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PLAQUES COMPOSITES POUR REVETEMENTS ET PLANCHERS.
La -présente invention concerne des plaques composites pouvant servir de carreaux pour carrelages, de panneaux pour le revêtement, des murs, de plin- thes, de marches d'escaliers, de seuils, d'entourages de foyers., et pour d'au- ires usages dans lesquels on désire obtenir une surface de bois sans utiliser une grande proportion de bois.
Suivant l'invention, une plaque composite de ce genre est formée par un produit de charge inorganique granulé non absorbant dont les grains sont agglomérés par un adhésif résistant à l'eau, ces carreaux étant revêtus d'une feuille de placage ou d'une planche de bois fixée à l'aide d'adhésif.
Le terme "non absorbant" utilisé dans cette description n'exclut pas une légère absorption superficielle, mais indique que les grains recou- verts -- d'une solution adhésive retiennent à leur surface une quantité suffi- sante de cet adhésif pour assurer la cohésion entre les particules lorsque la matière est comprimée.
L'agglomérant de la charge inorganique est de préférai ce le même que l'adhésif utilisé pour le collage du bois au corps du carreau.
Pour la préparation des matériaux composites suivant l'invention, on peut utiliser un liant quelconque résistant à l'eau et restant stable dans les conditions d'utilisation. A titre d'exemple de ces liants ou agglomérants on peut citer les matières protéinées, telles que la glue ou la caséine, qui ont été durcies par la formaldéhyde ou un chromate.
Bien entendu, on peut également utiliser d'autres adhésifs, notam- ment des adhésifs à l'huile siccative et les résines naturelles ou synthétiques*.
Mais l'invention concerne plus particulièrement la préparation d'u- ne composition agglomérée par une résine thermodurcissante. Par "thermo-dur- cissant", on entend dans la présente description à la fois les produits synthé- tiques dont la prise peut être effectuée par la chaleur, et les compositions résineuses-contenant un catalyseur de durcissement permettant à la composition
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de durcir rapidement sans chauffage.
On peut améliorer l'adhérence du placage de bois à la plaque en mettant en suspension dans l'adhésif de la sciure de bois ou une autre matière cellulosique finement divisée. L'épaisseur appropriée est de 2 à 4 mm pour la fabrication de carreaux pour carrelages de 0,5 à 1 mm pour panneaux desti- nés au. revêtement des murs et pour les autres objets, l'épaisseur est détermi- née par le degré d'usure auquel ils peuvent être exposés.
La matière utilisée pour la fabrication de la plaque agglomérée à l'aide d'un adhésif doit être granulée et non absorbante, pour exiger un minimum d'agglomérants pour l'obtention d'une forte cohésion. Parmi ces ma- tières inorganiques, la plus appropriée à la mise en oeuvre, de l'invention est le sable, parce qu'il est le plus facile à obtenir. Mais on peut également utiliser des matières telles que le granit concassé.,, ou d'autres roches concas- sées en grains.
Les carreaux de carrelage présentant une surface de bois suivant l'invention sont d'une fabrication peu coûteuse, et on peut les confectionner et les poser avec moins de frais que les lames de parquet. Ils ont un aspect agréable et, suivant les propriétés de l'adhésif utilisé pour leur fabrica- tion, on peut les rendre résistant à l'humidité, ou complètement résistant à 1'eau., de façon qu'ils ne se désagrègent pas après un séjour de plusieurs jours dans l'eau, et qu'ils ne subissent aucune action nuisible après séchage à l'air à la température normale. De même, les panneaux de revêtement se laissent fa- cilement et solidement fixer aux parois rugueuses et humides, et forment un revêtement résistant parfaitement à l'humidité.
Les carreaux ou panneaux peu- vent être fixés par exemple à un plancher en béton, ou à des murs de briques, à l'aide d'un mortier de ciment ou de chaux de la manière usuelle pour la fixa- tion de carreaux en béton, sauf lorsque ces mortiers n'adhèrent pas bien avec les produits de charge utilisés pour la fabrication dès carreaux. On peut a- lors utiliser un liant tel que le bitume. On peut poser les carreaux d'une manière satisfaisante sur un lit de sable qu'on égalise de préférence au rou- leau avant la pose.
Une particularité de l'invention réside dans le procédé de fabri- cation d'un carreau de carrelage ou d'un panneau de revêtement pour murs, ou d'uatres objets similaires, procédé qui consiste à remplir un moule plat avec un mélange composé d'une matière granulée (du sable par exemple) et d'un agglomérant résineux thermo-durcissant., à placer sur ou sous le mélange une feuille de bois de placage, de contreplaqué ou une planche de bois endui- te d'adhésif sur la face en contact avec le mélange granulé, et à comprimer l'ensemble à une température et sous une pression suffisantes pour durcir l'ag- glomérant, et obtenir un panneau formant un tout dont la face en bois forme alors le revêtement du plancher ou du mur ou d'une autre surface.
Dans certains cas, il est indiqué de coller une feuille de placa- ge ou de bois contreplaqué sur les deux faces, par exemple pour obtenir une plus grande résistance à la flexion, lorsque les carreaux de carrelage doi- vent franchir les intervalles entre les solives.
