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Procédé pour la production de revêtements résistants sur bois
Les enduits sur le bois provoquent fréquemment des in- convénients par le fait que le bois n'est pas un corps inva- riable mais possède au contraire une vie, Les couches d'en- duit qui sont le' plus souvent relativement minces et con- sistent également en des corps organiques sont donc soumi- ses, même à l'état séché, d'un côté aux influences de l'at¯ mosphère ambiante et de l'autre côté aux influences du bois situé en-dessous. Il en résulte l'inconvénient que les en-
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duits sur le bois sont en général peu solides et sont sujets à la destruction en partie parades déformations du bois, en
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partie par les actions chimiques et physiques de l'atmos- phère.
Pour améliorer la protection du bois par les enduits,
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on a déj essayé de mettra le'bois à l'abri de l'atmosphère par le fait qu' on appliquait d'abord sur le bois des bouche- pores, des masses s'appliquant au couteau, etc., et qu'on appliquait seulement ensuite les enduits usuels formant pel- licule. On a essayé en outre de produire des pellicules d'en- duit plus résistantes par le fait qu'on employait des pro- duits d'enduit qui exigeaient un chauffage au four. Il faut
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toutefois a cet effet habituellement des températures assez élevées auxquelles le bois ne peut pas être expose car il se gauchit et brûle partiellement. Ces modes de travail connus n'ont donc pas conduit à l'obtention irréprochable de revêtements résistants sur le bois.
Il a maintenant été découvert que l'on peut obtenir des revêtements résistants sur le bois lorsqu'on imprègne le bois d'une solution d'une résine artificielle au phénol et
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à la forma7.déhyde; capable de durcir a basse température et qu'on durcit ensuite la résine artificielle à des températu-
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res inférieures 1 1002 C. Fsa procédé peut par exemple s'ef- fectuer de telle façon qu'on imbibe le bois, à l'état natu- rel ou après un séchage préalable usuel ou une compression, d'une solution aqueuse ou alcoolique fluide a ,;p-7p %, d'une résine artificielle au phénol et à la formaidéhyde capable de durcir aux basses températures et qu'on durcit ensuite la
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rétine k des températures de 60 1 80 - C.
Le bois peut en ou- tre être employé dans l'état où il est obtenu après la pro- cédé connu de séchage et de maturation, ou bien on peut le
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soumettre éventuellement au préa7.able â une forte pression jusqu'à environ 20 atmosphères pour empêcher sa vitalité na turelle par une destruction partielle des cellules.
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Suivant a présente invention, la bois est d'abord placé pendant quelques heures dans une solution fluide, aqueuse ou alcoolique, de résine artificielle au phénol et % la formai-. déhyda de 30 à 70 %, de façon que la bois s'imbibe jusqu'à environ 2 mm. de profondeur de la solution de résine artifi- cielle. Pour obtenir une imprégnation rapide, ce traitement peut être effectué éventuellement d'abord dans le vide et ensuite sous pression. Le bois ainsi imprégné de resine ar¯ tificielle est alors introduit dans un four de séchage de 60 à 80 C. Après environ 1 à 12 heures un durcissement com- plet de la résine artificielle s'est produit sans que par le chauffage il se produise une détérioration du bois.
Le bois possède alors une couche de résine artificielle ayant pénétré jusqu'à 2 mm, de profondeur et reliée intimement aux fibres du bois. Le revêtement ainsi produit est par consé- quent solidement ancré % la surface du bois, de sorte qu'il ne peut se détacher.
Dans le cas ou l'éclat de la couche .de résina artifi- cielle sur la surface du bois ne suffit pas encore, on peut l'augmenter par un simple polissage ultérieur ou bien on peut appliquer d'autres couches de résine artificielle qui sont également durcies dans le four % sécher à 60-802 C. On peut produire de cette manière des couches de résine artificielle ayant jusqu'à 1 mm. d'épaisseur.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on obtient des revêtements extrêmement résistants sur le bois, sans danger de détérioration de celui-ci, en employant une laque de résine artificielle au phénol et à la formaldé- hyde qui sèche et durcit à la température ordinaire, 1 l'air, Ces laques de résine artificielle qui contiennent avantageu- sement comme dissolvant de l'alcool éthylique, de l'alcool. méthylique ou de l'acétone, ont la propriété qu'après l'ap- @ ' plication sur le support elles durcissent à la température ordinaire, à l'air, endéans 1 à 24 heures de façon à être
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sèches et exemptes de collage.
