Le contreplaqué est composé de trois fines couches de bois ou plus, assemblées par un adhésif. Chaque couche de bois, ou pli, est généralement orientée de manière à ce que son fil soit perpendiculaire à la couche adjacente afin de réduire le retrait et d'améliorer la résistance de la pièce finie. La plupart des contreplaqués sont pressés en grandes feuilles plates utilisées dans la construction. D'autres pièces de contreplaqué peuvent être façonnées en courbes simples ou composées pour la fabrication de meubles, de bateaux et d'avions.
L'utilisation de fines couches de bois comme matériau de construction remonte à environ 1500 av. J.-C., lorsque des artisans égyptiens collèrent de fines pièces d'ébène foncé à l'extérieur d'un cercueil en cèdre découvert dans la tombe du roi Toutânkhamon. Cette technique fut ensuite utilisée par les Grecs et les Romains pour la fabrication de meubles raffinés et d'autres objets décoratifs. Au XVIIe siècle, l'art de décorer les meubles avec de fines pièces de bois devint connu sous le nom de placage, et les pièces elles-mêmes furent appelées placages.
Jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, les placages étaient entièrement découpés à la main. En 1797, l'Anglais Sir Samuel Bentham déposa des brevets pour plusieurs machines de production de placages. Dans ses demandes de brevet, il décrivait le concept de stratification de plusieurs couches de placage avec de la colle pour former une pièce plus épaisse ; il s'agissait de la première description de ce que nous appelons aujourd'hui le contreplaqué.
Malgré cette évolution, il fallut attendre près d'un siècle avant que les placages stratifiés ne trouvent des applications commerciales en dehors de l'industrie du meuble. Vers 1890, les bois stratifiés furent utilisés pour la première fois pour la fabrication de portes. Face à la demande croissante, plusieurs entreprises commencèrent à produire des feuilles de bois stratifié multicouche, non seulement pour les portes, mais aussi pour les wagons, les bus et les avions. Malgré cette utilisation croissante, l'utilisation de « bois collés », comme certains artisans les appelaient ironiquement, généra une image négative du produit. Pour contrer cette image, les fabricants de bois stratifié se réunirent et finirent par adopter le terme « contreplaqué » pour décrire ce nouveau matériau.
En 1928, les premières feuilles de contreplaqué de dimensions standard de 1,2 m sur 2,4 m (4 pi sur 8 pi) ont été introduites aux États-Unis pour servir de matériau de construction. Au cours des décennies suivantes, l'amélioration des adhésifs et l'adoption de nouvelles méthodes de production ont permis d'utiliser le contreplaqué pour une grande variété d'applications. Aujourd'hui, le contreplaqué a remplacé le bois débité dans de nombreux domaines de la construction, et sa fabrication est devenue une industrie mondiale de plusieurs milliards de dollars.
Les couches extérieures du contreplaqué sont appelées respectivement « face » et « dos ». La face est la surface visible, tandis que le dos reste invisible. La couche centrale est appelée « âme ». Dans les contreplaqués à cinq plis ou plus, les couches intermédiaires sont appelées « bandes transversales ».
Le contreplaqué peut être fabriqué à partir de bois durs, de bois tendres ou d'une combinaison des deux. Parmi les bois durs les plus courants, on trouve le frêne, l'érable, l'acajou, le chêne et le teck. Aux États-Unis, le bois tendre le plus couramment utilisé pour la fabrication du contreplaqué est le sapin de Douglas, bien que plusieurs variétés de pin, de cèdre, d'épicéa et de séquoia soient également utilisées.
Le contreplaqué composite est constitué d'une âme en panneaux de particules ou en bois massif assemblés bord à bord. Il est recouvert d'un placage de contreplaqué sur la face et le dos. Il est utilisé pour des feuilles très épaisses.