Si on choisit convenablement l'agglomérant ou adhésif, par exemple une résine synthétique,et un catalyseur de durcissement, de la manière décri- te en détail ci-après, on peut effectuer l'agglomération sous pression à. la température atmosphérique. Que l'on comprime statiquement à chaud ou à froid, il peut être avantageux avant d'appliquer la pression, de soumettre le mélan- ge à une vibration ou à des secousses en vue de tasser la masse.
Pour obtenir des produits résistant* à l'eau, on peut utiliser l'un quelconque des agglomérants bien connus résistant à l'eau tels que les résines urée-formaldéhyde, mélamine-formaldéhyde ou leurs mélanges ainsi que les rési- nes de phénol-formaldéhyde et les résines de crésol, et de résorcine-formaldé- hyde. De même, on peut utiliser les matières potentiellement résineuses tel- les que les composés du méthylol avec l'urée ou la mélamine, dans lesquels* formation de la résine a lieu pendant la réaction à des températures élevées.
Si on désire obtenir une haute résistance à l'eau, l'agglomérant
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en résine synthétique choisi peut avantageusement être un agglomérant résineux à base de mélamine ou de phénol. Un agglomérant à base de mélamine présente en outre cet autre avantage que-le durcissement peut avoir lieu à une tempéra- ture plus faible que la température usuellement utilisée pour les résines phé- noliques normales..
S'il est nécessaire de chauffer pour durcir l'agglomérant résineux., on peut obtenir une grande vitesse de production en utilisant le chauffage à hante fréquence, par pertes diélectriques, à condition que les pertes dans le mélange de sable soient rendues suffisantes, soit par suite des caractéristi- ques de l'agglomérant résineux, soit par l'addition d'une matière donnant à la résine un facteur de puissance suffisamment élevé sans contrarier ses pro- priétés adhésives, par exemple par addition d'une faible proportion (0,05 à 0,1%) de noir de carbone ou de poudre d'aluminium.
On peut considérablement améliorer l'adhérence du bois à la pla- que formée par un produit de charge aggloméré en utilisant pour coller la feuille de placage un adhésif contenant en suspension une matière cellulosi- que divisée. Celle-ci peut se présenter sous la forme de sciure de bois, de préférence grossière,. dont les particules traversent et sont arrêtées respec- tivement par les tamis n 18 et 52 (British Standard Spécification 410-1931, c'est-à-dire une grandeur de mailles de 0,853 et 0,295 mm). On peut égale- ment utiliser du liège granulé qui donne aux carreaux une certaine élasticité à la compression.
Pour faciliter l'échappement de la vapeur d'eau et d'autres gaz pendant le durcissement du carreau muni de son placage, surtout' lorsque ce durcissement a lieu sousl'action de la chaleur,il est indiqué d'utiliser un moule en matière poreuse, par exemple, en matière inorganique servant à la fabrication de plaques'filtrantes utilisées dans l'industrie chimique, mais il est préférable d'utiliser des moules métalliques parce qu'ils durent plus longtemps. Dans ce dernier- cas, on peut percer des petits trous dans ce mou- le. Si on utilise le chauffage àhaute fréquence par pertes diélectriques, et si on place une électrode en contact direct avec le mélange, cette électrode est avantageusement en métal poreux fritté.
Dans la fabrication- de carreaux pour carrelages ou pour revêtements de murs ou applications similaires, il est avantageux de remplir les moules avec le mélange de sable en enlevant le trop-plein à la raclette. A cet effet, il est nécessaire que le sable ou la matière similaire mélangée à l'agglomérant présente une résistance négligeable'avant le durcissement.
Pendant la compression, le tassement qui se produit pour une cour- se prédéterminée du piston ou poinçon dépend également de cette résistance avant le durcissement. Si cette résistance est élevée, le tassement peut être insuf- fisant pour donner une pièce moulée satisfaisante. D'antre part, si le mélange s'éboule librement par suite d'une résistance nulle, on peut réaliser le tasse- ment maximum avant la fin de la course complète du piston. On voit'donc que la possibilité de fabrication de carreaux ou autres objets d'une épaisseur pré- déterminée par ce procédé dépend grandement de la résistance avant le durcisse- ment du mélange.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, l'absence d'une résistance appréciable avant le dùrcissement, c'est-à-dire l'obtention d'une matière à éboulement libre, peut être obtenue par l'un ou l'autre des deux procédés suivants :
1) On mélange le sable ou une matière similaire avec un adhésif en dissolution et on laisse le solvant s'évaporer en totalité;
2) On ajoute une quantité suffisante de solvant dans l'adhésif ou pendant le mélange pour réaliser un mélange humide s'écoulant à peu près librement.
On a trouvé que le premier de ces procédés donne des pièces moulées ayant une résistance relativement médiocre, à moins qu'on augmente la quantité d'adhésif.
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Le dernier des deux procédés donne des pièces moulées satisfaisan- tes, mais il peut avoir pour effet de diluer l'adhésif appliqué sur le bois, et de réduire ainsi la résistance du collage. Cet effet apparaît particuliè- rement lorsqu'on utilise des résines de phénol et de formaldéhyde en dissolution dans l'eau ou dans des solvants organiques.
On voit donc qu'il est indiqué d'utiliser un mélange humide pour obtenir des pièces moulées satisfaisantes en sable et résine, mais qu'il con- vient d'utiliser un mélange sec si on désire obtenir un maximum d'adhérence entre le placage de bois et la pièce moulée en sable.
Suivant l'invention, on a surmonté cette difficulté en utilisant des solutions de résines à précipitation mutuelle, de la manière décrite plus loin.