Le durcissement de ces laquée de résina artificielle con- tinue l'air au cours des jours suivants. Ce processus de. durcissement ultérieur peut être limité . uelues heures lorsqu'on soumet le revêtement, durci à l'air, pendant quel- ques heures . une température d'environ 40-80 . On obtient ainsi la surface de l'objet du bois une couche de laque qui est dure, extrêmement résistant: et très brillanta, L'é- paisseur de la couche de laqua, peut être augmentée par le fait qu'on enduit de façon répétée la surface du bois de la même laque de résine artificielle.
On a trouvé en outre que la résistance des couchas de laque très brillantes et lisses sur le bois peut encore être augmentée lorsqu'avant l'application de la laque alcoolique, indiquée ci-dessus, de résine artificielle au phénol et à la formaldéhyde, on traite le bois au moyen d'un bouche-pores qui contient de la résine au phénol et à la formaldéhyde durcissant 1 la température ordinaire, ainsi que des matiè- res de charge et éventuellement un dissolvant,
Le bouche-pores peut contenir par exemple environ 10 à 20 % de résine artificielle au phénol et \ la formaldéhyde durcissant la température ordinaire,
0 à 30 % de dissolvant par exemple d'alcool éthylique et éventuellement d'alcools à point d'ébullition plus élevée et 60 90 % de matière de charge. Comme matière de charge on peut employer des subs- tances comme le kaolin, le bolus, la farine d'asoeste, l'as- bestine, la poussière de verre, la farine de schiste, la fécule de pommes de terre, la sulfate de baryte, le blanc de zinc, le blanc de plomb, le rouge d'oxyde de fer, des ocres, etc.
Le bois est d'abord traité par ce bouche-pores. L'appli- cation du bouche-pores se fait par frottement au moyen de chiffons. Le revêtement est ensuite amené à sécher et à durcir à l'air à la température ordinaire @ @
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pores peut également se faire à des températures comprises entre 25 et 80 C, et la durée du durcissement peut être ré- glée suivant l'élévation de la température. Par l'emploi de températures plus élevées, la durée du durcissement peut être réduite à quelques minutes.
Sur cette couche de bouche-pores on applique alors une solution alcoolique de résine artificielle qui contient de la résine au phénol et \ la formaldéhyde durcissant à la tempé- rature ordinaire. L'application de cette couche de revêtement se fait avantageusement dans une chambre qui possède une tem- pérature d'au moins 202 C, par exemple entre 30 et 50 C de f açon que la couche de résine artificielle appliquée durcis- se très rapidement. Dans le cas où le bois doit recevoir plu- sieurs couches de revêtement, elles sont toutes appliquées dans les mêmes conditions. Après l'application de la dernière couche de revêtement, on peut encore faire suivre un nouveau durcissement des couches de laque de résine artificielle au phénol et à la formaldéhyde à des températures jusque 80 C.
L'application de la solution alcoolique de résine artifi- cielle au phénol et à la formaldéhyde peut se faire par im- mersion, par enduit, par coulée ou par arrosage,
On observe fréquemment que la surface de la couche de laque devient fréquemment ondulée et analogue à une pelure d'orange dans le cas où la résine au phénol et à la f ormaldé- hyde est dissoute dans l'alcool éthylique. Par addition d'al- cools à point d'ébullition plus élevé, on peut éliminer cet inconvénient. Comme alcools \ point d'ébullition plus élevé on peut employer ceux qui entrent en ébullition entre 80 et 1502, comme par exemple l'alcool butylique, l'alcool propy- lique, etc .
Lors de('la création de revêtements résistants, on peut obtenir unemeilleure flaçon de se comporter des laques de résine artificielle mentionnées ci-dessus, au phénol et à la formaldéhyde, lorsque suivant une autre forme de réalisation
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de l'invention, on ajoute à la laque de résine artificielle au phénol et à la formaldéhyde des solutions de résine, de préférence des résines fusibles) par/exemple la colophane, la gomme-laque ou des résines artificielles, par exemple les résines vinyliques. Les résines, ou les résines artificielles, employées comme additions sont' dissoutes avantageusement dans des dissolvants qui dissolvent également la résine artificiel- le au phénol et % la formaldéhyde.
De semblables dissolvants sont le glycol éthylique, le glycol-acétate éthylique, l'al- cool éthylique, l'acétone ainsi que d'autres cétones et des alcools à point d'ébullition plus élevé, comma par exemple l'alcool butylique, l'alcool propylique, etc.
