Bois composite

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Bardage en bois composite
Aéroport Barcelone : 8000 m2 de deck en composite datant de 2009 (Silvadec)

Le bois composite ou wood plastic composite (WPC) est un matériau composé de fibres de bois et de résines plastiques. Comme son nom l'indique, c'est un matériau composite. Conçu à l'origine pour se substituer aux essences de bois exotiques menacées, il est aujourd'hui souvent utilisé pour le bâtiment comme la réalisation de terrasses, plages de piscines, pontons et autres aménagements extérieurs durables, pour l'habillage et l'isolation de façades, ainsi que pour la création de mobilier urbain et de mobilier intérieur.

Fabrication[modifier | modifier le code]

Les pièces en bois composite sont obtenues par extrusion ou par moulage par injection, à partir de matières premières telles que du bois et des résines plastiques parfois issues du recyclage comme le polypropylène, polyéthylène ou polychlorure de vinyle. Ces polymères thermoplastiques constituent la matrice, qu'on associe à du bois ou à une autre fibre cellulosique telle que les coques de riz ou les sous-produits de l'industrie du papier qui constituent la charge. L'association de la matrice polymère et de la charge cellulosique se fait grâce à l'utilisation d'additifs chimiques.Les proportions de fibres de bois et de résines varient selon le processus de fabrication et les caractéristiques recherchées.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Tous les produits ne présentent pas les mêmes caractéristiques de résistance aux U.V, aux insectes, aux tâches, aux rayures ou encore en termes de performance mécaniques. La tendance actuelle, dans le domaine du bois polymère est d'aller vers des produits plus techniques et haut de gamme plutôt que de baisser en qualité. C'est la stratégie adoptée par certaines entreprises nord-américaines et européennes.

La palette qualitative des bois composites est très large. Leur composition et leur mode de fabrication en font des matériaux imputrescibles, résistant aux intempéries, au soleil, aux champignons lignivores, aux termites (Isoptera) et au gel. C'est un matériau qui ne grise pas, ne contient pas d'échardes et qui résiste à la glisse. Teinté dans la masse, il existe une large palette de coloris. Sa durée de vie est comparable, voire supérieure à celle des bois exotiques. Il ne nécessite pas d'entretien particulier et devrait pouvoir être recyclé à l'infini. La plupart des bois composites sont non toxiques, en effet, ils ne contiennent ni colle, ni formaldéhyde. Par ailleurs, à l'inverse des bois classiques, ils ne présentent pas de traces de nœuds.

Du fait de ces caractéristiques, les terrasses en bois composite ont une durée de vie d'environ 25 à 30 ans pour des bois composites de bonne qualité.

Historique[modifier | modifier le code]

La paternité du bois composite, dans sa forme moderne, est un sujet controversé. Certains estiment qu’il est né avec Nichibori Sadao en 1975 et d’autres que sa naissance est postérieure à 1975 et qu’il est né en 1985 avec le brevet Clextral. Cependant, il est impossible de trouver des brevets de Nishibori Sadao datant de 1975 liés au bois composite.  

Cependant, l’association du plastique et du bois n’est pas une invention nouvelle. 

En effet, au début du XXe siècle apparaissent des matériaux composites thermodurcissables. Il s’agit notamment de la Bakélite. Développée entre 1907 et 1909, elle fut un des premiers plastiques. C’est dans les années 1920 qu’on incorpore de la farine de bois à la Bakélite, ce matériau servira de base à l’apparition du bois composite. On l’utilise dans le secteur de l’industrie automobile .

À partir de ce matériau, on continue à améliorer la compatibilité des charges cellulosiques avec la matrice polymère en utilisant des agents de couplage.

L’amélioration des propriétés du bois composite se poursuit avec l’usage de plastiques tels que le polyéthylène, le polypropylène, le chlorure de polyvinyle (PVC) , l’Acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS)

C’est avec le brevet Clextral, déposé le 24 avril 1985[1] et intitulé « procédé de fabrication d’un produit composite constitué d’un mélange de particules cellulosiques et d’un lien thermoplastique » que naît le bois composite tel que nous le connaissons et non avec Nishibori Sadao en 1975 comme certaines sources l’affirment. On doit ce brevet à l’inventeur Pierre Duperrier. Par la suite ce brevet est utilisé en Italie avec le brevet ICMA, dit « brevet du Woodstock » en 1990[2]. Conçu comme une alternative aux essences de bois exotiques menacés par la déforestation, le bois composite est un matériau écologique composé de fibre de bois et de résines plastiques comme le polypropylène, le polyéthylène ou le pvc, issues du recyclage. 