Pour la fabrication d'objets tels que des plaques de revêtement, on peut utiliser de simples moules pour fabriquer chaque article séparément, et on peut durcir ceux-ci à l'aide d'une presse capable d'exercer une- pression suffisante pour assurer un bon contact entre la matière de moulage, par exem- ple le sable, et le placage et la planche de bois, et également capable d'as- surer un chauffage suffisant si le durcissement de l'adhésif exige une tempé- rature relativement élevée.
On peut également comprimer suffisamment la com- position de moulage pour tasser la masse et maintenir le contact entre la com- position de moulage et le bois à l'aide d'une charge statique ou d'une pince de serrage-,
Un autre procédé, particulièrement applicable à la fabrication d'ob- jets plats tels que les carreaux pour le revêtement de planchers ou de murs, consiste à appliquer un adhésif approprié sur un grand panneau de placage et à poser sur ce panneau une grille dont les ouvertures ou cases correspondent aux dimensions de l'objet à fabriquer, par exemple d'un carreau pour carrela- ges. On remplit ensuite les cases avec un mélange de sable et d'agglomérant adhésif, et on place sur chaque case une plaque de compression produisant un relief "gaufré".
On procède ensuite au durcissement de l'ensemble dans une presse chauffée ou non, suivant les conditions imposées par les adhésifs ou agglomérants. Après avoir enlevé la grille, on découpe le bois suivant la forme et les dimensions des carreaux qui sont déterminées par les dimensions intérieures des cases.
Si l'on incorpore au sable ou à une autre matière convenable une quantité¯.suffisante d'agglomérant adhésif, il est inutile d'enduire le bois d'adhésif. Mais il est plus économique d'utiliserune faible quantité d'ad- hésif comme agglomérant, et d'appliquer une couche d'adnesif sur le bois.
Si les carreaux de carrelage fabriqués.. suivant l'invention contien- nent des agglomérants capables de résister à la chaleur, et si on les fixe à un support en béton à l'aide d'une matière résistant également à la chaleur, par exemple en sable et ciment, on peut chauffer le support par en-dessous sans qu'il en résulte une action nuisible sur les carreaux. On a trouvé que le chauffage du support par en-dessous est satisfaisant pour une température du placage de 50 maintenue pendant six mois.
Pour obtenir une grande rigidité par rapport au poids, on peut fabriquer les objets suivant l'invention, notamment les carreaux pour carrela- ges, en imprimant un dessin "gaufré" dans la pièce moulée et agglomérée.
Un sable particulièremnt approprié est celui connu sous l'appel- lation de sable de "Leighton Buzzard" dont les grains ont une grosseur telle que 75% traversent un tamis de 30 mailles, tandis que la totalité est retenue par un tamis de 52 mailles (British Stantard Spécification 410-1931). On peut également utiliser du sable à particules plus grosses, ce qui assure une certaine économie dans la quantité d'adhésif nécessaire pour produire une cohé- sion suffisante entre les particules.
On a utilisé avec succès du granit tamisé dont les particules avaient une grosseur comprise entre 8 et 18 mailles (British Standard Speficiation 410- 1931) . ,
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On a trouvé que certaines matières rocheuses, telles que la pier- re de Ketton granulée exigent par suite de leur nature poreuse une quantité non économique d' agglomérant adhésif pour produire un produit satisfaisante ¯ par exemple un carreau de revêtement pourplanchers et murs,
On a fabriqué des carreaux de carrelage en utilisant des pres- sions de 0,07 à 70 kg/cm3.
Suivant l'invention, on préfère utiliser une pres- sion de tassement initiale de 2,1 à 35 kg.cm2, mais il est bien entendu que 11-invention n'est pas limitée à ces limites. La pression dépend grandement de la résistance du mélange "cru", et il n'existe aucune raison pour appliquer une pression plus élevée que celle qui est nécessaire pour tasser le mélange.
Une faible résistance du mélange "cru" Il n'exige aucune légèrepression. On atteint rapidement su point où les pressions élevées ne produisent plus qu'une augmentation de densité négligeable.
Après la pression initiale nécessaire pour tasser le sable ou le mélange similaire, il suffit d'une pression relativement faible pour maintenir le placage de bois à plat ou sous une autre forme désirée.
Dans la fabrication de carreaux pour carrelages, on peut, interposer une feuille de caoutchouc entre le placage de bois et le substratum granulée si on traite d'abord le caoutchouc pour en cycliser les surfaces, par exemple en l'immergeant dans l'acide sulfurique concentré, de la manière indiquée en détail plus loin, Le carreau présente alors une surface d'appui élastique.
Dais les limites économiques de l'adhésif utilisé pour l'agglomé- ration du sable ou des particules similaires, les produits moulés décrits sort poreux et absorbants jusque dans les parties où la teneur en résine de la pièce moulée est élevée par suite de la migration, par capillarité ou su- trement, de 1-'adhésif appliqué sur le bois. En ce point, la concentration plus élevée en résine du sable constitue une barrière complète au passage de l'hu- midité. A titre d'exemple, les carreaux posés sur un plancher humide ne permet- tent pas à l'himidité de s'élever à travers ces carreaux.
Les exemples ci-après montreront bien comment l'invention. peut être mise en oeuvre.