La quantité de l'addition da résines ou de résines arti- ficielles doit valoir de 2 à 50 %, calculés d'après la teneur en résine de phénol de la laque de résine artificielle au phénol.
L'addition de résines et de résines artificielles, comme la colophane, la gomme-laque, les résines vinyliques, etc., en quantités de 2 à 50 % la résine artificielle au phénol et à la formaldéhyde, est à envisager également pour le bouche- pores.
Par l'addition de résines et de résines artificielles à la résine artificielle au phénol et à la formaldéhyde, on n'obtient pas seulement uns meilleure façon de se comporter de la couche de laque, mais aussi une surface plus égale, plus lisse et plus brillante du revêtement de laque.
On peut éventuellement appliquer sur la couche de resine artificielle encore d'autres couches de laque moyennant l'em- ploi de laques aux dérivés de cellulose, de laques à l'huile, etc.
Le revêtement fabriqué suivant la présente invention est absolument impénétrable pour l'atmosphère, extrêmement résis tant aux influences chimiques, résistant aux égratignures,,in- sensible aux chocs et aux coups et résistant 1 des tempéra-
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turcs jusqu'à environ 200 . Comme aucuns influence ne peut plus agir sur le bois, la vitalité naturelle du bois est é¯ galement pour ainsi dire complètement supprimée, on obtient ainsi l'avantage qu'un bois qui n'a pas été soumis au séchage usuel ne subit plus de déformation lorsqu'il est pourvu d'un revêtement suivant la présente invention. En particulier, il ne se produit pas de changements'par des séparations de résine ou par tassement de la matière d'enduit dans les po- res du bois.
L'enveloppe de résine artificielle fabriquée suivant la présente invention est reliée tellement intimement au corps du bois que le bois peut être scié, coupé, foré, ra- boté, tourné et usiné de n'importe quelle autre manière avec le revêtement. Le procédé suivant la présente invention est par conséquent utilisable avec grand avantage dans Industrie travaillant le bois contreplaqué, c'est dire par exemple dans la fabrication de meubles, d'appareils radiophoniques, de voitures d'enfants, etc.
A cause de la grande dureté et de la grande résistance que le bois acquiert par la couche de résine artificielle, ce mode de traitement conviant aussi tout particulièrement pour les lattas de bancs, les sièges de chaises, les tablettes de tables, les revêtements de bois; pour le bois qui est exposé aux actions des intempé- ries ou de vapeurs fortement co-rrosiv es ou de produits chi- niques on obtient également un3 protection efficace et dura- ble. Aux solutions de résines artificielles au phénol et à la formaldéhyde employées pour l'imprégnation du bois, on peut éventuellement ajouter des matières colorantes, de sor- te que las revêtements acquièrent une coloration appropriée.
La procédé suivant la présente invention a l'avantage particulier que l'ob peut obtenir des revêtements de laqua parfaitement'clairs et incolores sans qu'il se produise une coloration propre désavantageuse de la résine, artificielle.'' On peut produire suivant la procédé, en particulier, des po- lissages très brillants sur des plaques de bois, des lattes
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A la place des bouche-pores indiqués on peut, lorsqu'il s'agit de la création de couches de revêtement couvrantas, employer également des mastics au couteau qui contiannant comme liant une résina au phénol et à la formaldéhyde, dur@ cissant à la température ordinaire.
Il est déjà connu d'imprégner le bois au moyen de résine artificielle. On a toutefois toujours employé à cet effet jus- qu'à présent des températures de durcissement de 100 à 1402.
Cette façon de travailler connue n'a donc pu acquérir aucune valeur pratique car aux températures de durcissement élevées, une détérioration du bois est inévitable.
E x e m p l e s .
1) On condense 10 kg de phénol ou de crésol avec 10 à 15 kg de formaldéhyde (30 % en poids) avec addition de 100 gr. d'une solution d'hydroxyde de sodium à 25 % ou de 50 gr. de bicarbonate de sodium. Après précipitation de la résine, cet- te dernière est séparée de l'eau se trouvant au-dessus qui contient les restes de phénol, de formaldéhyde et du cataly- seur. Cette solution aqueuse liquide de résine est diluée au moyen d'eau, suivant la teneur désirée en résine artificiel- le. Dans le cas ou lors de l'addition d'eau de la résine se précipite, on ajoute goutte % goutte une solution à 25 % de
NaOH, jusqu'à ce qu'il se produire de nouveau une solution claire de résine.
Au moyen de'une solution aqueuse de ce genre de résine artificielle, on imbibe le bois par impré- gnation ou laquage après quoi le durcissement se produit à des températures de 60 80 C.