Par la suite, le brevet ICMA a traversé l’Atlantique et était exploité aux États-Unis par le biais des sociétés American Woodstock, Timbrex et Advanced Chemical Environmental Technologies (A.E.R.T) qui fabriquèrent les premiers éléments en composite par extrusion à la fin des années 1980.

Au cours de cette décennie, American Woodstock, qui fait maintenant partie de la Lear Corporation à Sheboygan dans le Wisconsin, a commencé à produire des intérieurs automobiles en bois composite en utilisant la technologie d'extrusion italienne. C'était l'une des premières applications majeures de la technologie du bois composite aux États-Unis.

Années 1990-2000 : essor du marché américain

Au début des années 1990, A.E.R.T et l’entreprise Mobil Chemical Company qui plus tard deviendraTrex, ont commencé à extruder des produits composites constitués d'environ 50% de fibre de bois et de 50% de polyéthylène. Il s’agissait pour la plupart de planches de terrasses solides.  Environ au même moment, la société Andersen Corporation commence à faire des produits  en bois composite à base de PVC tels que des profils de portes ou des cadres de fenêtre.

Au cours des années 1990, le marché du bois composite prend son essor aux États-Unis et connaît un développement considérable sans discontinuer (50 000 tonnes produites en 1992 contre 300 000 tonnes en 2000, 1 million de tonnes en 2010).

La concurrence se structure et nous assistons à de réelles avancées technologiques.

En 1992[3], Nishibori Sadao, un inventeur japonais, met au point des profilés alvéolaires. À la fois plus légers et plus résistants, ceux-ci autorisent de plus longues portées. Ils sont idéals en usage vertical comme pour le bardage ou les palissades. Néanmoins, ils n’ont pas les avantages d’une lame massive idéale pour la terrasse. 

On peut aussi mentionner le développement de la technologie EinWood (TM) en 1992 par l’entreprise japonaise EIN Engineering. L’entreprise est détentrice de multiples brevets et cette technologie est surtout populaire en Asie du Sud-Est à savoir en Chine au Japon et en Malaisie.

Le bureau d’études américain Strandex, met au point en 1994 [4]une formulation  unique brevetée, conférant aux produits finaux de nombreux avantages : résistance naturelle face aux agressions biologiques et à l’humidité, couleurs durables, faible entretien, mise en œuvre facile et rapide, absence d’échardes, imputrescibilité, bonne résistance à la glisse.

Cette décennie dans le bois composite est marquée par les brevets nord-américains déposés par AERT en 1992, Strandex Corporation en 1994, Andersen Corporation en 1996, Trex et Crane en 1998, Crane encore et Nexwood en 1999.

Tous ces brevets ont permis l’amélioration des propriétés mécaniques du bois composite ainsi que l’amélioration de la compatibilité de la charge avec la matrice polymère grâce à de meilleurs agents de couplage.

Les années 2000-2015  : Essor du marché européen 

Dans les années 2000, sous l’impulsion de Silvadec, le marché du bois composite naît et progresse en France et en Europe.

Les technologies se diversifient et l’offre produits s’enrichit.

En 2008, ce sont les produits co-extrudés qui apparaissent. La coextrusion consiste en l'ajout d'une fine pellicule de plastique autour de la lame. Lame et pellicule sont extrudées simultanément de façon à obtenir un produit multicouche. Imperméable, la surface de la lame possède une sorte de vernis protecteur pour une stabilité supérieure du produit.

Ces produits offrent comme avantage d’être encore plus facile à nettoyer.

Des avancées technologiques majeures permettent en 2008 d'amoindrir encore le poids tout en en augmentant les résistances à la flexion et la stabilité dimensionnelle des profilés. Les bois hybrides sont nés ou Wood Hybrid Systems (WHS). Cette technologie de pointe permettant de fusionner un noyau aluminium à une peau de bois composite, est particulièrement appréciée pour la production de profilés performants légers et structurels souvent destinés à l'habillage de façade de type brise-soleil ou claire-voie. Résistance mécanique accrue, poids et dilatation réduits, recyclable, sont les qualités caractérisant les profilés en bois hybrides et font de ces derniers des profilés très performants.