EXEMPLE 1 :
On recouvre une face d'une feuille de placage de bois d'une résiné de mélamine-formaldéhyde à laquelle on mélange 10-20% de sciure de bois gros- sière. On pose cette feuille de placage sur le fond d'un moule avec la face enduite d'adhésif sur le dessus. On verse dans le moule un mélange composé de 100 parties de sable sec passant par le tamis de 16 mailles et retenu par celui de 30 mailles(Br-itish Standard Spécification 410-1931, c'stt-à-dire à mailles ayant une largeur de la 003 mm), de 2 parties de résine de mélamine- formaldéhyde solide, et de 2-4 parties d'eau. On peut utiliser un catalyseur tel que ,le chlorure d'ammonium pour accélérer la prise.
On applique ensuite une pression de 0,035 à 0,7 kg/cm2, et on'durcit l'ensemble dans une presse chauffée ou dans un four à la température de 95 , ou encore par voie électri- que à l'aide d'un générateur de haute fréquence, ou par chauffage aux rayons infra-rouges.
On peut ajouter une proportion de résine inférieure à 2%, mais on réduit ainsi la résistance du carreau en sable. Par exemple, avec 2% de résine;, la résistance à la traction du carreau est de 24,5 à 28 kg/cm2. avec 1%, elle est réduite entre 14 et 17,5 kg/cm2. La résistance à la compression est respectivement de 140 et de 120 kg/cm.
EXEMPLE 2.:
On procède comme dans l'exemple 1, sauf qu'on étend une couche de résine de mélamine-formaldéhyde et de sciure de bois sur la feuille de placage, tandis que le mélange de sable et- de résine de mélamine-formaldéhyde est étalé sur le mélange contenant la sciure de bois.
EXEMPLE 3 :
On utilise une feuille de placage de bois rendue rugueuse, ou pas- sée au fer à dents sur une face,, sur laquelle on applique une résine liquide
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de phénol-formaldégyde, que l'on sèche. 'On place cette feuille dans le fond d'un moule poreux avec la couche adhésive sur le dessus. On introduit dans le moule un mélange composé de 100 parties de sable sec, de 3 parties d'une résine de phénol - formaldéhyde à 50%, et de 0,05 partie de noir de carbone, et on soumet l'ensemble à une vibration modérée. On applique une pression de 0,035 à 0,7 kg/cm2, et on durcit l'ensemble par chauffage à l'aide du procé- dé des pertes diélectriques à haute fréquence.
EXEMPLE 4 :
On utilisé une solution aqueuse d'une résine de mélamine-formal- déhyde ayant une solubilité limitée dans l'eau pour enduire le bois,,'en utili- sant 1,36 kg de solution pour une surface de 9,3 m2. Dans le mélange de-sable, on utilise une résine de phénol-formaldéhyde soluble dans l'alcool, à raison de 100 parties de sable pour ? parties d'une solution à 70% dans l'alcool déna- turé. Cette dernière résine peut résister légèrement à l'eau, mais elle doit être telle qu'elle précipite par l'addition d'une quantité importante d'eau.
De même, la solution aqueuse de résine de mélamine-formaldéhyde peut résister à l'addition d'une faible quantité d'un solvant organique, par exemple d'alcool éthylique ou d'acétone.
Les résines proprement dites- sont compatibles après évaporation de leurs solvants respectifs. Il importe donc de choisir des résines dans les- quelles ne se produit aucun commencement de durcissement avant l'évaporation d'une quantité importante ou de la totalité du solvant.
Dans ce procédé, l'utilisation d'un mélange mouillé de sable et de résine à écoulement libre donne à la fois une pièce bien agglomérée et une excellente adhérence du placage de bois.
EXEMPLE 5 :
On enduit sur une face une feuille de placage de bois avec une ré- sine phénolique soluble dans l'huile. On place cette feuille de placage sur le fond d'un moule avec la couche d'adhésif sur le dessus. On introduit dans le moule poreux un mélange composé de 100 parties dé sable sec et de 2 parties d'huile de lin cuite contenant des siccatifs. On exerce sur l'ensemble une pression de 0,7 à 7 kg/cm2 , et on introduit l'ensemble dans un four pour le durcir. Dans c-e cas, le durcissement peut exiger plusieurs heures à une tem- pérature d'environ 100 C, selon, entre autres, la porosité du moule.
EXEMPLE 6 :
On mélange 100 parties de sable de Leighton Buzzard avec 5 parties d'une résine aqueuse d'urée-formaldéhyde présentant une teneur en résine de 70%. On peut placer le mélange conte n ant un catalyseur à action lente dans un moule métallique et, sur le dessus, une feuille de placage de bois enduite d'une résine similaire pouvant avantageusement contenir de la sciure de bois grossière, de la manière précédemment décrite. On chauffe l'ensemble sous pression et on utilise de préférence de la chaleur supplémentaire pour accé- lérer le durcissement. On peut ajouter une résine de mélamine-formaldéhyde, par exemple de 10 à 20%k, pour obtenir une résistance plus élevée à l'eau. On peut également ajouter 10 à 20% de mélanine ou de résorcine par exemple.