2) On condense, comme à l'exemple 1, 10 kg de phénol ou de crésol avec 10-15 kg de formaldéhyde avec addition de 1 kg de bicarbonate de sodium. Déjà après 10 à 20 minutes de durée de la réaction, après le commencement de l'ébullition du mé- lange, la réaction est interrompue par refroidissement et la solution claire de résine et d'eau est amenée à la tempé-
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rature du local. La solution de résine ainsi obtenue peut ê- tre diluée davantage au moyen d'eau sans qu'il se produise un trouble.
A la place de bicarbonate de sodium on peut employer une quantité équivalente d'hydroxyde de sodium ou d'hydroxyde de potassium.
Au moyen de cette solution aqueuse de résine artificielle on imbibe le bois et on le chauffe ensuite à des températures de 60 à 802 pour la durcissement de la résine artificielle, 3) On condense avec réfrigérant à reflux 10 kg de phénol ou de crésol avec 10 à 15 kg de formaldéhyde et 100 gr. de di@ méthylamine. Apres précipitation de la résine artificielle, cette dernière est séparée de la solution sa trouvant au- dessus et est évaporée dans le vide des températures allant jusqu'. 100 C, jusqu'à consistance visqueuse.
A cette rési¯ ne artificielle on ajoute, suivant la teneur désirée, de l'alcool éthylique, . ou de l'alcool méthylique ou de l'acétone comma dissolvant,
La solution de résine artificielle ainsi obtenue est u- tilisée pour l'imprégnation de bois, après quoi se fait le durcissement à 60-80 .
4) On condense, avec réfrigérant à reflux, 10 kg de phénol ou de crésol avec 20 kg de formaldéhyde (40 % en volume) et 1 kg d'acide lactique (à dojo). Après la séparation de la résine, celle-ci est isolée de la solution se trouvant au- dessus qui possède encore eu une teneur élevée en formaldé- hyde et la résine est évaporée dans le vide, comme suivant l'exemple 3, et mise en solution ensuite avec de l'alcool!? éthylique, de l'alcool méthylique ou de l'acétone 5) On condense 10 kg de phénol ou de crésol avec 20-40 kg de formaldéhyde''(30 % en poids) avec addition de 250 gr, de NaOH (solide ).
Avant la séparation de la résine ou lors du . commencement de,la séparation, on neutralise la soude ajoutée avec de l'acide acétique. Cette solution aqueuse da résina au
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phénol peut être employée déjà dans cet état pour l'imprégna- tion ou le laquage de bois. On peut toutefois aussi l'éva¯
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porer dans le vide à des températures allant jusqu'à 3002 C, jusqu'à consistance visqueuse et mettre en solution cette résine artificielle épaissie'au moyen d'alcool éthylique, ou d'alcool méthylique ou d'acétone, Avec la solution alcoo- lique ainsi obtenue de résine artificielle ayant n'importe quelle teneur en résine, on peut alors également laquer le
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bois.
M lieu de NAOH, on peut employer également une quan- tité équivalente de bicarbonate de sodium ou bien de KOH.
De même, on peut . la place d' acide acétique employer é- gaiement de l'acide phosphorique, de l'acide lactique ou de l'acide phtalique.
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6) n condense 10 kg de phénol avec 10-50 kg de formaldëhy¯ de (50 % en poids) avec addition de 2 'h 500 gr, de NaQH (solide), Après la réaction de formation de résine ou la sé- paration de la résine, l'ensemble du mélange est évaporé
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dans le vide des températures allant jusqu'à J002 C, jus- qu'à consistance visqueuse. La raina alcaline est alors dis- soute dans de l'alcool éthylique, de l'alcool méthylique ou de l'acétone et dans cette solution elle est neutralisée au moyen d'acides anorganiques ou organiques, comma l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide
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benzofque, l'acide phtalique, l'acide salicylique, etc. ou amenée a 1 'état faiblement acide.
Une semblable solution al- coolique de résine artificielle au phénol et à la for:,1aJ.ie- hyde possède la propriété de durcir â la températur3 de l'air.
Suivant la composition de la résine artificielle au phénol et à la formaldéhyde et la nature et la quantité des acides ajoutés, le temps pour la durcissement la température
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ordinaire put âtre figa â 1 s ?. heures. Par l'élévation de l'addition d'acide, la durée du durcissement est raccour- cie et la température de durcissement nécessaire eet bais¯
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sée évantu. lement jusqu'â la température da l'air.
