Academic literature on the topic 'Panneaux de fibres – Industrie'

L’étude porte sur les effets de l’ajout de nano-wollastonite (NW) et de résidus de palmier-dattier sur les propriétés physiques et mécaniques de panneaux de fibres à densité moyenne. Des résines d’urée-formaldéhyde (UF) et d’isocyanate (IC) ont été utilisées à 10 % et 5 %, respectivement, du poids sec du matériau pour produire les panneaux. NW à granulométrie < 100 nm a été utilisé à 5 et 10 % du poids sec des résines, mélangé et pulvérisé sur le matériau avant formation du tapis de fibres. Les résultats ont été ensuite comparés à ceux pour les panneaux sans NW. Ils indiquent clairement une moindre absorption d’humidité et un moindre gonflement en épaisseur pour les panneaux produits avec ajout de résine IC. L’ajout de résidus de palmier-dattier a augmenté significativement les valeurs IB des panneaux produits avec les deux résines, UF et IC. L’ajout de NW a réduit les propriétés mécaniques des panneaux produits avec la résine UF, et amélioré celles des panneaux produits avec la résine IC. En conclusion, les résidus de palmier-dattier peuvent être considérés comme matière première potentielle pour la production de panneaux de fibres à moyenne densité en utilisant les deux résines, UF et IC. D’autre part, l’ajout de NW est recommandé pour la production de panneaux composites avec 10 % de résidus de palmier pour compenser en partie leur moindre résistance mécanique.

Le travail présenté est destiné pour étudier le comportement mécanique de la liaison porte-caisson à travers des charnières invisible à encastrer pour assurer la rotation de la porte durant son ouverture et fermeture. Dans le monde de l’industrie du meuble on confronte toujours la fabrication des portes des placards dont il faut sélectionner le type et le nombre des charnières. L’étude consiste à réaliser une analyse analytique sur un cas spécifique dont on a utilisé des panneaux en fibres à densité moyenne ou MDF (medium density fiber board) et des charnières invisibles à encastrer cette étude a été suivie par une étude numérique avec un modèle des éléments finis.

The design of machine tools strongly depends on the materials chosen. Increasing requirements on machine tools require the joint optimization of material and design and thus also drive the development of new materials in this field. Digital technologies finally creating a digital shadow of the machine in development also enable the required co-development taking into consideration dynamic, thermal and long term influences and behavior, enabling state and health monitoring to increase the performance of the machine tool to the maximum possible. The choice of material for the different components of machine tools is today even more difficult than ever. The recent review paper by Möhring et al. [1] sheds light on the vast field of properties and decision opportunities of combining materials at hand with design features. In former times, cast iron was the predominant material for machine bodies and has left its footprints on the design of machine tool bodies lasting still up to now. Because massive machine bodies have been the wealth of good properties, high accuracy, stiffness, good material damping properties have been attributed to cast iron design, then with increasing strength requirements higher strength cast irons came into fashion having much less material damping and finally lead to welded frames. Today requirements of dynamics and thermal behavior change the scene again. The goal is to achieve high productivity with high accuracy, which typically is a contradiction. But increasing dynamics requires distinguishing between moving bodies and their non-moving counterparts, and opens the floor for multimaterial design. For moving parts, which have to move with high dynamics meaning, high speed, high acceleration, high jerk, light weight design prevailed with the utilization of standard materials. Because manufacturability plays a major role, the bionic structures have to be degraded to thin walled rib structures as demonstrated in Fig. 1, while in future additive manufacturing will remove that restriction and enable some real bionic structures. Furthermore material choice has a huge impact on inertia savings which opens the door for CFRP, which becomes especially interesting, when the anisotropy of this material is exploited as shown in Fig. 2. From the manufacturability truss structures then result shown in Fig. 3. For the nonmoving elements, the base body, cast iron, welded steel, polymer cast, and concrete are typical materials chosen. Also aluminium structures are discussed despite the fact that aluminium has only one third of the stiffness of steel, but it offers much better thermal conductivity equalizing temperature differences faster and thus reduces the warp of the structure, which typically causes larger errors than an isotropic thermal expansion. For the choice of materials no generalizable guideline exists. The question which material is the better choice is not answerable in generality, because design follows material, which means that a sound comparison requires completely new design approaches for the different materials, where the difference between metal and polymer