De 2010 à 2015, la demande pour le bois composite progresse aussi bien chez les particuliers que pour les installations publiques tels que les aéroports, les marinas, les hôtels… La concurrence devient de plus en plus vive et de nombreux fabricants apparaissent sur le marché et exportent en Europe.  

Les fabricants développent leurs gammes et multiplient les applications : développement de la clôture, du bardage, des gardes corps et lancement de nombreux accessoire décoratifs et fonctionnels qui complètent les gammes de produits.  

Les années 2015-2020

Depuis 2015, le marché se stabilise et s’organise autour des fournisseurs les plus fiables en qualité et disposant d’une capacité de production suffisante.

Le bois composite représente désormais une part de marché équivalente au bois massif dans la distribution professionnelle.

Les profils alvéolaires ne représentent plus qu’une petite partie des ventes de terrasse, la lame pleine convenant mieux à cet usage

Globalement, le marché du bois composite propose 2 grands types de lames : 

- les lames pleines en bois composite brut

- les lames « co-extrudées » ou « multi-couches »

Le marché de la terrasse en Europe reste largement dominé par les lames pleines en bois composite brut tandis que le marché de la clôture et du bardage est dominé par les lames co-extrudées.

Aux États-Unis, la co-extrusion est sans conteste, une technologie qui révolutionne le marché où 80% des composites vendus actuellement sont co-extrudés. Cela permet d'améliorer les coûts de fabrication car il y a moins de colorant mais aussi d'améliorer l'aspect esthétique car la couche supérieure est de grande qualité.

D’autres secteurs commencent à être investis, notamment le secteur de l’ameublement, pour du mobilier de bureau fabriqué à partir de plastique, mais aussi dans le domaine de la menuiserie grâce au développement de finitions performantes.

Le dernier terrain à conquérir par le bois composite demeure celui de la construction. En effet, le bois composite ne peut pas être employé comme élément structurel car ses propriétés mécaniques ne le permettent pas.

Cependant les fabricants ne renoncent pas à y parvenir dans un futur relativement proche.

L’Amérique du Nord reste aujourd’hui le plus gros marché au monde pour ces produits en bois composite.

Lames en bois composite
Profilés 2e génération (dessus) et micro-cellualire de 3e génération (dessous)

Applications[modifier | modifier le code]

La caractéristique imputrescible du bois composite est particulièrement appréciée en présence d'eau : piscines, marinas et aménagements extérieurs exposés aux intempéries. Quant aux caractéristiques mécaniques des profilés pleins, ayant des sections importantes, elles conviennent aux zones de passage intense du public ou de transit de véhicules : terrasses de restaurants, piscines et plages publiques, abords de centres commerciaux, aménagements collectifs, mobilier extérieur urbains ou résidentiel…

Le bois composite teint dans la masse et traité anti-UV avant extrusion procure une stabilité esthétique dans le temps : plusieurs dizaines d'années sans traitement ultérieur. Ces caractéristiques de bonne tenue au soleil et aux intempéries, sa nature imputrescible, ainsi que ses propriétés isolantes, thermiques et phoniques, font du bois composite un matériau de plus en plus utilisé pour l'habillage des façades en extérieur et de panneaux à l'intérieur. Façades à claire-voie, bardages, persiennes, panneaux, garde-corps exploitent les caractéristiques spécifiques du bois composite, pour la construction neuve comme pour la réhabilitation.

Le marché nippon de la construction devient un consommateur remarqué de composite. Choisi pour ses possibilités élevées de recyclage, le composite devient un matériau innovant mis en œuvre pour la fabrication d'éléments de coffrage. D'important sites de fabrication seront implantés au cœur des mégapoles comme Tokyo par exemple afin de minimiser l'empreinte carbone et d'améliorer ainsi le bilan écologique lié à la fabrication de ces éléments qui encore récemment, étaient constitués exclusivement de bois.

Environnement[modifier | modifier le code]

Le bois composite, dès lors qu’il est constitué de bois et de plastiques entièrement recyclés, contribue activement à la lutte contre la destruction des forêts tropicales aujourd'hui menacées. Son mode de fabrication participe à l'écoulement de produits bois et résines plastiques issus des filières de recyclage qui sont de plus en plus structurées en Europe. D'ailleurs, le gouvernement français aide certains industriels via le dispositif ORPLAST. Il s'agit d'un dispositif de l'ADEME, visant à soutenir financièrement l'intégration de matières plastiques recyclées par les plasturgistes ou transformateurs. Ce dispositif comporte également des aides aux études et à l’investissement pour adapter les processus de fabrication à l’utilisation de matières plastiques issues du recyclage. Silvadec, leader européen, en est un bénéficiaire.