Le type d'adhésif utilisé pour coller les couches de bois dépend de l'application spécifique du contreplaqué fini. Les feuilles de contreplaqué de résineux destinées à être installées à l'extérieur d'une structure utilisent généralement une résine phénol-formaldéhyde comme adhésif en raison de son excellente solidité et de sa résistance à l'humidité. Les feuilles de contreplaqué de résineux destinées à être installées à l'intérieur d'une structure peuvent utiliser un adhésif à base de protéines sanguines ou de protéines de soja, bien que la plupart des feuilles intérieures de résineux soient désormais fabriquées avec la même résine phénol-formaldéhyde que celle utilisée pour les feuilles extérieures. Le contreplaqué de feuillus utilisé pour les applications intérieures et la fabrication de meubles est généralement fabriqué avec une résine urée-formaldéhyde.
Certaines applications nécessitent des feuilles de contreplaqué recouvertes d'une fine couche de plastique, de métal, de papier ou de tissu imprégné de résine, collée sur la face avant ou arrière (ou les deux) pour conférer à la surface extérieure une résistance accrue à l'humidité et à l'abrasion, ou pour améliorer la tenue de la peinture. Ce type de contreplaqué, appelé contreplaqué superposé, est couramment utilisé dans les secteurs de la construction, des transports et de l'agriculture.
D'autres feuilles de contreplaqué peuvent être recouvertes d'une teinture liquide pour donner aux surfaces un aspect fini, ou peuvent être traitées avec divers produits chimiques pour améliorer la résistance au feu ou à la pourriture du contreplaqué.
Il existe deux grandes catégories de contreplaqué, chacune avec son propre système de classement.
La première classe est celle des contreplaqués de construction et industriels. Les contreplaqués de cette classe sont principalement utilisés pour leur résistance et sont classés selon leur résistance à l'exposition et la qualité du placage utilisé sur la face et le dos. La résistance à l'exposition peut être intérieure ou extérieure, selon le type de colle. Les placages peuvent être de qualité N, A, B, C ou D. La qualité N présente très peu de défauts de surface, tandis que la qualité D peut présenter de nombreux nœuds et fentes. Par exemple, le contreplaqué utilisé pour les sous-planchers d'une maison est classé « Intérieur CD ». Cela signifie qu'il a une face C et un dos D, et que la colle convient à une utilisation dans des endroits protégés. Les plis intérieurs de tous les contreplaqués de construction et industriels sont fabriqués à partir de placage de qualité C ou D, quelle que soit la qualité.
L'autre catégorie de contreplaqué est celle des contreplaqués feuillus et décoratifs. Les contreplaqués de cette catégorie sont principalement utilisés pour leur esthétique et sont classés par ordre décroissant de résistance à l'humidité : Technique (extérieur), Type I (extérieur), Type II (intérieur) et Type III (intérieur). Leurs placages sont pratiquement exempts de défauts.
Tailles
L'épaisseur des feuilles de contreplaqué varie de 1,6 mm à 76 mm. Les épaisseurs les plus courantes se situent entre 6,4 mm et 19 mm. Bien que l'âme, les bandes transversales, la face et le dos d'une feuille de contreplaqué puissent être constitués de placages d'épaisseurs différentes, leur épaisseur doit être équilibrée au centre. Par exemple, la face et le dos doivent être d'épaisseur égale, tout comme les bandes transversales supérieures et inférieures.
Les dimensions les plus courantes des feuilles de contreplaqué utilisées en construction sont de 1,2 m de large sur 2,4 m de long. Les autres largeurs courantes sont de 0,9 m et 1,5 m. Les longueurs varient de 2,4 m à 3,6 m, par incréments de 0,3 m. Des applications spécifiques, comme la construction navale, peuvent nécessiter des feuilles plus grandes.
Les arbres utilisés pour la fabrication du contreplaqué ont généralement un diamètre plus petit que ceux utilisés pour le bois d'œuvre. Dans la plupart des cas, ils ont été plantés et cultivés sur des terrains appartenant à l'entreprise de contreplaqué. Ces terrains sont soigneusement gérés afin de maximiser la croissance des arbres et de minimiser les dommages causés par les insectes ou les incendies.
Voici une séquence typique d’opérations pour transformer des arbres en feuilles de contreplaqué standard de 4 pi sur 8 pi (1,2 m sur 2,4 m) :
Les grumes sont d'abord écorcées, puis débitées en blocs de déroulage. Pour débiter les blocs en bandes de placage, elles sont d'abord trempées, puis déroulées.