concrete or CFRP is really large, offering different potentials. As an example, a design of a fast moving bridge of a gantry machine might be considered. The guiding of a support on this bridge with roller guidings imposes severe problems to the design due to the material mix and different thermal expansion coefficients. Thus the choice of CFRP for the bridge necessarily must be followed up by a decision of the guiding principle, where in this case aerostatic bearings were considered as the most promising possibility. Also the potentials for function integration into the material are of major interest for the material choice, as this is easily possible for low temperature castings like for mineral cast, CFRP, or concrete. This integration of functionalities actually is a fairly new approach and relates again the machine body design to inspiration from biology, as for instance trees or leaves are from the point of view of materials weaker than our technical materials, but have a fine integration of functionalities as transmittance of information and nourriture. Sensor integration opens the field for “feeling machines” also inspired from biology, which enables the machine to detect its embedding environment and react accordingly. Cheap and miniaturized sensors are on the other side the developments that enable this approach of machine design. In the age of compensation, Industrie 4.0 and biological transformation, this functional integration will have a huge impact on material choice. Also in terms of thermal issues in machine tools, the material choice plays a major role, as thermal elongation is a physical property which is influenced by material choice. A much larger influence comes from design as indicated already above. With growing importance of compensation besides sensor integration, especially the thermal linearity and reproducibility are of crucial importance, which makes multi material design a non-trivial design task. The discussion on the superiority of thermally fast reacting machines or thermally slow reacting machines has not come to an end yet. Problematic are machines composed of components that react fast and those that react slow. A major step in that direction is the discovery of thermal resonances in [5], which shows that temperature change frequencies can depending on the machine design lead to higher or lower thermal displacements of the TCP and therefore need to be taken into account in the design phase and are significantly influenced by the choice of materials. Restrictions and influences are also coming from the process a machine tool has to enable. The material choice must take into account the influence of different media as for instance the metal working fluids as well as the debris like hot chips etc. The aforementioned discussion is mainly a discussion of main structural parts of machine tools. It must be pointed out that a machine tool is more than the sum of its structural elements, as also covers, which typically get forgotten in all academic discussion of behaviors of machine tools, but are significant for the influence of the environment on the machine tool. Also here the material choice plays a major role. Finally material choice to a large extent decides on the costs of a machine tool, but due to the huge amount of influence factors a sound fact based decision requires a nearly full design elaboration of various material choices and the summation of costs at the end of this process. This special issue with its various individual papers elucidates different aspects of the influence of materials on the design of machine tools without being capable of offering clear rules for material choice. ===danraku===1) Isolating material to exclude environmental influences on machine tools is proposed. ===danraku===2) A new guiding system with rollers and sliding guidings is proposed and the different materials for the sliding part are investigated. ===danraku===3) Gears from bamboo fibres are proposed and the manufacturability as well as their performance are discussed. The gears offer great advantages from the environmental point of view. ===danraku===4) CFRP for spindle shafts is evaluated and CFRP spindles are compared with steel spindles within the same geometric boundary conditions. The performance increase in compliance and thermal stability is significant. ===danraku===5) A topological optimization of a grinding machine tool structure is presented and showed drastically increased performance. The difficulty to transfer it to a mass producible machine tool structure is pointed out. ===danraku===6) A design of a CFRP ram for a high speed stamping press is presented and testing procedures to ensure the ability of the ram to withstand billions of impacts are designed and carried out. ===danraku===7) CFRP can beneficially applied for the cutting tool structure and besides enhancing dynamics in terms of mass and damping the material also is a valuable basis for smart tools. There are good arguments for each of the materials, which cover the whole scope of machine tool functionality: manufacturability, stiffness, strength, specific mass, thermal properties, function integrability, reproducibility, availability, environmental friendliness, and costs.