La grande majorité des labels écologiques, tels que le Green Label de Singapour, proscrivent l'utilisation de composants toxiques tels que les métaux lourds pour l'homme. Les producteurs de bois composite labélisés participent donc aux enjeux mondiaux du développement durable surtout si leurs produits se révèlent être à 100 % recyclable.

Particulièrement en pointe en matière d'écologie et forts de leur expérience, les industriels européens du secteur montrent l'exemple en se soumettant volontairement à un cahier des charges exigeant. Ce cahier des charges comprend la certification ISO 14001. Certains d'entre eux vont même jusqu'à mettre en place des dispositifs de récupération des chutes de bois composite sur les chantiers pour ensuite les recycler à l'instar de Silvadec et de son programme "Ecobox". La certification PEFC est aussi présente dans ce cahier des charges. Elle assure le fait que les bois utilisés sont non traités et proviennent de forêt gérées durablement.

Outre l'Europe, le label Eco Mark[5], notamment, délivré par l'Association japonaise de l'environnement et membre du Global Ecolabelling Network (GEN) [6], atteste de faible empreinte carbone et l'innocuité pour l'homme de la totalité des composants utilisés, strictement contrôlés avant utilisation. La norme sévère JIS A 5741 encadre encore davantage la fabrication de bois composites constituée de matières premières d'origine recyclée. Elle est issue par le Comité des Standards Industriels[7] et répond aux standards industriels japonais (Japanese Industrial Standard).

Marché : chiffres, volumes, les différents marchés[modifier | modifier le code]

En 2006, selon AMI consulting, c’est 51 000 tonnes de bois composite qui ont été produites en Europe. En 2010, il s’agit de 143 000 tonnes produites en Europe. En 2015, on atteint les 190 000 tonnes. La projection pour 2018 est de 225 000 tonnes.

Quant au marché nippon, on estime à 35 000 tonnes la quantité produite en 2010.

En 2015 au niveau mondial, c’est 1,5 millions de tonnes de bois composite qui ont été produites.

L’industrie du bois composite dispose d'importantes possibilités de développement devant elle. Toutefois, c’est aux États-Unis qu’elle est la plus développée. Les produits proposés sont des matériaux pour la fabrication de patios, de rampes, de clôtures, de profilés de fenêtres et de matériel de manutention, incluant des palettes.

Le marché du bois composite aux Etats-Unis a connu une forte concentration et on retrouve en fait 5 gros fabricants, parmi lesquels Trex, qui représenterait selon AMI consulting 40% du marché américain. Les ventes de produits en bois composite de ces entreprises américaines ont pour la plupart connu une importante croissance au cours des dernières années.

Les données de marché publiées par l’industrie américaine sont imposantes. On estime la production américaine de bois composite en 2015 entre 750 000 tonnes et 1 millions de tonnes (soit presque 5 fois le marché européen).

Le marché global du bois composite était évalué à 4,06 milliards de dollars en 2015. On estime que la taille du marché va augmenter dans les années à venir pour atteindre 9,77 milliards de dollars en 2024 selon un rapport « Grand View Research »

Les principaux fabricants de bois composite

Entreprise localisation nom du produit
Silvadec France Forexia
Trex Amérique du Nord Transcend, Enhance contour
Nova-Tech GmbH Allemagne Megawood
Logical Plastics Sovereign Emirats Arabes unis Majestic, Heritage
New Tech Wood Chine Ultrashield
LG Hausys Corée du Sud Woozen
Vannplastics Royaume-Uni Ecodek
Deceuninck Belgique Twinson
UPM Profi Finlande Classic, Design
Einwood Japon Einwood
Cosset Australie DuraComp, Ever Deck
EPW Portugal Epdeck, Zoomdeck, Lcdeck
Wood Plastic République tchèque Max, Forest, Star, Styleplus

Notes et références[modifier | modifier le code]

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Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

bois hybride (WHS)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

(en) Anatole A.Klyosov, Wood-Plastic Composites. 

Liens externes[modifier | modifier le code]