BE1028217A1

BE1028217A1 - Procédé de fabrication de lames composites

Info

Publication number: BE1028217A1
Application number: BE20205256A
Authority: BE
Inventors: Sébastien Deschampheleire
Original assignee: Bewood
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2021-11-17
Also published as: FR3109330A3; BE1028217A9; DE102021109696A1; FR3109330B3; BE1028217B1

Abstract

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de lames composite comportant un noyau en aluminium extrudé et une enveloppe polymère comportant une charge de poudre de bois de 20 à 40% en poids, ledit procédé comportant (i) la mise à disposition d'un noyau en forme de profilé en aluminium extrudé, (ii) la mise à disposition d'un mélange de poudre de bois et polymère, à un taux d'humidité inférieur à 3%, (iii) l'application d'une colle sur le noyau en aluminium extrudé, (iv) suivie de l'application du mélange de poudre de bois et polymère, à des conditions de température et de pression permettant la fusion et l'adhérence des couches respectives à leur substrat, (v) le ponçage de la surface du produit composite obtenu afin de luui conférer un aspect de bois naturel.

Description

Procédé de fabrication de lames composites La présente invention est relative à un procédé de fabrication de lames composites, notamment de lames comportant un noyau constitué par un profilé en aluminium

[0001] extrudé et une enveloppe polymère comportant une charge de poudre de bois. Elle concerne plus particulièrement la fabrication de lames composites présentant un aspect extérieur similaire au bois.

[0002] L’architecture moderne fait de plus en plus appel au bois comme matériau de bardage et de revêtement de sol, comme des terrasses ou allées ou autres sols. Le bois plaît par ses teintes chaleureuses et son origine naturelle durable. Toutefois, le bois présente l’inconvénient de se putréfier, notamment en présence d’humidité. Cette caractéristique le rend moins intéressant dans certaines applications puisque cela exige des entretiens réguliers et/ou sa durée de vie est sérieusement limitée.

[0003] On a, par conséquent, tenté de produire des lames de revêtement de sol ou de bardage synthétique. Ces produits ne confèrent toutefois pas le même aspect chaleureux que le bois aux bâtiments qui y font appel et, en général, vieillissent mal.

[0004] On connaît aussi des lames de bardage et/ou de revêtement de sols comportant un noyau profilé métallique et une enveloppe en matériau synthétique, notamment un matériau imitant le bois. L’enveloppe peut consister par exemple en une feuille plastique imprimée. Ce type de produit vieillit mal car la feuille se décolle et se désagrège au fil du temps ; par ailleurs, les motifs imprimés résistent mal aux effets des rayons UV et le produit ne convient pas pour le revêtement de sols, notamment extérieurs. On a aussi appliqué de diverses manières une enveloppe polymère sur le noyau métallique, et on a même chargé le polymère avec des particules de bois.

[0005] Malgré tous ces efforts, il y a toujours un besoin pour un procédé de fabrication de lames de bardage ou de revêtement de sols, notamment de sols extérieurs, comme des terrasses ou des allées ou autres sols, qui offrent un bel aspect imitant le bois naturel et qui résistent bien aux conditions d’exposition à l’extérieur, comme les intempéries, les variations de température, d’humidité, les effets des rayons UV, ainsi qu’à l’usure dans le cas d’un revêtement de sol.

[0006] La présente invention concerne donc un procédé pour la fabrication d’une lame composite comportant un noyau en forme de profilé en aluminium extrudé et une enveloppe polymère comportant une charge de poudre de bois allant de 20 à 40% en poids, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - mise à disposition d’un noyau en forme de profilé en aluminium extrudé, - mise à disposition d’un mélange de poudre de bois et polymère, ledit mélange ayant un taux d’humidité inférieur à 3%, de préférence inférieur à 2,5 %, tout particulièrement inférieur à 2 %, ou inférieure à 1%, - application d’une colle sur le noyau en aluminium extrudé, suivie de l’application du mélange de poudre de bois et polymère à des conditions de température et de pression permettant la fusion et l’adhérence des couches respectives à leur substrat, - traitement de surface du produit composite obtenu afin de lui conférer un aspect de bois naturel.

[0007] Selon une forme d’exécution avantageuse de l’invention, le noyau en aluminium extrudé consiste en de l’aluminium recyclé. On utilise avantageusement de l’aluminium recyclé à raison d’au moins 80% en poids. De préférence, l’aluminium est anodisé, tout particulièrement non colmaté de manière à accroître l’adhérence de la colle sur le métal.

[0008] Afin d’encore améliorer cette adhérence, on peut augmenter la surface de contact entre la colle et le métal en prévoyant des stries sur la surface extérieure du profilé en aluminium extrudé.