Selon le Règlement sur les matières dangereuses du Gouvernement du Québec, les résidus de bois encollés de résine sont susceptibles d’être des matières dangereuses résiduelles toxiques, car ils contiennent du formaldéhyde. La gestion des résidus toxiques est problématique pour l’industrie de la seconde transformation du panneau, car il pourrait s’avérer que la majorité des usines ne disposent pas de chaudière de combustion d’une puissance assez élevée pour brûler leurs résidus de panneaux en conformité avec les exigences gouvernementales. La récupération de ces résidus pourrait être envisageable, mais une connaissance plus approfondie de la nature de ceux-ci est essentielle pour être en mesure d’envisager cette option. L’objectif de cette étude est de caractériser les résidus provenant de l’industrie québécoise de la seconde transformation des panneaux de particules et de fibres de bois dans le but d’éclairer le choix des options de récupération, d’utilisation ou de disposition de ces résidus. Une enquête réalisée auprès des industriels de seconde transformation du panneau a permis de dresser un portrait des résidus générés. Un questionnaire a été transmis par la poste à un échantillon d’usines de chaque secteur industriel. L’utilisation d’une méthode en cinq points de contact a mené à l’obtention d’un taux de réponse de 32%. Une quantification des résidus a été réalisée dans le but final d’extrapoler les résultats à l’ensemble de l’industrie québécoise. L’analyse des résultats a permis de dresser un portrait des résidus de panneaux quant à la gestion, la disposition et la contamination de ceux-ci. L’enfouissement est le mode de disposition le plus répandu et les entreprises de petite taille ont plus tendance à faire appel à cette pratique. La gestion des résidus de panneaux est problématique chez 30% des industriels et certains d’entre eux ont déjà tenté de trouver de meilleurs débouchés que ceux dont ils disposent actuellement.
According to Québec’s Règlement sur les matières dangereuses, wood residues containing resin are likely to be toxic residual dangerous matters because of their formaldehyde content. The management of these residues is problematic for the secondary board manufacturers because the majority might not operate a combustion boiler with high enough power to burn board residues in conformity with regulatory requirements. The recovery of these residues could be possible, but no decision can be taken without knowing the nature of the residues. The objective of this study is to characterize the residues coming from the secondary board manufacturers in the province of Québec in order to find opportunities for recuperating, recycling or disposing of these residues. A survey of secondary board processing plants has been conducted to draw a picture of the disposal of residues. A mail questionnaire was sent to a sample of plants within each industrial sector. The five points of contact method was applied, yielding a response rate of 32%. A quantification of the residues was made and the data was used to extrapolate the results to the whole of Québec industry. A segmentation of the results according to the size of the plant or to the industrial sector was made and significant differences were found between classes regarding the management, the use and the contamination of the residues. The majority of secondary board manufacturers send their board residues to landfill sites. This is the case of most small size mills. The survey indicates that 30 percent of the mills have experienced serious problem in managing these residues and they have already tried to find a better solution to dispose of them.

L'industrie des bois composites, dont le besoin en fibres est grandissant, trouve de plus en plus de difficultés à s'approvisionner. Trouver de nouvelles sources de fibres est donc très important pour la bonne gestion des forêts et la santé de ce secteur économique. L'objectif de ce projet de recherche est de montrer en quoi le peuplier hybride et les boues papetières constituent une voie exploratoire intéressante en réponse à ce problème. Une trentaine de panneaux de fibres de moyenne densité (MDF) ont été fabriqués avec 12% de résine urée-formaldéhyde et différentes proportions de fibres de peuplier hybride et de fibres de boues primaires issues des procédés papetiers kraft et thermomé- canique. Ces panneaux ont alors été soumis, selon la norme ASTM D-1037, à des essais de cohésion interne, de modules d'élasticité et de rupture, de gonflement en épaisseur et de dilatation linéaire. Les profils de densité et les émissions de formaldéhyde ont également été mesurés. Les résultats montrent que le peuplier hybride satisfait très bien aux exigences de l'industrie des bois composites. Ils montrent également qu'une quantité non négligeable de fibres recyclées, soit 25% de boue kraft ou de boue thermomécanique, peut être incorporée à ces panneaux tout en respectant le plus haut grade de la norme ANSI A208.2-2009. Les boues thermomécaniques obtiennent globalement de meilleurs résultats que les boues kraft, probablement à cause de la présence de cendres dans ces dernières. Avec le plus bas grade de la norme ANSI A208.2-2009, la quantité de boue thermomécanique peut même atteindre les 75%. Les essais les plus affectés par la pré- sence de boue dans les panneaux sont la cohésion interne, la dilatation linéaire et les émissions de formaldéhyde. Pour assurer l'avenir des boues dans les composites, les recherches futures devront démontrer qu'il est possible de s'affranchir du formaldéhyde.