1. Les arbres sélectionnés dans une zone sont marqués comme étant prêts à être abattus. L'abattage peut être effectué à l'aide de tronçonneuses à essence ou de grandes cisailles hydrauliques montées à l'avant de véhicules à roues appelés abatteuses. Les branches des arbres abattus sont retirées à l'aide de tronçonneuses.
Les troncs d'arbres élagués, ou grumes, sont traînés jusqu'à une zone de chargement par des véhicules à roues appelés débusqueuses. Les grumes sont coupées à longueur et chargées sur des camions pour être acheminées vers l'usine de contreplaqué, où elles sont empilées en longues piles appelées « plateaux à grumes ».
Au fur et à mesure des besoins, les grumes sont récupérées des plateformes par des chargeurs sur pneus et placées sur un convoyeur à chaîne qui les achemine vers l'écorceuse. Cette machine enlève l'écorce, soit à l'aide de meules à dents acérées, soit par jets d'eau à haute pression, tandis que la grume tourne lentement autour de son axe longitudinal.
Les grumes écorcées sont transportées à l'usine sur un convoyeur à chaîne où une immense scie circulaire les découpe en sections d'environ 2,5 à 2,6 m de long, permettant la fabrication de feuilles standard de 2,4 m de long. Ces sections de grumes sont appelées blocs de déroulage.
Avant de débiter le placage, les blocs de déroulage doivent être chauffés et trempés pour ramollir le bois. Les blocs peuvent être cuits à la vapeur ou immergés dans l'eau chaude. Ce processus dure de 12 à 40 heures, selon le type de bois, le diamètre du bloc et d'autres facteurs.
Les blocs de déroulage chauffés sont ensuite transportés vers le tour de déroulage, où ils sont automatiquement alignés et introduits un par un. Tandis que le tour fait tourner le bloc rapidement autour de son axe longitudinal, une lame de couteau pleine longueur décolle une feuille de placage continue de la surface du bloc en rotation à une vitesse de 90 à 240 m/min. Lorsque le diamètre du bloc est réduit à environ 230 à 305 mm, la pièce de bois restante, appelée noyau de déroulage, est éjectée du tour et un nouveau bloc de déroulage est introduit en place.
La longue feuille de placage sortant du dérouleur peut être traitée immédiatement, stockée dans de longs plateaux à plusieurs niveaux ou enroulée en rouleaux. Dans tous les cas, l'étape suivante consiste à découper le placage en largeurs utilisables, généralement d'environ 1,4 m (4 pi à 6 po), pour la fabrication de feuilles de contreplaqué standard de 1,2 m (4 pi). Parallèlement, des scanners optiques recherchent les sections présentant des défauts inacceptables, qui sont ensuite découpées, laissant des pièces de placage de largeur inférieure à la largeur standard.
Les bandes de placage humides sont enroulées en rouleau, tandis qu'un scanner optique détecte les défauts inacceptables du bois. Une fois séché, le placage est classé et empilé. Des sections sélectionnées sont collées ensemble. Une presse à chaud est utilisée pour sceller le placage en une seule pièce de contreplaqué, qui sera ensuite rognée et poncée avant d'être estampillée de la qualité appropriée.
Les sections de placage sont ensuite triées et empilées selon leur qualité. Cette opération peut être manuelle ou automatique à l'aide de scanners optiques.
Les sections triées sont introduites dans un séchoir pour réduire leur teneur en humidité et leur permettre de se rétracter avant d'être collées. La plupart des usines de contreplaqué utilisent un séchoir mécanique dans lequel les pièces se déplacent en continu dans une chambre chauffée. Dans certains séchoirs, des jets d'air chaud à grande vitesse sont soufflés sur la surface des pièces pour accélérer le processus de séchage.
10. À la sortie du séchoir, les sections de placage sont empilées par qualité. Les sections inférieures sont recouvertes de placage supplémentaire, jointé avec du ruban adhésif ou de la colle, afin de les rendre utilisables dans les couches intérieures où l'apparence et la résistance sont moins importantes.