EXEMPLE 7 :
On enduit une feuille de placage de bois avec une résine liauide de phénol-formaldéhyde et en la sèche. On place la feuille sur.'le .fond -abri mou- le métallique, dans lequel onintroduit un mélange composé degranit. -broyé dont les part culesont une groessur ueterminée par les tamis de 8-52 mailles (British Standard Spécification 410-1931) et de 2% de son poids d'une résine phénolique liquide (teneur en résine 75%). On exerce une pression à la surface du granit et on durcit l'en.semble à une température élevée tout en exerçant une pression, par exemple de 0,07 à 0,7 kg/em.. @
EXEMPLE 8 :
On enduit sur une face une feuille de placage de bois avec une résine liauide de phénol - formaldéhyde, et on la sèche. On place une grille
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sur la face enduite de la feuille de placage. On remplit les cases formées par la grille- avec un mélange composé de 100 parties de sable de Leighton Buz- zard et de 3 parties d'une résine liquide de phénol-formaldéhde, ayant une teneur en résine de 75%. Pour faciliter le remplissage, il peut être indiqué de laisser évaporer le solvant pur obtenir un mélange sec à éboulement libre, mais, en général, on obtient ainsi un produit moulé d'une 'qualité un.
peu infé- rieure. En revanche, si la quantité de solvant est relativement importante, et si le mélange est très humide au toucher-.,l'adhérence entre le bois et le mélange de sable est considérablement réduite. On place une plaque de com- pression dans les cases de la grille, et on durcit l'ensemble dans une presse chauffée.
On a fabriqué des carreaux d'après cet exemple en utilisant des feuilles de placage d'afara (Terminalia superba) que l'on a soumis aux es- sais suivants sans qu'ils soient détériorés.
1) Immersion complète dans l'eau froide pendant un mois, suivie d'un séchage à la température ordinaire;
2) lavage du placage de bois à l'eau et au savon une fois par jour pendant vingt jours, et séchage à la température ambiante entre chaqùe lavage (même avec un placage de bouleau) ;
3) aspersion par vingt litres d'eau à raison de 1 cc par minute (essai effectué aussi avec un placage de bouleau); 4) chauffage pendant hui t- heures à 80 , et refroidissement à la température ambiante dans l'espace de seize heures., entre chaque période à 80 .
Essais répétés pendant quatre mois (essai effectué aussi, avec un placa- ge de bouleau);
5) lavage d'un carrelage posé, une fois par semaine pendant une péri 0'- de six mois;
6) exposition à des humidités relatives, alternées .de 20% et de 90% d'une semaine à l'autre, sur une période de vingt semaines.
EXEMPLE 9 ¯On cyclise les surfaces d'une feuille de caoutchouc souple naturel par immersion dans l'acide sulfurique concentré pendant cinq minutes, on lave à l'eau et on sèche.
Sur la face du caoutchouc destinée à entrer en contact avec le sa- ble,ou une autre matière inorganique appropriée, on applique une résine ther- mo-ducissante convenable à base de phénol'ou crésol-formaldéhyde. On mélange le sable avec 3% d'une solution de résine de phénol-formaldéhyde. On enduit la feuille de placage ou de contreplaqué avec une résine similaire, et l'on presse et durcit l'ensemble en une seule opération à une température dépendant de la résistance à la chaleur du caoutchouc.
Il est bien entendu que le terme résistant à l'eau" utilisé dans cette description ne doit pas être pris à la lettre, mais désigne une adhésif qui n'est pas attaqué ni suffisamment dissous par l'humidité pour perdre ses propriétés d'adhérence.
¯ De même, quoique l'invention ait été décimte dans son application à la fabrication de plaques telles que, par exemple, des carreaux de carrela- des panneaux de revêtement;, il est entendu qu'elle s'étend également à des produits présentant des courbures simples telles qu'elles puissent être épousees par une feuille de placage ou de contreplaqué.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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COMPOSITE PLATES FOR COATINGS AND FLOORS.
The present invention relates to composite boards suitable for use as tiling tiles, cladding panels, walls, plinths, stair treads, thresholds, fireplace surrounds., And for others. - ire uses in which it is desired to obtain a wood surface without using a large proportion of wood.
According to the invention, such a composite plate is formed by a non-absorbent granulated inorganic filler product, the grains of which are agglomerated by a water-resistant adhesive, these tiles being coated with a veneer sheet or a wooden board fixed with adhesive.
The term "non-absorbent" used in this description does not exclude slight surface absorption, but indicates that the grains covered with an adhesive solution retain on their surface a sufficient quantity of this adhesive to ensure cohesion. between particles when the material is compressed.
The binder of the inorganic filler is preferably the same as the adhesive used for bonding the wood to the body of the tile.
For the preparation of the composite materials according to the invention, it is possible to use any binder which is resistant to water and which remains stable under the conditions of use. By way of example of these binders or agglomerants, mention may be made of proteinaceous materials, such as glue or casein, which have been hardened by formaldehyde or a chromate.
Of course, other adhesives can also be used, including drying oil adhesives and natural or synthetic resins *.
But the invention relates more particularly to the preparation of a composition agglomerated by a thermosetting resin. By "thermosetting" is meant in the present description both the synthetic products whose setting can be effected by heat, and the resinous compositions containing a curing catalyst allowing the composition
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to harden quickly without heating.
The adhesion of the wood veneer to the board can be improved by suspending sawdust or other finely divided cellulosic material in the adhesive. The suitable thickness is 2 to 4 mm for the production of tiles for tiling from 0.5 to 1 mm for panels intended for. wall covering and for other objects, the thickness is determined by the degree of wear to which they may be exposed.