The wood composites industry has more and more difficulties to find raw materials. The aim of this project is to show that hybrid poplar and paper mill sludge are both sustainable fiber ressources. Thirty medium-density fiberboard panels (MDF) were produced with 12% of ureaformaldehyde resin and various ratios of hybrid poplar fibers and primary paper mill sludge from kraft and thermomechanical processes. According to the ASTM D-1037 standard method, the evaluated properties were modulus of elasticity, modulus of rupture, internal bond strength, thickness swell and linear expansion. Panel density and formaldehyde emission were also measured. The results show that MDF made from hybrid poplar fully satisfies the industrial quality requirements. Panels with 25% of kraft or thermomechanical sludge meet the ANSI A208.2-2002 MDF standard for the highest grade. Overall, kraft sludge give inferior performances than thermomechanical sludge, probably due to their high ash content. For the lowest grade of ANSI A208.2-2002 MDF standard, it is possible to increase the amount of thermomechanical sludge to 75%. Sludge plays a significant role in MDF panel properties, particularly for internal bond strength, linear expansion and formaldehyde emission. In the future, research efforts should demonstrate that formaldehyde-free composites are compatible with paper mill sludge.

Ce travail concerne l'etude du comportement mecano-physique et de l'aptitude au cintrage des panneaux de fibres de moyenne densite (mdf), materiau composite constitue de fibres de bois liees entre elles par de la colle. L'etude des caracteristiques mecaniques en terme de grandeurs de l'ingenieur met en evidence l'isotropie transverse du comportement elastique des panneaux mdf. L'isotherme de sorption et les caracteristiques thermiques de ce type de panneaux sont recherches. L'evolution des caracteristiques mecanique en fonction des parametres temperature et teneur en eau est etudiee a l'aide d'une methode d'analyse vibratoire. Les caracteristiques mecaniques et physiques obtenues sont reliees a la structure du panneau et au procede de fabrication. Des essais de fluage sur des eprouvettes de forme isocontrainte a des niveaux de temperature et de teneur en eau varies permettent de proposer une modelisation phenomenologique du fluage a partir d'une courbe maitresse et de facteurs de glissement hydrique et thermique. La technologie de mise en forme retenue est un cintrage moule contre moule avec apport de chaleur par conduction. La deformation limite admissible est exprimee a partir du rapport de l'epaisseur du panneau au rayon de courbure du moule utilise, en terme d'allongement impose a l'eprouvette. On etudie experimentalement l'evolution de cette valeur limite en fonction des parametres temperature et teneur en eau de l'eprouvette. Une modelisation par elements finis de l'operation de pressage permet de determiner les mecanismes mis en jeux dans la rupture des panneaux mdf. L'influence des divers parametres du cintrage sur le rayon de courbure est etudiee a l'aide de la methodologie des plans d'experiences. Un modele experimental de l'operation de cintrage est enfin propose.

