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Julie Cool, Ph.D. FPInnovationsRoger Hernández, Ph.D. Université Laval

Ateliers-conférences CIFQ9 septembre 2011

Peu présent dans les produits d’apparence

Les produits de seconde transformation nécessitentplusieurs étapes d’usinage avant l’application d’unecolle ou d’un produit de finition

Le défi de l’épinette noire est de minimiser l’apparitionde défauts Fil arraché

Fil soulevé

Le procédé de ponçage est habituellement utilisé pourpréparer les surfaces pour les opérations de collage etde finition Surfaces uniformes Marques de caractère peu visibles Procédé coûteux Risques pour la santé du système respiratoire

Les procédés alternatifs permettent de préparer lasurface du bois de manière plus efficace et à moindrecoût

Évaluer le comportement à l’usinage de finition dubois d’épinette noire afin d’élargir son spectred’application et augmenter sa valeur ajoutée sur lemarché

Comparer différents procédés d’usinage de finition enfonction de la qualité de surface et de la fabrication deproduits lamellés-collés, lambris et portes et fenêtres.

Réduire la dépendance au ponçage

Partie 1 : Effet de l’angle d’attaque et la vitesse d’avance sur latopographie et la résistance au cisaillement à la ligne de colled’isocyanate

Optimisation du ponçage 3 programmes de ponçage [P80, P80-100, P80-100-120] 3 vitesses d’avance [4, 10,5, 17 m/min]

Optimisation de la coupe périphérique droite 4 angles d’attaque [15°, 20°, 25°, 30°] 4 ondes d’usinage [1,4, 2,0, 3,3, 10 mm]

asdf

Procédésd’usinage

Rugosité desurface

CollageEssais

mécaniques

Avantvieillissement

AprèsvieillissementColle isocyanate

WD3-A322 + CX-47 ASTM D3434

ASTM D905

↑ avec la vitesse d’avance

↑ avec l’angle d’attaque lorsque l’onde d’usinage

est ≥ 3,3 mm

↓ avec l’augmentation de l’angle d’attaque lorsque

l’onde d’usinage ≤ 2 mm

Onde d’usinage (mm) SA (µm)

1,4 6,9 A

2,0 7,3 B

3,3 7,8 C

10,0 11,6 D

Vitesse d’avance (m/min) SA (µm)

4 8,8 A

10,5 10,8 B

17 11,9 C

Ponçage 80-grain

Rabotagepériphérique droit

Angle d’attaque (°) Avant vieillissement Après vieillissement

15 8,8 B 5,8 C

20 9,4 A 6,0 C

25 9,1 B 5,9 C

30 9,0 B 6,4 D

Ponçage 80-grainAvant vieillissement = 9,1 MPaAprès vieillissement = 7,5 MPa

- 34%

- 17%

Partie 2 : Effet du procédé d’usinage sur la topographie et larésistance au cisaillement à la ligne de colle d’acétate de polyvinyle

Coupe oblique α = 58°; β = 32°; i = 60°

Coupe périphérique droiteα = 12°; β = 40°; A = 10 m/min

Coupe rotativeαA = 15°; αR = 13°; β = 60°; A = 10 m/min

Ponçage P80-grain Al2O3 ; A = 10 m/min

a

Procédésd’usinage

Rugosité desurface

CollageEssais

mécaniques

Avantvieillissement

Aprèsvieillissement

ASTM D3434

PVA Duro-LokHenkel

ASTM D905

Coupe oblique Coupe rotative

Ponçage

Coupe périphérique droite

Traitement d’usinage SA (µm)

Coupe oblique 6,3 B

Coupe périphérique 8,2 C

Coupe rotative 8,0 C

Ponçage 3,6 A

0

2

4

6

8

10

12

14

Coupe oblique Coupe périphériquedroite

Coupe rotative Ponçage

Cis

aille

men

tà

lalig

ne

de

colle

(MP

a)

Initiale6 cycles13 cycles

A AA A

0

2

4

6

8

10

12

14

Coupe oblique Coupe périphériquedroite

Coupe rotative Ponçage

Cis

aille

men

tà

lalig

ne

de

colle

(MP

a)

Initiale6 cycles13 cycles

A AB B

AB

AB

0

2

4

6

8

10

12

14

Coupe oblique Coupe périphériquedroite

Coupe rotative Ponçage

Cis

aille

men

tà

lalig

ne

de

colle

(MP

a)

Initiale6 cycles13 cycles

A AB B

AB

ABBB B

C C C

Optimisation et sélection de paramètres de coupe de 5 procédésd’usinage en fonction de la qualité de surface et l’adhésion d’unproduit de finition à base d’eau

Optimisation du ponçage 3 programmes de ponçage [P100, P100-150, P100-120-180] 3 vitesses d’avance [4, 10,5, 17 m/min]

Étude de procédés alternatifs Coupe oblique

▪ 3 angles obliques [10, 35, 60°]

Coupe rotative▪ 3 avances par dent [0,26, 0,34, 0,53 mm]

Coupe périphérique hélicoïdale▪ 3 ondes d’usinage [1,11, 1,43, 2,00 mm]

Optimisation de la coupe périphérique droite 3 angles d’attaque [10, 15, 20°] 3 ondes d’usinage [0,8, 1,0, 1,3 mm]

Procédésd’usinage

Microscopieélectronique

Rugosité desurface

VernissageEssais

mécaniques

Avantvieillissement

Aprèsvieillissement

ASTM D4541

ASTM D3459

Innocryl PF2 couches de 150 μm

Traitement d’usinage SA (µm)

P100-150 17 m/min 4,2 A

Coupe oblique 35° 5.7 B

Coupe périphériquehélicoïdale 1,43 mm

5.9 B

Coupe rotative 0,53 mm 10,2 D

Coupe périphériquedroite 10° 1,3 mm

6,9 C

Traitement d’usinageAdhésion après

vieillissement (MPa)

P100-150 17 m/min 3,3 A

Coupe oblique 35° 3,3 A

Hélicoïdale 1,43 mm 3,3 A

Coupe rotative 0,53 mm 2,7 B

Droite 10° 3,3 A

Perte d’adhésion(%)

29 C

20 A

23 AB

29 C

19 A

La qualité de surface optimale n’est pas lamême pour le collage et la finition et dépendde l’adhésif utilisé

Fibrillation

+ Surface disponible pour l’ancrage mécanique

Rugosité Faible et liée aux observations MEB

Cisaillement à la ligne de colle

Peu de différence entre les traitements

Adhésion du produit de finition

Ponçage P100-150 17 m/min

Potentiel de remplacement du ponçage

▪ Coupe oblique 35°

▪ Coupe périphérique hélicoïdale 1,43 mm

▪ Coupe périphérique droite 10° 1,3 mm