The material used for the manufacture of the bonded plate with the aid of an adhesive must be granulated and non-absorbent, to require a minimum of binder to obtain a strong cohesion. Among these inorganic materials, the most suitable for the implementation of the invention is sand, because it is the easiest to obtain. But materials such as crushed granite, ,, or other crushed rocks can also be used.
The tiling tiles having a wooden surface according to the invention are inexpensive to manufacture, and they can be made and laid with less expense than parquet strips. They have a pleasing appearance and, depending on the properties of the adhesive used in their manufacture, they can be made moisture resistant, or completely water resistant, so that they do not fall apart afterwards. a stay of several days in water, and that they undergo no harmful action after drying in the air at normal temperature. Likewise, the cladding panels are easily and securely attached to rough, damp walls, and form a perfectly moisture resistant covering.
The tiles or panels can be fixed, for example, to a concrete floor, or to brick walls, using a cement or lime mortar in the usual manner for fixing concrete tiles. , except when these mortars do not adhere well with the fillers used for the manufacture of tiles. A binder such as bitumen can then be used. The tiles can be laid satisfactorily on a bed of sand which is preferably leveled with a roller before laying.
A peculiarity of the invention lies in the method of manufacturing a tiling tile or a covering panel for walls, or other similar articles, which method consists in filling a flat mold with a mixture composed of '' a granulated material (sand for example) and a thermosetting resinous binder., to be placed on or under the mixture a sheet of veneer, plywood or a plank of wood coated with adhesive on the face in contact with the granulated mixture, and in compressing the whole to a temperature and under a pressure sufficient to harden the bonding agent, and obtain a panel forming a whole, the wooden face of which then forms the covering of the floor or of the floor. wall or other surface.
In some cases it is advisable to glue a sheet of veneer or plywood on both sides, for example to obtain greater resistance to bending, when the tiles have to cross the gaps between the joists. .
If the binder or adhesive, for example a synthetic resin, and a curing catalyst is suitably selected, as described in detail hereinafter, the agglomeration under pressure can be carried out at. atmospheric temperature. Whether hot or cold is statically compressed, it may be advantageous before applying pressure to vibrate or shake the mixture in order to compact the mass.
In order to obtain water-resistant products, any of the well-known water-resistant binders can be used such as urea-formaldehyde, melamine-formaldehyde resins or mixtures thereof as well as phenol resins. formaldehyde and cresol resins, and resorcin formaldehyde. Likewise, potentially resinous materials such as methylol compounds with urea or melamine can be used in which resin formation takes place during the reaction at elevated temperatures.
If it is desired to obtain a high resistance to water, the binder
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synthetic resin chosen can advantageously be a resinous binder based on melamine or phenol. A melamine-based binder has the further advantage that the curing can take place at a temperature lower than the temperature usually used for normal phenolic resins.
If it is necessary to heat to harden the resinous binder., A high production speed can be obtained by using the high frequency heating, by dielectric losses, provided that the losses in the sand mixture are made sufficient, either owing to the characteristics of the resinous binder, either by the addition of a material giving the resin a sufficiently high power factor without adversely affecting its adhesive properties, for example by the addition of a small proportion (0 0.05 to 0.1%) carbon black or aluminum powder.
The adhesion of the wood to the board formed by an agglomerated filler material can be considerably improved by using to bond the veneer sheet an adhesive containing suspended divided cellulosic material. This can be in the form of sawdust, preferably coarse. the particles of which pass through and are stopped by the No. 18 and No. 52 screens respectively (British Standard Specification 410-1931, ie mesh size 0.853 and 0.295 mm). Granulated cork can also be used which gives the tiles a certain elasticity in compression.
To facilitate the escape of water vapor and other gases during the hardening of the tile provided with its veneer, especially when this hardening takes place under the action of heat, it is advisable to use a mold made of material. porous, for example, inorganic material used in the manufacture of filter plates used in the chemical industry, but it is preferable to use metal molds because they last longer. In the latter case, small holes can be drilled in this mold. If high-frequency heating by dielectric losses is used, and if an electrode is placed in direct contact with the mixture, this electrode is advantageously made of sintered porous metal.
In the manufacture of tiles for tiling or for wall coverings or similar applications, it is advantageous to fill the molds with the sand mixture by removing the overflow with a squeegee. For this purpose it is necessary that the sand or the like mixed with the binder have negligible strength before curing.
During compression, the settling which occurs for a predetermined stroke of the piston or punch also depends on this resistance before hardening. If this strength is high, the settlement may be insufficient to provide a satisfactory molded part. On the other hand, if the mixture flows freely due to zero resistance, the maximum settlement can be achieved before the end of the full piston stroke. It will therefore be seen that the possibility of making tiles or other objects of a predetermined thickness by this process depends greatly on the strength before the mixture cures.
As noted above, the absence of appreciable strength prior to hardening, i.e. obtaining a free-flowing material, can be achieved by either. of the following two processes:
1) The sand or the like is mixed with a dissolving adhesive and the solvent is allowed to evaporate completely;
2) A sufficient amount of solvent is added to the adhesive or during mixing to achieve an almost free-flowing wet mix.
The first of these methods has been found to give moldings of relatively poor strength, unless the amount of adhesive is increased.
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The latter of the two methods gives satisfactory moldings, but it may have the effect of diluting the adhesive applied to the wood, and thus reducing the strength of the bond. This effect is particularly apparent when using phenol and formaldehyde resins dissolved in water or in organic solvents.