Le contexte de globalisation oblige les entreprises à intégrer des unités délocalisés dès la phase de conception. Cette intégration de domaines très différents rend de plus en plus complexe le processus de conception. Les différents acteurs doivent introduire leurs propres contraintes en juste besoin. Ils doivent pouvoir travailler sur leurs propres vues dans un système multi-acteur. Nous montrons ici comment le système proposé permet de résoudre les problèmes de complexité. Un système de conception de meubles réalisés en panneaux de fibres ou de pë:lrticules est développé pour valider notre approche. Ce système intègre un designer, proposant en esquisse les formes et les principales dimensions d'un meuble répondant à un cahier des charges. Un technologue, un assembleur, un mécanicien et un fabricant permettent de réaliser les choix technologiques adéquats, de dimensionner les différents éléments en tenant compte de critères de qualité et d'évaluer le coût final d'obtention du produit
The companies need to integrate delocalized units in different domains during the design process although it increases complexity in the design process due to the globalization. The actors must introduce their constraints in a just need and be able to work in a multi-actor system. We present here how the proposed system solves the problems of imaginary complexity. A design system for furniture made of particleboard or fiberboard is developed to validate our approach. It integrates a designer, proposing the outlines of shapes and principal dimensions of product corresponding to the specifications. A technologist, an assembler, a mechanician, and a manufacturer allow carrying out gradually the adequate technological choices, to calculate the dimensions of various elements by taking account of quality standards and to evaluate the cost of the final obtaining product

Les objectifs de cette étude ont été 1) d’améliorer la stabilité dimensionnelle des panneaux de fibres de densité moyenne (MDF) par trois traitements physico-chimiques: a) l’estérification, b) l’addition de polypropylène maléaté et c) le traitement à haute température; 2) de déterminer l’effet de ces traitements sur les propriétés mécaniques, les profils de masse volumique et les propriétés de mouillage des panneaux et 3) de déterminer les modifications chimiques suite aux traitements. Des panneaux MDF ont été produits à partir de fibres estérifiées à 5 % d’anhydride maléique. Le traitement a réduit le gonflement en épaisseur et l’absorption d’eau après 2 heures d’immersion dans l’eau. Toutefois, le traitement n’a pas amélioré les propriétés physiques dans les autres conditions. L’angle de contact en retrait a augmenté et l’absorption d’eau par capillarité a diminué suite au traitement. Des panneaux MDF ont été produits avec deux types d’adhésifs (urée-formaldéhyde et mélamine-urée-formaldéhyde) et trois concentrations de polypropylène maléaté (0, 3 et 5 %). Les photomicrographies ont montré la formation d’agglomérats de polypropylène maléaté à l’intérieur des panneaux. Le traitement a réduit le gonflement en épaisseur et l’absorption d’eau après immersion dans l’eau. La dilatation et la contraction linéaire ont augmenté. Le gonflement et le retrait en épaisseur en conditions d’adsorption et de désorption ont diminué. Le traitement a aussi amélioré les propriétés mécaniques ainsi qu’augmenté les angles de contact et diminué l’absorption d’eau par capillarité. La spectroscopie infrarouge n’a pas détecté de réactions chimiques entre les fibres et le polypropylène maléaté. Des panneaux MDF ont été produits à partir de fibres non traitées et de fibres traitées à la chaleur à 150 et 180oC pendant 15, 30 et 60 minutes. Le traitement a réduit le gonflement en épaisseur et l’absorption d’eau après immersion dans l’eau. Le gonflement en épaisseur après des cycles répétés d’humidité relative a augmenté alors que les autres propriétés mesurées dans les mêmes conditions n’ont pas changé. Les angles de contact ont augmenté et l’absorption d’eau par capillarité a diminué. La spectroscopie des photoélectrons a montré une légère réduction du ratio O/C et des changements du ratio C1/C2 pour les fibres traitées.
The objectives of this study were 1) to improve the dimensional stability of medium density fiberboards (MDF) by three physical or chemical treatments: a) esterification, b) maleated polypropylene wax and c) heat treatment; 2) to determine the effect of these treatments on the mechanical properties, vertical density profiles and wetting properties of the panels and 3) to determine the chemical modification following treatments. MDF panels were produced from fibers esterified with 5 % maleic anhydride. The esterification treatment showed a reduction in thickness swelling and water absorption after 2 hours water soaking independently of reaction time. However, the treatment did not improve the physical properties after 24 hours water soaking or after relative humidity repeated cycles. The receding contact angle increased while wicking decreased following esterification. MDF panels were produced from two resin types (urea-formaldehyde and melamine-urea-formaldehyde) and three maleated polypropylene contents (0, 3 and 5 %). Photomicrographs showed that maleated polypropylene forms agregates within the panels. The treatment showed an important reduction of thickness swelling and water absorption after water soaking. Linear expansion and contraction increased following treatment. Thickness swelling and shrinkage in adsorption and desorption conditions decreased following treatment. The treatment improved the mechanical properties. Advancing contact angles increased for panels treated and bonded with urea-formaldehyde. Receding contact angle increased with 5 % maleated polypropylene content while wicking decreased following the treatment independently of maleated polypropylene content. Infrared spectroscopy did not detect chemical reaction between the fibers and the maleated polypropylene. MDF panels were produced from untreated fibers and heat-treated fibers at 150 and 180oC for 15, 30 and 60 minutes. Heat treatment showed a reduction on thickness swelling and water absorption after water soaking. Thickness swelling increased after relative humidity repeated cycles. Linear expansion and contraction and springback were not improved by the treatment. The treatment showed no significant effect in the mechanical properties and vertical density profile of the panels. The advancing and receding contact angles increased while wicking decreased by the treatment. X-ray photoelectron spectroscopy showed slight decreases in O/C ratio and changes in C1/C2 ratio for heat-treated fibers.

