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Et si les planches étaient peintes… de l’intérieur ?

Le bois est un matériau formidable présentant quelques inconvénients, puisqu’il faut par exemple le protéger contre les intempéries – une opération parfois assez fastidieuse. Les Wood Plastic Composites sont alors une solution de remplacement intéressante.

La chimie contribue à optimiser les qualités du bois

WPC_ICoucher de soleil à l’horizon, frottement harmonieux du rocking-chair sur les lattes du parquet et occupants accoudés sur la balustrade – nul besoin de se rendre dans le sud des États-Unis ou en Scandinavie pour découvrir les confortables vérandas en bois qui sont l’apanage de soirées romantiques déclinées en bangkiraï, massaranduba ou pin. Seul bémol au tableau : il faut repeindre de temps en temps les boiseries de ce lieu de séjour extérieur pour en empêcher l’altération des couleurs et la dégradation. Il faut donc attendre une météo clémente, déplacer le mobilier – autant d’opérations fastidieuses coûtant et du temps, et de l’argent.

« Le bois est un matériau formidable mais il présente quelques inconvénients » explique Andreas Böttcher, spécialiste de la protection des matériaux chez le groupe de chimie de spécialités LANXESS. « Comme il s’agit d’un matériau naturel, il est par exemple exposé à la dégradation microbienne et les rayons du soleil le rendent gris s’il n’est pas protégé. » Fait significatif, le bois est l’un des matériaux les plus anciens utilisés par l’homme qui a mis au point, au fil des siècles, des douzaines de méthodes le protégeant des moisissures et autres ennemis. Mais même le bois traité (les lattes de terrasse par exemple) a besoin, un jour ou l’autre, d’être retraité. Peut-être existe-t-il une autre solution ? Peut-on prolonger la vie du bois sans devoir affûter régulièrement les pinceaux ?

Le bois 2.0

Et M. Böttcher de fournir la réponse : « Oui, mais il faut aussi investir un peu de matière grise. Le principal problème associé aux produits de protection du bois appliqués superficiellement à l’aide d’un pinceau est le fait qu’ils ne pénètrent pas au cœur du matériau, ce qui oblige à renouveler fréquemment l’opération. »

Et pourtant, la solution est on ne peut plus simple – du moins en théorie : il suffit de protéger le bois contre les influences nocives, non seulement en surface, mais aussi dans la masse. « Ceci est effectivement possible avec les composites bois/plastique (Wood Plastic Composites ou WPC), qui jouissent donc depuis quelque temps d’une popularité croissante », ajoute M. Böttcher. Il s’agit pour ainsi dire d’une variante de bois naturel optimisée, composée de fibres de bois et de matière plastique formant un matériau extrêmement solide.

Le plastique, un plus pour le bois

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« Le plastique – généralement du polypropylène – ne représente qu’une faible part des WPC mais il s’agit d’un véritable bois composite », précise M. Böttcher. Son grand atout : il est extrêmement simple d’ajouter à ces matériaux composites, dès la fabrication, diverses substances fongicides (du Preventol MPT 11-40 de LANXESS par exemple) – les WPC sont donc pour ainsi dire vernis de l’intérieur.

Les composites bois/plastique apportent d’ailleurs d’autres avantages. Chacun le sait, il est impossible de changer l’aspect du bois. Par contre, il est possible de donner aux WPC pratiquement n’importe quelle forme (comme en plasturgie) sans avoir de déchets de coupe. Les experts parlent même de « bois extrudé », le nom venant des extrudeuses rappelant un gigantesque hachoir et dans lesquelles le mélange WPC obtient sa forme définitive par moulage. « Comme les copeaux peuvent aussi être utilisés dans la production de WPC, ces composites sont extrêmement compatibles avec l’environnement. Ils permettent même de recycler les déchets de bois résultant du travail du bois – la sciure par exemple », explique M. Böttcher. Ce qui représente un volume considérable : les spécialistes estiment qu’à l’heure actuelle, près de la moitié des troncs d’arbres transformés industriellement est éliminée de la chaîne de valorisation haut de gamme sous forme de copeaux et de déchets de coupe. Les WPC permettent à ces résidus de ne pas se volatiliser en fumée.

Un avantage aussi pour l’environnement

WPC_II._2jpgM. Böttcher insiste sur le fait que « les WPC contribuent aussi indirectement à protéger l’environnement. On peut teindre ces composites de façon à leur donner l’apparence d’un bois tropical. Ainsi dispose-t-on, à partir d’essences à croissance rapide, d’une véritable solution de remplacement pour le teck et l’acajou, le consommateur n’étant plus confronté au problème du déboisement de nos forêts humides. »

On obtient alors un matériau largement naturel, ayant le toucher du bois, résistant, pouvant être cloué, vissé, percé et scié – et il n’est plus nécessaire de le peindre : on comprend alors que les vendeurs de WPC soient plus que satisfaits. Aux États-Unis, leur chiffre d’affaires avait franchi la barre du milliard de dollars avant l’arrivée de la crise immobilière et les experts escomptent toujours une remarquable croissance.

« Mais il faut savoir que le succès sur le marché dépend de la durée de vie du matériau. S’il s’avère nécessaire de devoir quand même repeindre une véranda en WPC au bout de quelques années, les clients risquent de remettre en question le principal avantage concurrentiel », souligne M. Böttcher. La propriété biocide des composites joue donc un rôle de première importance – la combinaison doit être parfaite.

