférieure ài celle du panneau contreplaqué et une largeur aussi très inférieure à celle dudit panneau et une épaisseur comprise dans la variation d'épaisseur décrite précédemment. Le fil du bois est perpendiculaire à la largeur du parallélogramme et forme un angle caractéristique avec la longueur dudit parallélogramme, cet angle pouvant varier de quelques degrés à 45 degrés. A titre d'exemple non lintitatif les dimensions sont, longueur 50 cm, largeur S cm, épaisseur 15/10 éme de mm et un angle caractéristique de 15 degrés. Un certain nombre de brevets décrivent la fabrication de feuille de placage à partir de petits éléments et en' particulier les brevets USA -- 1,540,999 GB 1,007,061 et FR 9110121 apportant dans l'art la notion de continuité de la nappe et ayant en son temps été présenté par l'auteur de la présente invention. La composition du panneau, l'origine et les caractéristiques des plis selon l'invention est décrite de façon plus détaillée en se reportant aux dessins illustrant: * la figure I est selon un mode schématique en perspective de représentation du panneau selon l'invention, * la figure 2 représente schématiquement en vue de dessus, les étapes clefs dans la succession des opérations conduisant à la composition de l'assemblage selon l'invention. Le panneau schématisé à la figure 1 est la représentation d'un panneau de 5 plis ( Ai à AS) dans lequel chaque pli est constituée de série de lamelles de telle sorte que dans une série, la jonction entre deux lanières (Aln, Aln+l) consécutives "bout à bout" est décalée d'une demi longueur par rapport aux séries contigues BI1; le pli A2 est un déplacement du pli AI résultat d'une translation perpendiculaire à la longueur d'une lanière pour une valeur égale à une demi largeur de lanière et d'une rotation de 180 degrés autour d'un axe perpendiculaire au plan du pli et passant par le point d'intersection des deux diagonales issues des 4 sommets du pli; le pli A3 est dans la même position que AI; les plis A5 et A4 étant dans la même position que Ai et A2. Cette disposition ou toute autre équivalente assure la continuité dans la longueur et la largeur du panneau. Il est à noter que les moyens appropriés utilisés pour la fabrication en continu d'un pli sont tels qu'il y a une liaison souple entre les différentes lamelles ( FR 9110121)et il va de soi que la déformation d'une lamelle se transmet de façon peu importante à celles qui sont "bout à bout et à celles qui sont contigues. Une lamelle quelconque pour un pli donné est liée avec croisement du fil ( liaison réputée rigide par collage avec résine thermo-durcissable) avec le pli immédiatement supérieur (s'il existe) sur le quart de la surface de quatre autres lamelles et avec le pli immédiatement inférieur (s'il existe) sur le quart de la surface de quatre nouvelles lamelles. Lors d'une variation d'humidité la variation dimensionnelle des 8 quart de lamelles est en grande partie bloquée par le croisement des fils réalisé avec le pli donné et la déformation résiduelle peu importante applicable à ladite lamelle quelconque n'a pas d'influence sur les autres lamelles situées dans le plan dudit pli donné. Il résulte donc une propriété particulière de stabilité du panneau par comparaison aux panneaux contreplaqués connus marquée par la non variation de la forme du panneau pour une variation de l'humidité de l'air. La succession des opérations conduisant à la composition de l'assemblage schématisée en vue de dessus dans la figure 2 montre qu'il y a continuité entre le déroulage et la composition du panneau. Le billon I apparaît sous la forme d'un noyau résiduel de déroulage 2 et d'une nappe de placage 3 dont le sens du fil est matérialisé en 4. La nappe de placage 3 est découpée par massicotage en parallélogrammes 5 qui sont empilés en 6 et alignés en 7 selon la longueur pour ensuite être transformé selon des moyens appropriés en une nappe continue 8 donnant un élément découpé 9 qui est retourné en 10 une fois sur deux et qui est introduit après l'élément 11 dans un ensemble d'autres moyens appropriés permettant d'encoller les éléments, de les empiler en faisant une fois sur deux une translation égale à la largeur d'une demi lanière, de diriger l'empilage vers une station de pressage à plat et à chaud. La continuité des opérations présentées ci-dessus permet d'affecter directement un sous ensemble de billons à la fabrication des panneaux contreplaqué; un ensemble de critères allant de l'essence, de la variété, de l'origine des arbres à l'aspect visuel de la section du billon permettent de classer les billons en sous ensembles homogènes en matière de caractéristiques de résistance mécanique, et donc d'obtenir une dispersion des caractéristiques plus centrée que l'utilisation de billons tout venant. Le classement des