Les normes concernant les émissions de formaldéhyde des adhésifs pour bois étant très restrictives, des alternatives satisfaisant les mêmes exigences sont recherchées. Dans cette perspective nous avons étudié des solutions pour l'utilisation industrielle de trois types d'adhésifs que sont les tanins réagissant par autocondensation, les résines hybrides d'uréeformaldéhyde (UF)/polyméthylènediisocyanate (pMDI) et les formulations à base de diméthoxyéthanal (DME). L’étude portant sur les tanins a montré qu’une production industrielle de panneaux à grosses particules pressés à injection de vapeur est possible. Les études ont permis d’évaluer le durcissement du mélange adhésif et de l’optimiser pour le pressage à injection de vapeur. La plupart des formulations étudiées satisfont les exigences qualitatives des normes1. Cependant la résistance à l’eau de ces panneaux reste problématique. L’expérimentation menée sur les adhésifs UF/pMDI apporte une meilleure connaissance de ceux-ci et de leurs interactions avec les propriétés finales des panneaux de fibres. Des résultats intéressants ont été obtenus lors de l’étude de la distribution de la résine par microscopie confocale à balayage laser (MCBL). L’amélioration des caractéristiques des panneaux permet de satisfaire aux exigences de la norme F** pour des adhésifs UF/pMDI émulsifiable ayant un faible rapport molaire. Toutefois les dégagements F**** n’ont pu être atteints seulement qu’en utilisant 100 % de MDI. Dans l’étude portant sur des formulations dérivées de DME, de nouvelles formulations d’adhésifs ont été développées et certaines ont été validées à l’échelle industrielle. Celles-ci satisfont les exigences qualitatives des normes, et ont des émissions de formaldéhyde correspondantes aux panneaux de la classe F****
The standards concerning the formaldehyde emissions2 from wood based panels have become more restrictive; alternatives meeting the requirements of the standards are needed. Therefore, solutions for the industrial use of three types of adhesives were studied which are; tannin adhesives by silica-induced autocondensation, Urea-formaldehyde (UF) / polymeric phenyl isocyanate (pMDI) hybrid adhesives and formulations based on dimethoxyethanal (DME). The study related to the tannins showed that an industrial production of large particle particle boards pressed with steam injection is possible. The analyses made it possible to evaluate the tannin autocondensation reactions of the formulations and to optimize them for steam injection pressing. Most of the studied formulations satisfied the qualitative requirements of the standard for both internal bond strength and formaldehyde emission2. Besides, the potential use for exterior grade of these panels remains problematic. The experimentations on the UF/pMDI adhesives increased the knowledge in the field of the adhesives-panel properties interactions for medium density fiberboard (MDF). Important results were obtained by the study of the resin distribution by confocal laser scanning microscopy (CLSM). Best results concerning the improvement of the panel properties were obtained for adhesive mixtures with low molar ratio UF and emulsifiable pMDI, satisfying the requirements of the standard, grade F **. However, grade F **** could only be reached by using 100 % of MDI. During the study related to the formulations of DME derived resins, new adhesive formulations were developed. The most promising formulation was selected and validated on industrial scale. It has shown to be able to satisfy the qualitative requirements of the standards with low formaldehyde emission2