[0009] En vue de conférer un aspect particulièrement ressemblant au bois naturel, tant de par sa teinte que de par son aspect de surface, on prévoit une charge de particules de bois assez élevée allant de 20 à 40 % en poids de la composition polymère et on utilise de la poudre de bois présentant une granulométrie inférieure à 500 ‘yum, de préférence inférieure à 400 um, ou inférieure à 300 um, tout particulièrement inférieure à 200 um. Le procédé fait également appel à une étape de traitement de surface qui consiste en un ponçage, de préférence à l’aide de bandes abrasives, de préférence un ponçage en deux étapes avec d’abord un ponçage assez grossier suivi d’un ponçage plus fin, éventuellement moyennant un mouvement d’oscillation, de préférence longitudinal.

[0010] Le bois est avantageusement issu d’essences à croissance rapide et de parcelles cultivées et gérées de manière durable. Le bois est déchiqueté ou broyé, séché et reduit en poudre. Les paries moins nobles des grumes conviennent bien pour ce type d’application.

[0011] Selon l’invention, la composition de colle consiste avantageusement en une colle à base de polyéthylène.

Avantageusement, la colle consiste à plus de 90% de polyéthylène et à raison d’environ 10 % d’agents de couplage connus en soi. Le point de liquéfaction de la composition de colle se situe entre 124-134°C. Sa densité est supérieure à 900 kg/m, de préférence supérieure à 930 kg/m°.

[0012] Il est important que la poudre de bois utilisée comme charge dans le polymère de revêtement du noyau soit séchée, et ce notamment à un taux d’humidité inférieur à 3% au stade du mélange avec le polymère, de préférence inférieur à 2,5%, tout particulièrement inférieur à 2%, ou même inférieur à 1%. Le polymère consiste avantageusement en une polyoléfine, de préférence du polypropylène, ou du PVC. Le mélange poudre de bois/polymère présente avantageusement un taux d’humidité inférieur à 1 %. Ledit mélange peut, bien entendu, encore comporter des pigments, un agent de stabilisation aux rayons UV et/ou d’autres additifs généralement ajoutés aux mélanges de polymères destinés à un usage extérieur sollicité.

[0013] De préférence, la colle et le mélange de polymère et poudre de bois sont appliqués par extrusion sur le noyau en aluminium. Avantageusement, l’application par extrusion de la colle sur le noyau en aluminium est immédiatement suivie par l’application par extrusion du mélange composite de poudre de bois et polymère. Il en résulte une bonne adhérence entre la colle et le polymère chargé qui sont à la même température ou des températures proches l’une de l’autre. Par ailleurs, cette façon de procéder permet d’éviter ou du moins de réduire à un minimum l’exposition à l’air ambiant de la couche de colle avant que le polymère ne soit appliqué.

> BE2020/5256

[0014] L’extrusion de la colle s’effectue avantageusement à une température comprise entre 150 et 250 °C, de préférence entre 160 et 240 °C, notamment entre 170 et 230 °C, tout particulièrement entre 180 et 220 °C. La pression dans le cylindre d’extrusion est avantageusement comprise entre 10 et 60 bars, de préférence entre 15 et 50 bars, plus particulièrement entre 20 et 45 bars.

[0015] De façon similaire, le polymère chargé de poudre de bois est extrudé à une température comprise entre 130 et 240 °C, de préférence entre 140 et 230 °C, plus particulièrement entre 150 et 210 °C. La pression dans le cylindre d’extrusion est avantageusement comprise entre 10 et 60 bars, de préférence entre 15 et 50 bars, plus particulièrement entre 20 et 15 bars.

[0016] Pour des raisons pratiques, on peut prévoir une étape de préchauffage du polymère chargé de particules de bois, en amont de l’extrudeuse, notamment à une température comprise entre 30 et 100 °C, de préférence entre 35 et 90 °C, plus particulièrement entre 40 et 80 °C.

[0017] Afin d’obtenir une bonne adhérence entre la couche de colle et le noyau en aluminium, on peut préchauffer le noyau en aluminium extrudé à une température de contact comprise entre 75 et 160 °C, de préférence entre 80 et 150 °C, plus particulièrement entre 90 et 140 °C.

[0018] Une fois la colle et le polymère chargé de poudre de bois appliqués sur le noyau en aluminium extrudé, on permet le refroidissement du produit obtenu. On peut encore prévoir une étape de sciage pour la mise à longueur voulue des profilés composites obtenus.

[0019] Ensuite, on applique un traitement de surface du produit composite, plus particulièrement un poncage. L’étape de ponçage s’effectue avantageusement à l’aide de bandes abrasives. Avantageusement, le ponçage peut être effectué en deux étapes, à savoir un premier ponçage assez grossier suivi d’un ponçage plus fin. De préférence, le mouvement relatif entre la bande abrasive consiste en un mouvement longitudinal combiné avec un mouvement d’oscillation longitudinal.