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A la place d'hydroxyde de sodium on p,ut employer éga- lament une quantité équivalente d'une autre base organique ou anorganique, par exemple du bicarbonate de sodium, da la diméthylamine.
Au moyen de cette solution alcoolique de résine artifi- cielle, on recouvre le bois au moyen d'un enduit ou par ar- rosage ou par immersion, après quoi on effectue le séchage et le durcissement de la laque à l'air, à la température or¯ dinaire. Le revêtement de laque obtenu se caracterisé par une grande dureté et une grande résistance ainsi que par un éclat élevé.
On peut également employar cette laque de résine artifi- pour recouvrir des objets en métal, en verre ou en papier.
7) On condense 10 kg de phénol avec la-50 kg de formaldéhyde (30 % en poids ), avec addition de 25 à 500 gr. de NaOH. Après que la réaction est terminée ou après séparation de la résine, l'ensemble du mélange est évaporé dans le vide des tempéra¯ turcs allant jusque 100 , jusqu'à consistance visqueuse.
La résine alcaline est dissoute dans des parties égales, en poids, d'alcool éthylique ou d'alcools à point d'ébulli- tion plus élevé et ensuite cette solution alcoolique da re- sine est neutralisée ou acidifiée au moyen d'acide chlorhy- drique. La solution de résine au phénol et à la formaldéhyde ainsi obtenue (laque de bois) possède la propriété, lors- qu'elle est appliquée sur du bois, de former un revêtement analogue 1 de la laque,qui durcit de lui-même à l'aire A l'aide de cette solution de résine au phénol et à la formal- déhyda on prépare'le boucha-pores qui peut posséder par exem@ ple la composition" suivante:
10-30 kg de solution alcoolique à 50 % de résina au phénol et à la formaldéhyde, 0-60 k g de dissolvant comme l'alcool éthylique ou des alcools point d'ébullition plus élevé.
60-90 kg de matière de charge, comme du bolus.
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Après que le bouche-pores a été appliqué sur le bois, ce dernier est recouvert par exemple d'une solution alcoo- lique à 50 % de solution de résine au phénol et à la for- maldéhyde. Suivant l'application, la teneur an résina arti¯ ficielle dans la ablution de résina artificielle au phénol et à la formaldéhyde varie entre 25 à 75 %.
On a observé qu'on obtient de meilleurs résultats lors¯ que le bouche-pores est fabriqué moyennant l'emploi de la même résine au phénol et à la formaldéhyde que les couches de revêtement subséquentes, car dans ce cas on obtient un-- liaison solide entre le bouche-pores et la couche de revê- tement.
8) On condense 10 kg de phénol avec 20 kg de formaldéhyde (à 30 % en poids), avec addition de 50 gr. de NaOH. }près que la réaction est terminée ou après séparation de l'eau) l'ensemble du mélange est évaporé dans le vide 1 des tempera- tures allant jusqu' 100 jusqu'\. consistance visqueuse.La résine artificielle alcaline est alors dissoute dans des parties égales d'alcool éthylique et ensuite acidifiée lé- gèrement au moyen d'une solution alcoolique d'acide chlor- hydrique. A cette solution alcoolique.de¯résine au phénol et à la formaldéhyde, on ajoute 3 kg d'une solution alcoolique de gomme-laque % 50 %. La laque de résine alors terminée est appliquée par enduit, arrosage, immersion.
Le durcisse- ment de la couche de laque se fait à la température du local ou à des températures de 40-802 C.
9) On condense 10 kg de crésol avec 40 kg de formaldéhyde (à 30 % en poids), avec addition de 100 gr, de NaOH et on évapore dans le vide jusque consistance visqueuse. On dilua alors cette résine artificielle au moyen d'un mélange de parties égales de glycolacétate d'éthyle et d'alcool méthy- lique, ce mélange étant employé en quantité correspondant à la moitié du poids de la résine artificielle. On acidifie ensuite faiblement au moyen d'une solution alcoolique d'acide
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sulfurique. On ajoute alors 10 kg d'une ablution alcoolique de résine vinylique 50 %. L'application et le séchage de la laque se font comme à l'exemple 8.
Revendic ations.
1/ Procédé pour la production de revêtements résistants sur bois, caractérisé en ce qu'on imbibe la bois d'une solution d'une résine artificielle au phénol et 1 la formaldehyde susceptible de durcissement . de basses températures, et qu'on durcit ensuite la résine artificielle à des températu- res inférieures à 100 C.