It can therefore be seen that it is advisable to use a wet mixture to obtain satisfactory molded parts in sand and resin, but that it is advisable to use a dry mixture if it is desired to obtain maximum adhesion between the plating. of wood and the molded part in sand.
According to the invention, this difficulty has been overcome by using mutually precipitating resin solutions, as described later.
For the manufacture of articles such as faceplates, simple molds can be used to make each article separately, and these can be cured using a press capable of exerting sufficient pressure to ensure. good contact between the molding material, eg sand, and the veneer and wood plank, and also capable of providing sufficient heating if the adhesive cure requires a relatively high temperature .
It is also possible to compress the molding composition sufficiently to compact the mass and maintain contact between the molding composition and the wood using a static load or a collet.
Another process, particularly applicable to the manufacture of flat objects such as tiles for covering floors or walls, consists in applying an appropriate adhesive to a large veneer panel and placing on this panel a grid whose openings or boxes correspond to the dimensions of the object to be manufactured, for example of a tile for tiles. The boxes are then filled with a mixture of sand and adhesive binder, and a compression plate is placed on each box producing an "embossed" relief.
The whole is then cured in a heated or unheated press, depending on the conditions imposed by the adhesives or binders. After removing the grid, the wood is cut according to the shape and dimensions of the tiles which are determined by the internal dimensions of the boxes.
If a sufficient amount of adhesive bond is incorporated into sand or other suitable material, there is no need to coat the wood with adhesive. But it is more economical to use a small amount of adhesive as a binder, and to apply a layer of adhesive on the wood.
If the tiling tiles produced according to the invention contain binder capable of resisting heat, and if they are fixed to a concrete support using a material also resistant to heat, for example in sand and cement, the support can be heated from below without causing any harmful action on the tiles. Heating of the support from below has been found to be satisfactory for a plating temperature of 50 maintained for six months.
In order to obtain great rigidity with respect to weight, the articles according to the invention can be manufactured, in particular tiles for tiling, by printing an "embossed" design in the molded and agglomerated part.
A particularly suitable sand is that known as "Leighton Buzzard" sand, the grains of which are of a size such that 75% pass through a 30 mesh screen, while all is retained by a 52 mesh screen ( British Stantard Specification 410-1931). Larger particle sand can also be used, which provides some economy in the amount of adhesive required to produce sufficient cohesion between the particles.
Screened granite with particles between 8 and 18 mesh sizes has been successfully used (British Standard Specification 410-1931). ,
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It has been found that certain rock materials, such as granulated Ketton stone, due to their porous nature, require an uneconomical amount of adhesive binder to produce a satisfactory product - for example, a covering tile for floors and walls,
Tile tiles were made using pressures of 0.07 to 70 kg / cm3.
According to the invention, it is preferred to use an initial settling pressure of 2.1 to 35 kg.cm2, but it is understood that the invention is not limited to these limits. The pressure is highly dependent on the strength of the "raw" mixture, and there is no reason to apply a higher pressure than is necessary to settle the mixture.
Low resistance of the "raw" mixture It does not require any slight pressure. The point is quickly reached where the high pressures only produce a negligible increase in density.
After the initial pressure required to tamp the sand or the like mixture, a relatively low pressure is sufficient to hold the wood veneer flat or in some other desired shape.
In the manufacture of tiles for tiling, it is possible to interpose a sheet of rubber between the wood veneer and the granulated substratum if the rubber is first treated to cyclize the surfaces, for example by immersing it in sulfuric acid. concentrated, as indicated in detail below, the tile then has an elastic bearing surface.
Despite the economic limitations of the adhesive used for bonding sand or the like, the molded products described are porous and absorbent even in those parts where the resin content of the molded part is high due to migration. , by capillary action or sur- trough, of the adhesive applied to the wood. At this point, the higher resin concentration of the sand constitutes a complete barrier to the passage of humidity. For example, tiles laid on a damp floor will not allow moisture to rise through these tiles.
The examples below will clearly show how the invention. can be implemented.
EXAMPLE 1:
One side of a sheet of wood veneer is covered with a melamine-formaldehyde resin to which 10-20% coarse sawdust is mixed. This veneer sheet is placed on the bottom of a mold with the adhesive coated side up. A mixture composed of 100 parts of dry sand passing through the 16 mesh sieve and retained by the 30 mesh sieve (Br-itish Standard Specification 410-1931, i.e. mesh having a width of 003 mm), 2 parts of solid melamine-formaldehyde resin, and 2-4 parts of water. A catalyst such as ammonium chloride can be used to accelerate setting.
Then a pressure of 0.035 to 0.7 kg / cm2 is applied, and the whole is hardened in a heated press or in an oven at a temperature of 95, or else electrically using a high frequency generator, or by infrared ray heating.
You can add a resin proportion of less than 2%, but this reduces the resistance of the sand tile. For example, with 2% resin ;, the tensile strength of the tile is 24.5 to 28 kg / cm2. with 1%, it is reduced between 14 and 17.5 kg / cm2. The compressive strength is 140 and 120 kg / cm respectively.
EXAMPLE 2 .:
The procedure is as in Example 1, except that a layer of melamine-formaldehyde resin and sawdust is spread over the veneer sheet, while the mixture of sand and melamine-formaldehyde resin is spread over the mixture containing sawdust.
EXAMPLE 3:
A sheet of wood veneer roughened, or toothed on one side, is used, to which a liquid resin is applied.