[0020] Le procédé de l’invention permet d’obtenir un produit de qualité qui imite très bien le bois naturel. IL résiste bien aux intempéries et montre une bonne résistance au vieillissement.

[0021] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description d’un exemple qui suit, à l’appui de la figure 1 qui est une vue schématique d’une installation de fabrication qui met en œuvre le procédé de l’invention.

[0022] Comme décrit ci-dessus, l’objet de l’invention est de fournir un procédé de fabrication de lames composites imitant des lames en bois, comportant un noyau en aluminium extrudé et une enveloppe polymère comportant une charge de poudre de bois. La description qui suit s’appuie sur une représentation schématique d’une installation de production de lames de bardage en claire voie de 40x50 mm, 100x50 mm et 145x30 mm et d’une lame de terrasse de 145x30 mm.

[0023] L’installation 1 comporte des moyens de transport 3 d’un profilé en aluminium extrudé 5 qui sert de substrat à une couche de polymère composite. L’installation comporte une trémie de stockage de granules 7 qui seront portées à température de fusion pour former une colle fluide à appliquer par extrusion sur le profilé 5. Elle comporte encore une trémie de stockage de granules de polypropylène 9 qui seront portées à température de fusion pour former un mélange composite fluide à appliquer par extrusion sur le profilé 5 encollé. Elle comporte aussi une trémie de stockage de poudre de bois 11. La trémie 11 est reliée à un mélangeur 13, par ailleurs alimenté par la trémie de granules de polypropylène 9 afin de préparer le mélange polymère composite qui après fusion est appliqué par extrusion sur le profilé composite 5.

[0024] Les granules de colle sont transmises de la trémie 7 vers une extrudeuse à vis 21 qui porte les granules de colle à température de fusion afin de former une colle fluide qui est poussée au travers d’une tête d’extrudeuse 23 elle-même traversée par le profilé en aluminium 5, tout en recouvrant ledit profilé 5 d’une couche d’épaisseur de moins de 1 mm de colle.

[0025] Les granules de polypropylène de la trémie 9 et la poudre de bois de la trémie 11 sont transférées dans le mélangeur 13 qui alimente une extrudeuse à vis 25 forme une matière composite fluide qui est à son tour poussée au travers d’une tête d’extrudeuse 27, agencée immédiatement en aval de la tête d’extrudeuse 23 et traversée par le profilé 5, tout en recouvrant ledit profilé 5 d’une couche d’épaisseur de 1 à 1,5 mm de matière composite.

[0026] L’installation comporte encore une zone de refroidissement 31 et une scie 33. Elle comporte aussi encore un dispositif de ponçage 35. Celui-ci comporte un moyen de poncage, par exemple un cylindre, à bande abrasive assez grossière 37, de l’ordre de grain 24, suivi d’un moyen de ponçage, par exemple un cylindre, à bande abrasive plus fine 39, de l’ordre de grain 36 à 60. Les bandes abrasives 37 et 39 effectuent leur mouvement abrasif selon la direction longitudinale du profilé composite. Le moyen de ponçage 39 peut encore effectuer un mouvement oscillatoire longitudinal. Cette façon de procéder permet de réduire la température de contact entre la bande abrasive et le bois composite. De ce fait, les particules issues du poncage restent à une température inférieure à la température d’agglomération. Elles sont aspirées puis réintroduites dans le cycle de production.

Le mouvement oscillatoire permet également d’obtenir une finesse de ponçage spécifique composé de griffures disruptives.

[0027] Selon l’invention, on fournit un profilé en aluminium extrudé 5 de dimensions voulues, anodisé mais non colmaté afin d’accroître l’adhérence de la couche polymère sur les surfaces du profilé en aluminium. De préférence, les surfaces du profilé en aluminium extrudé sont striées dans le sens longitudinal afin d’encore augmenter la surface de contact et donc l’adhérence de la couche polymère. Le profilé 5 est poussé au travers d’une tête d’extrudeuse 23 dans laquelle il est recouvert d’une couche de colle en fusion. Il traverse ensuite immédiatement une deuxième tête d’extrusion 27 dans laquelle il est recouvert d’un matériau composite en fusion (polypropylène-poudre de bois). Le profilé composite ainsi obtenu traverse ensuite une zone de refroidissement 31. Ensuite, il est poncé dans un dispositif de poncage 35 et scié à longueur moyennant une scie 33. Afin de préserver l’environnement, les chutes et/ou poussières de ponçage sont avantageusement recyclées dans la préparation du polymère composite, notamment dans le mélangeur 13.

[0028] La composition de colle est préparée à partir de granules de polyéthylène qui sont portés à température de fusion de l’ordre de 180-220 °C dans une extrudeuse à vis 21 qui mélange la colle en fusion à une pression de l’ordre de 30 bars et l’applique à l’état fluide moyennant la tête d’extrudeuse 23 sur le profilé 5.