Les sections de placage qui seront installées transversalement — le noyau en feuilles à trois plis ou les bandes transversales en feuilles à cinq plis — sont coupées en longueurs d'environ 4 pi 3 po (1,3 m).
12 Une fois les sections de placage appropriées assemblées pour une série de contreplaqué donnée, le processus de pose et de collage des pièces commence. Cette opération peut être manuelle ou semi-automatique. Dans le cas le plus simple de feuilles à trois plis, le placage arrière est posé à plat et encollé dans un encolleur, qui applique une couche de colle sur la surface supérieure. Les sections courtes du placage central sont ensuite posées transversalement sur le contreplaqué encollé, puis la feuille entière est repassée dans l'encolleur. Enfin, le placage de face est posé sur le contreplaqué encollé, puis la feuille est empilée avec d'autres feuilles en attente de mise sous presse.
Les feuilles encollées sont chargées dans une presse à chaud à ouvertures multiples. Ces presses peuvent traiter 20 à 40 feuilles à la fois, chaque feuille étant chargée dans une fente distincte. Une fois toutes les feuilles chargées, la presse les comprime sous une pression d'environ 7,6 à 13,8 bars (110 à 200 psi), tout en les chauffant à une température d'environ 109,9 à 157,2 °C (230 à 315 °F). La pression assure un bon contact entre les couches de placage, et la chaleur permet à la colle de durcir correctement pour une résistance maximale. Après 2 à 7 minutes, la presse est ouverte et les feuilles sont déchargées.
Les feuilles brutes passent ensuite dans un jeu de scies, qui les ajustent à leur largeur et longueur finales. Les feuilles de qualité supérieure passent dans une ponceuse à bande de 1,2 m de large, qui ponce la face et le dos. Les feuilles de qualité intermédiaire sont poncées manuellement pour éliminer les aspérités. Certaines feuilles passent dans un jeu de lames de scie circulaire, qui découpent des rainures peu profondes sur la face pour donner au contreplaqué un aspect texturé. Après une inspection finale, les défauts restants sont réparés.
Les feuilles finies sont estampillées d'une marque de qualité qui informe l'acheteur sur l'indice d'exposition, la qualité, le numéro d'usine et d'autres facteurs. Les feuilles de même qualité sont groupées en piles et transportées vers l'entrepôt en attendant leur expédition.
Tout comme pour le bois d'œuvre, il n'existe pas de contreplaqué parfait. Chaque contreplaqué présente un certain nombre de défauts. Le nombre et l'emplacement de ces défauts déterminent la qualité du contreplaqué. Les normes pour les contreplaqués de construction et industriels sont définies par la norme de produit PS1, élaborée par le National Bureau of Standards et l'American Plywood Association. Les normes pour les contreplaqués feuillus et décoratifs sont définies par la norme ANSIIHPMA HP, élaborée par l'American National Standards Institute et la Hardwood Plywood Manufacturers' Association. Ces normes établissent non seulement les systèmes de classement du contreplaqué, mais précisent également les critères de construction, de performance et d'application.
Même si le contreplaqué utilise les arbres de manière relativement efficace (essentiellement en les démontant et en les remontant pour obtenir une configuration plus solide et plus utilisable), son processus de fabrication génère encore des déchets considérables. Dans la plupart des cas, seulement 50 à 75 % du volume utilisable de bois d'un arbre est transformé en contreplaqué. Pour améliorer ce chiffre, plusieurs nouveaux produits sont en cours de développement.
Un nouveau produit est le panneau de particules orientées (PCO). Il est fabriqué en déchiquetant la bille entière en copeaux, plutôt qu'en défaisant le placage et en jetant l'âme. Les copeaux sont mélangés à un adhésif et comprimés en couches, le fil étant orienté dans une seule direction. Ces couches comprimées sont ensuite orientées perpendiculairement les unes par rapport aux autres, comme du contreplaqué, et collées entre elles. Le PCO est aussi résistant que le contreplaqué et légèrement moins cher.
Date de publication : 10 août 2021