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of phenol-formaldegyde, which is dried. This sheet is placed in the bottom of a porous mold with the adhesive layer on top. A mixture composed of 100 parts of dry sand, 3 parts of a 50% phenol-formaldehyde resin, and 0.05 part of carbon black is introduced into the mold, and the assembly is subjected to vibration. moderate. A pressure of 0.035 to 0.7 kg / cm 2 is applied, and the assembly is cured by heating using the high frequency dielectric loss process.
EXAMPLE 4:
An aqueous solution of a melamine-formaldehyde resin having limited solubility in water was used to coat the wood, using 1.36 kg of solution for an area of 9.3 m2. In the sand-mixture, an alcohol-soluble phenol-formaldehyde resin is used at the rate of 100 parts of sand for? parts of a 70% solution in denatured alcohol. The latter resin may slightly resist water, but it must be such that it precipitates by the addition of a large amount of water.
Likewise, the aqueous solution of melamine-formaldehyde resin can withstand the addition of a small amount of an organic solvent, for example ethyl alcohol or acetone.
The resins themselves are compatible after evaporation of their respective solvents. It is therefore important to choose resins in which no onset of hardening occurs before the evaporation of a large amount or all of the solvent.
In this process, the use of a wet mixture of sand and free-flowing resin gives both a well-bonded part and excellent adhesion of the wood veneer.
EXAMPLE 5:
A sheet of wood veneer was coated on one side with an oil soluble phenolic resin. This sheet of veneer is placed on the bottom of a mold with the adhesive layer on top. A mixture composed of 100 parts of dry sand and 2 parts of cooked linseed oil containing siccatives is introduced into the porous mold. A pressure of 0.7 to 7 kg / cm2 is exerted on the assembly, and the assembly is introduced into an oven to harden it. In this case, curing may require several hours at a temperature of about 100 ° C., depending, among other things, on the porosity of the mold.
EXAMPLE 6:
100 parts of Leighton Buzzard sand are mixed with 5 parts of an aqueous urea-formaldehyde resin having a resin content of 70%. The mixture containing a slow-acting catalyst can be placed in a metal mold and, on top, a sheet of wood veneer coated with a similar resin which may advantageously contain coarse sawdust, as previously described. . The assembly is heated under pressure and preferably additional heat is used to accelerate curing. Melamine-formaldehyde resin, for example 10-20% k, can be added to achieve higher water resistance. It is also possible to add 10 to 20% of melanin or of resorcinol, for example.
EXAMPLE 7:
A sheet of wood veneer is coated with a phenol-formaldehyde resin and dried. The sheet is placed on the metal mold-shelter, into which a mixture of granite is introduced. -grind whose parts are a size determined by sieves of 8-52 mesh (British Standard Specification 410-1931) and 2% of its weight of a liquid phenolic resin (resin content 75%). Pressure is exerted on the surface of the granite and the assembly is cured at an elevated temperature while exerting a pressure, for example 0.07-0.7 kg / em.
EXAMPLE 8:
A sheet of wood veneer was coated on one side with a phenol-formaldehyde resin resin, and dried. We place a grid
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on the coated side of the veneer sheet. The cells formed by the grid are filled with a mixture of 100 parts of Leighton Buzard sand and 3 parts of a liquid phenol-formaldehyde resin, having a resin content of 75%. To facilitate filling, it may be advisable to allow the pure solvent to evaporate to obtain a dry, free-flowing mixture, but in general this results in a molded product of 'grade one.
slightly lower. On the other hand, if the amount of solvent is relatively large, and if the mixture is very wet to the touch -., The adhesion between the wood and the sand mixture is considerably reduced. A pressure plate is placed in the boxes of the grid, and the whole is hardened in a heated press.
Tiles were made according to this example using sheets of afara veneer (Terminalia superba) which were subjected to the following tests without deterioration.
1) Complete immersion in cold water for one month, followed by drying at room temperature;
2) washing the wood veneer with soap and water once a day for twenty days, and drying at room temperature between each wash (even with birch veneer);
3) sprinkling with twenty liters of water at the rate of 1 cc per minute (test also carried out with a birch veneer); 4) heating for eight hours at 80, and cooling to room temperature within sixteen hours, between each period at 80.
Tests repeated for four months (also carried out with a birch veneer);
5) washing of a tiled floor once a week for a period of six months;
6) exposure to relative humidities, alternating 20% and 90% from week to week, over a period of twenty weeks.
EXAMPLE 9 The surfaces of a sheet of natural flexible rubber are cyclized by immersion in concentrated sulfuric acid for five minutes, washed with water and dried.
On the face of the rubber intended to come into contact with sand, or other suitable inorganic material, a suitable thermosetting resin based on phenol or cresol-formaldehyde is applied. The sand is mixed with 3% of a solution of phenol-formaldehyde resin. The veneer or plywood sheet is coated with a similar resin, and the whole is pressed and cured in one operation at a temperature dependent on the heat resistance of the rubber.
It is understood that the term water resistant "used in this description should not be taken literally, but denotes an adhesive which is not attacked nor sufficiently dissolved by moisture to lose its adhesion properties. .
¯ Likewise, although the invention has been decimated in its application to the manufacture of plates such as, for example, tiling tiles - cladding panels ;, it is understood that it also extends to products presenting simple curvatures such that they can be hugged by a sheet of veneer or plywood.
CLAIMS.
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