[0029] Le polymère composite est préparé à partir de granules de polypropylène et de poudre de bois dans un mélangeur 13 et ensuite dans une extrudeuse à vis 25 qui porte le mélange à température de fusion de l’ordre de 150 à 210 °C et mélange intensément les composants du polymère composite à une pression de l’ordre de 20 à 60 bars et l’applique à l’état fluide moyennant la tête d’extrudeuse 27 sur le profilé encollé selon une épaisseur de 2 à 3 mn.

[0030] Le profilé traverse avantageusement une zone de préchauffage 41 en amont des têtes d’extrudeuse 23,27, qui chauffe le substrat à une température comprise entre 90 et 140 °C.

[0031] Le mélange polypropylène-poudre de bois peut avantageusement être préchauffé à une température de l’ordre de 40 à 80 °C, notamment dans le mélangeur 13, en amont de l’extrudeuse 25. Cet agencement permet d’obtenir un bon malaxage des composants tout en maintenant la longueur de la vis de l’extrudeuse dans des limites raisonnables.

[0032] La lame de bardage obtenue présente un aspect esthétique très proche du bois naturel et offre une bonne résistance aux intempéries ainsi qu’au vieillissement. Il a obtenu le classement D-s2,d1 selon la norme EN 13501-1 de

2018.

Claims

Revendications BE2020/5256

1. Procédé pour la fabrication d’une lame composite comportant un noyau en forme de profilé en aluminium extrudé et une enveloppe polymère comportant une charge de poudre de bois de 20 à 40 % en poids, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - mise à disposition d’un noyau en forme de profilé en aluminium extrudé, - mise à disposition d’un mélange de poudre de bois et polymère, ledit mélange ayant un taux d'humidité inférieur à 3%, de préférence inférieur à 2,5 %, tout particulièrement inférieur à 2 %, ou inférieure à 1%, - application d'une colle sur le noyau en aluminium extrudé, suivie de l’application du mélange de poudre de bois et polymère à des conditions de température et de pression permettant la fusion et l’adhérence des couches respectives à leur substrat, - traitement de surface du produit composite obtenu afin de lui conférer un aspect de bois naturel.

2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le noyau en aluminium extrudé consiste en de l'aluminium recyclé.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le noyau en aluminium extrudé consiste en de l'aluminium anodisé, de préférence non colmaté, de préférence à surfaces striées.

4. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la poudre de bois du mélange de poudre de bois et de polymère présente une granulométrie inférieure à 500 um, de préférence inférieure à 400 um, ou inférieure à 300 um, tout particulièrement inférieure à 200 um.

5. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le polymère du mélange de poudre de bois et de polymère consiste en du polypropylène ou du PVC.

6. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le mélange de poudre de bois et de polymère comporte des pigments et éventuellement un agent de stabilisation aux rayons UV.

7. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la colle consiste en uné colle à base de polyéthylène.

8. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la colle et le mélange de poudre de bois et de polymère sont appliqué par extrusion sur le substrat.

9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la pression dans les extrudeuse est comprise entre 10 et 60 bars, de préférence entre 15 et 50 bars, plus . particulièrement entre 20 et 45 bars.

10. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la température de la colle à la sortie de l’extrudeuse est comprise entre 150 et 250 °C, avantageusement entre 160 et 240 °C, de préférence entre 170 et 230 °C, plus particulièrement entre 180 et 220°C.

11. Procédé selon l‘une des revendications précédentes dans lequel la température du mélange de poudre de bois et polymère à la sortie de l’extrudeuse est comprise entre 130 et 240 °C, avantageusement entre 140 et 230 °C, de préférence entre 150 et 210 °C.

12. Procédé selon l’une des revendications précédentes comportant une étape de préchauffage du mélange de poudre de bois et polymère, de préférence à une température comprise entre 30 et 100 °C, de préférence entre 35 et 90 °C, plus particulièrement entre 40 et 80 °C.

_ 13. Procédé selon l’une des revendications précédentes comportant une étape de préchauffage du noyau en aluminium extrudé à une température de contact comprise entre 75 et 160 °C, de préférence entre 80 et 150 °C, plus particulièrement entre 90 et 140 °C,

14. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel application de la colle sur le noyau en aluminium extrudé est immédiatement suivie de application du mélange de poudre de bois et polymère.

15. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le traitement de surface du produit composite obtenu consiste en un ponçage, de préférence à l’aide de bandes abrasives, de préférence un ponçage en deux étapes avec d’abord un ponçage assez grossier suivi d’un ponçage plus fin, éventuellement moyennant un mouvement d’oscillation, de préférence longitudinal.