billons peut résulter d'un test mécanique et se trouve simplifié lorsque le déroulage est fait à partir de petits arbres dont la structure allant de la périphérie au coeur est plus homogène. Il résulte donc une propriété particulière de faible dispersion des valeurs des caractéristiques mécaniques. Pour compléter les caractéristiques mécaniques du panneau obtenu, il faut remarquer que la résistance à la traction selon un axe repéré parallèle au fil est, compte tenu de la lamellisation constituée d'éléments de même épaisseur et de la dispersion des joints, égale en pratique à plus de la moitié de celle observée dans le bois massif sur le mième axe ( pour de mêmes conditions d'humidité) alors que la compression est peu affectée par la présence de joints entre lamelles. La résistance à la traction sens fil dans le bois étant variable de 2,5 à 2 fois celle de la compression il existe pratiquement une même valeur pour la traction et la compression. L'observation est de même nature pour traction et compression selon un axe perpendiculaire au fil mais avec des valeurs globales 4 à 5 fois inférieures à celles obtenues dans le sens du fil. Il existe donc un angle entre la lame du massicot et les broches de la dérouleuse pour lequel les caractéristiques de traction et de compression sur le panneau sont de même valeur dans les deux sens; et par généralisation une valeur de l'angle qui permet de prédire des valeurs mécaniques du panneau dans les deux axes du plan. Il est à noter qu'il suffit de réaliser au minimumw un panneau comprenant deux plis pour mettre en évidence les propriétés particulières selon l'invention. A titre de premier exemple non limitatif les caractéristiques panneau obtenu sont ajustées à un besoin exprimé sous la forme de valeurs. nominales et de sécurité dans une poutre de construction en chêne de longueur 6,5 mètre( de largeur 175 mm, d'épaisseur 63 mm réalisée en chêne déroulé en épaisseur de 15/10 mm à partir de billons de diamètre allant de 10 cm à 25 cm avec un angle entre le fil du bois de deux plis successifs égal à 22,5 degrés. A titre de second exemple non limitatif les caractéristiques panneau obtenu sont ajustées dans une latte de lit en charme de longueur 0,75 mètre, de largeur 75 mm, d'épaisseur 80 mm réalisée en chêne déroulé 16/10 mm à partir de billons de diamètre allant de 10 cm à 25 cm avec un angle entre le fil du bois de deux plis successifs égal à 8 degrés. Les propriétés particulières liées à l'assemblage selon l'invention sont valorisées dans des applications comportant des exigences précises en matière de stabilité et de résistance mécanique comme, * un panneau deux couches servant de séparateur entre deux solides ou deux matières poudreuses, * un panneau deux couches pour revêtement mural, de sol.... * une poutre ( charpente, latte de lit......), * un panneau de contreventement, * une dalle de sous plancher. REVENDICATIONS 1 propriétés particulières en matière de stabilité et de résistance mécanique d'un panneau contreplaqué comportant un empilage résultant de plusieurs feuilles de placage retournées et décalées en général une fois sur deux et constituées d'éléments de bois déroulé ayant la forme d'un parallélogramme dont la longueur est inférieure à la longueur ou la largeur dudit assemblage et dont la largeur résulte de placage obtenu par déroulage et ensuite découlpées en lanières de dimensions uniformes dont la longueur et le sens du fil du bois forment un angle significativement différent de zéro, lesdits éléments étant assemblés par des moyens appropriés. 2 propriété selon la revendication 1 de stabilité de la forme du panneau pour des variations de l'état hygrométrique de l'air. 3 propriété de faible dispersion des caractéristiques mécani ques du panneau résultante de la définition géométrique des feuilles de placage selon la revendication 1 permettant d'associer facilement les plis du panneau à un procédé continu de fabrication placage et de créer une application bijective entre billons et panneaux. 4 propriétés selon les revendications 1 à 3 d'ajustement de la valeur absolue des caractéristiques en fonction de la valeur dudit angle qui est égal au plus à 45 degrés. propriétés selon les revendications I à 3 d'un empilage panneau dont les plis sont décalés une fois sur deux par une translation de sens perpendiculaire à la longueur du parallélogramme égale au plus à la moitié de la largeur d'une lanière. 6 propriétés selon les revendications 1 à 3 apparaissant à partir d'un empilage de deux plis dont l'un est retourné 7 propriétés selon les revendications 1 à 3 dans lesquelles les deux plis milieux d'un panneau comportant un nombre pair de plis sont de même sens et décalés. 8 propriétés selon les revendications 1 à 3 obtenues avec des placages de bois de forte densité.