Sus aux moisissures
La protection des Wood Plastic Composites

WPC_IV_2Dans un premier temps, la surface voit sa couleur s’altérer, puis elle prend un aspect étrangement poisseux avant que le matériau ne devienne un jour aussi pourri qu’une branche morte gisant pendant des années dans la forêt : la dégradation du bois est progressive et ses conséquences sont graves. « Il est certain qu’au début, l’altération des couleurs provoquée par les maladies fongiques est un simple problème esthétique ne présentant aucun danger. Mais il faut l’interpréter comme un signal d’alerte : dès que le dessus devient glissant ou que les carpophores sont visibles, il est grand temps de remplacer la planche » explique M. Böttcher, spécialiste de la protection des matériaux.

Et ce qui est valable pour le bois l’est aussi, strictement parlant, pour les Wood Plastic Composites qui sont également composés, dans leur majeure partie, de la matière naturelle qu’est le bois. « Autrefois on pensait que la matière plastique enroberait les fibres, empêchant ainsi l’eau et les microbes de les atteindre. Mais ce n’est pas toujours le cas. » En effet, il suffit de marcher sur une planche en WPC pour que les fibres soient de nouveau exposées durablement à l’air libre ; et certains fabricants brossent même leurs composites pour mettre en valeur le bel aspect du bois. Dans ces deux cas, l’eau de pluie pénètre d’autant plus facilement dans le matériau, ce qui augmente l’humidité favorisant la croissance des moisissures – les champignons ont alors la part belle. Et M. Böttcher de conclure : « Si l’on veut protéger durablement les WPC, il faut donc passer à l’action. »

« Le casting des biocides » : plus complexe qu’on ne le croit

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« Il faut passer à l’action » – une phrase impliquant bien plus que la simple recherche de vernis de protection du bois qu’il suffit de mélanger au composite au lieu de les appliquer au pinceau sur la surface. En effet, un biocide compatible avec les WPC doit satisfaire à des exigences fort complexes – un thème ayant longtemps occupé les spécialistes de protection des matériaux de LANXESS.

En effet, la majorité des candidats présents sur le marché présentaient, aux yeux de M. Böttcher, des inconvénients majeurs. « Pour des raisons de protection environnementale, il n’était par exemple pas question d’employer des substances contenant des métaux lourds », explique-t-il. « Quant aux autres substances déjà favorisées par de nombreux utilisateurs, elles sont altérées par la pluie et le nettoyage » –  ce qui ne représente aucun problème pour les vernis qui sont appliqués à intervalles réguliers ; mais le but est d’obtenir des WPC ne nécessitant aucun vernis. « D’autres biocides compliquent le recyclage des WPC ou abiment même la structure des planches en composite. » Certaines substances rendent parfois le produit final aussi glissant que sous l’effet de la moisissure parce qu’elles exercent un effet hydrophile et d’autres risquent même éventuellement de sensibiliser les utilisateurs marchant pieds nus ou se dégradent au fil du temps sous l’effet des rayons solaires. « Sans oublier que chaque substance candidate doit résister, lors de la fabrication des WPC, à des températures atteignant les 200 °C », ajoute M. Böttcher.

La solution : Preventol MPT 11-40

WPC_IIILa solution a un nom : Preventol MPT 11-40, un mélange de deux substances biocides tout simplement ajoutées au composite pendant le processus de fabrication économique qu’est la « conservation en cours ». Et une concentration d’environ 0,2 % agit déjà contre une multitude de germes portant atteinte à la couleur et à la nature du bois.

Il est certain que les nouveaux granulés de Preventol MPT 11-40 cachent bien leur jeu, rien ne laissant deviner les phases complexes de développement du produit. Même après la mise au point de la combinaison de substances actives adéquates, les concepteurs étaient loin d’avoir achevé leur mission. Une concentration de 0,2 pour cent est très faible dès qu’il s’agit de la répartir uniformément dans le composite bois/plastique et il n’a guère été facile de trouver la bonne méthode. M. Böttcher en explique le fonctionnement : « Nous exploitons un principe de répartition novateur issu de la nanotechnique et adapté, grâce à de nombreux tests de composition calqués sur la pratique, aux processus de fabrication courants. » Pour les chimistes, le contrôle post-test de l’action effective de la substance (se trouve-t-elle là où il le faut ?) n’a pas été chose facile, les méthodes classiques d’analyse atteignant ici leurs limites.

Un bénéfice global

Autre objectif visé par les concepteurs, toujours selon M. Böttcher : « les bonnes propriétés de transformation du Preventol MPT 11-40 ».  En effet, la poudre (forme généralement utilisée pour de nombreux additifs) implique l’apparition de poussière – un argument en faisant à la rigueur, en raison des exigences sanitaires propres aux conditions de travail, un produit de second choix pour de nombreux fabricants de WPC. « Nous avons donc enrobé notre combinaison active dans du polyéthylène de faible densité appelés LDPE » – autrement dit un parent proche de la matière plastique enrobant les fibres de bois de nombreux WPC. Avantage : il n’y a plus de poussière – et la répartition uniforme dans le composite est aussi garantie. En effet, le LDPE se dissout dans le composite en cours de fabrication aussi rapidement que l’huile d’olive dans l’huile de tournesol, assurant en particulier la diffusion correcte de la substance active contenue dans le Preventol MPT 11-40. Le point de fusion peu élevé de la « matière plastique matrice » permet d’autre part de transformer le tueur de moisissures à des températures moins agressives.

« Nous avons enfin réussi à commercialiser le Preventol MPT 11-40 comme ‚produit biocide‘ – ce qui libère l’utilisateur de la déclaration détaillée imposée par la directive communautaire sur les produits biocides », explique M. Böttcher. « Nous facilitons ainsi au maximum le travail des fabricants de WPC », ajoute le chimiste. « Ce qui est en fin de compte un autre bon exemple prouvant que les produits écocompatibles d’aujourd’hui sont indissociables d’une chimie intelligente. »