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Panneau en bois ultraléger à base bio et au cœur de mousse

 

A l’avenir, les fabricants de mobilier privilégieront les matériaux légers et robustes qui permettent de créer des meubles se prêtant aisément au transport et même à l’envoi. L’intérêt croissant suscité par la vente en ligne et les meubles prêts à emporter incite les industriels à développer des composants toujours plus légers.

Description du projet (projet de recherche terminé)

A l’heure actuelle, la plupart des meubles sont réalisés à partir de panneaux en bois d’une densité moyenne pouvant aller jusqu’à 700 kg/m3, ce qui en fait des produits trop lourds pour le marché de demain. Compte tenu de la demande croissante en meubles prêts à emporter et de l’expansion du commerce en ligne, les fabricants cherchent à réduire le poids des panneaux constituant le mobilier. Les chercheuses et chercheurs impliqués dans ce projet souhaitaient donc développer un nouveau procédé peu onéreux de fabrication de panneaux sandwich, composés de deux parements en particules de bois et d’un cœur en mousse. Des travaux scientifiques antérieurs avaient déjà démontré la faisabilité du projet avec des résultats correspondant aux propriétés souhaitées pour le matériau. La production du cœur en mousse en conditions industrielles avait toutefois posé quelques difficultés.

Contexte

Les professionnels du meuble donnent leur préférence aux matériaux allégés qui présentent toute une série d’avantages, pour les fabricants comme pour les clients. Mais le gain de poids ne doit pas se faire au détriment de la résistance des panneaux conventionnels en bois.

Les panneaux de particules sont le matériau phare dans le secteur de la fabrication de meubles. Compte tenu de la demande croissante en meubles prêts à emporter et de la progression constante des ventes en ligne, les chercheurs et les industriels œuvrent depuis longtemps déjà au développement de panneaux plus légers. La maîtrise des procédés de fabrication adéquats pourrait ainsi ouvrir aux entreprises productrices de composants en bois un marché à fort potentiel d’avenir capable de générer une importante création de valeur.

Objectif

L’objectif poursuivi par l’équipe de recherche investie dans ce projet comportait deux volets: premièrement, le développement d’un système de mousse pour panneaux sandwich satisfaisant aux plus hautes exigences écologiques, technologiques et économiques et deuxièmement, l’optimisation de la fabrication des panneaux (selon un procédé en une étape et conforme aux exigences industrielles).

Importance

L’industrie de fabrication de meubles en bois manque pour l’avenir de matériaux permettant la réalisation de produits légers et respectueux des ressources. Dans ce segment, les panneaux biosourcés de faible poids pourraient assurer la compétitivité à long terme du bois et des produits à base de bois et ouvrir de nouvelles perspectives à l’économie du bois à l’échelon européen.

Résultats

Les chercheuses et chercheurs du projet PNR 66 ont mis au point des panneaux de particules ultralégers dont le cœur en mousse composé d’un plastique biosourcé permet de réduire le poids du matériau. Parallèlement, ils ont réussi à maintenir à haut niveau les caractéristiques de résistance du matériau. Le procédé développé par l’équipe de recherche possède le potentiel requis pour une production industrielle.

La conception sandwich garantit un poids réduit: un panneau se compose ainsi d’une couche médiane en mousse et de deux parements similaires à des panneaux de particules. Jusqu’ici, ces trois éléments étaient conçus séparément puis assemblés. Mais ce procédé, qui coûtait relativement cher, ne trouvait de débouchés que sur les marchés de niche.

Les scientifiques ont donc relevé ce grand défi qui consistait à modifier les températures de production des parements et du cœur en mousse de telle sorte que tous les processus puissent être effectués simultanément dans la même plage de températures. Il fallait donc que les conditions d’expansion du cœur en mousse correspondent aux conditions de durcissement des colles employées pour les parements.

Les chercheuses et chercheurs ont, d’une part, mis au point un précurseur de mousse biosourcé et, d’autre part, ajusté le procédé de fabrication des panneaux à ces nouvelles conditions. Ainsi, il devient possible de fabriquer les parements et le cœur en mousse dans les mêmes plages de température.

L’équipe de recherche a ensuite procédé à l’analyse détaillée de l’impact environnemental de ce nouveau matériau bois composite. Celle-ci a révélé que les matières premières employées pour la fabrication de la mousse ainsi que la stratégie envisagée pour la fin du cycle de vie jouaient ici un rôle décisif.

Titre original

A new generation of ultra-light bio-based particleboard produced with an in-line foaming step

Responsables du projet

  • Dr. Heiko Thoemen, Architektur, Holz und Bau, Berner Fachhochschule, Biel
  • Dr. Christopher Plummer, Laboratory of Composite and Polymer Technology, École polytechnique fédérale de Lausanne
  • Prof. Jan-Anders E. Månson, Laboratory of Composite and Polymer Technology, École polytechnique fédérale de Lausanne

 

 

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 Contact

Dr. Heiko Thoemen Architecture, bois et génie civil
Haute école spécialisée bernoise
Solothurnstrasse 102 2504 Biel +41 32 344 03 31 heiko.thoemen@bfh.ch