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PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DES PANNEAUX ISOLANTS.
Lettre rectificative jointe pour valoir comme de droit à la date du 23.3.1955.
Page 1, ligne 10, lire "des couches superficielles des panneaux" au lieu de "de leur surface" ; Page 1, ligne 36, lire "La plupart des procédés" au lieu de "Tous les procé- dés" ; Pagp 2, ligne 15. lire "trouver aisément" au lieu de "trouver" ; Page 2, ligne 19, lire "une forte proportion" au lieu de "trop" ; Page 4, ligne 59 et page 5, ligne 1, supprimer "dur" ; Page 6, ligne 7. lire "Le mélange d'épaississeur et d'eau est préparé d'abord" au lieu de "L'épaississeur et l'eau sont préparés d'abord" ; Page 6. intercaler entre les lignes 39 et 40,, la ligne suivante : "Durcisseur 0.63 parts" Page 7, ligne 11, lire "copieuse" au lieu de "ultra-rapide" ; Page 7. ligne 16, intercaler les mots "autres que les durcisseurs spécifiques"
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après le mot "durcisseur" ; Page 8.
Intercaler entre les lignes 13 et 14 la phrase suivante "Le ta- bleau précédent est basé sur des essais exécutés sensiblement de la manière décrite dans l'exemple 2"; Page 8. lignes 30 et 31, lire "en combinaison avec" au lieu de "et en par- tie à" ; Page 8, lignes 37 et 38. lire :"Le procédé continu en cause?* au lieu de "L'utilisation de presses continues" ; Page 10, ligne 27, lire :"de solidité adéquate" au lieu de "de bonne qua- lité" ; Page Il,8 ligne 5. lire "un cycle typique de travail d'une" au lieu de "le cycle de travail de la" ; Page 11, ligne 9, lire "d'urée-formaldéhyde solide" au lieu de "d'urée-for- maldéhyde " ;
Page 11. intercaler entre les lignes 10 et 11 la ligne suivante "Durcisseur 1 partie par 10 parties de résine" Page 11, lignes 32 et 33,lire "assurant un certain traitement"au lieu de "assurant un traitement" ; Page 11, lignes 33 et 34. lire "un certain traitement' au lieu de "le pas- sage rapide au traitement" ; Page 12. ligne 28, lire "une presse continue du type décrit dans le brevet britannique no 665.276 susmentionné "au lieu de "la presse con- tinue"- ;
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La présente invention concerne un procédé de fabrication des panneaux isolants à partir d'un matériau discontinu et d'un liant thermo- durcissable entre les plateaux chauffés d'une presse.
Elle a pour but de perfectionner cette fabrication et d'améliorer les propriétés physiques de panneaux obtenus.
On sait qu'un grand nombre des propriétés physiques (résistan- ce générale, hygroscopicité) des panneaux faits d'un matériau discontinu lié au moyen de résines synthétiques du type thermodurcissable (urée-formal- déhyde. mélamine. formaldéhyde. phénol-formaldéhyde. etc..) sont modifiées par les propriétés de leur surface.
Par exemple, il est possible de réali- ser un panneau résistant bien à la flexion à partir d'une âme de faible den- sité et faible résistance. en plaçant cette âme entre des couches superfi- cielles relativement minces qui seront constituées par de minces placages. par dù papier. ou par des couches de particules plates comme de longs co- peaux de bois imprégnés d'un liant, appliqués sur cette âme, le panneau. soit l'âme et les couches superficielles, étant traité en une seule et même opération de compression et de traitement thermique (par exemple, suivant le brevet anglais ? 608.252, relatif à un procédé pour l'obtention d'une plaque composite de bois comprimé dans laquelle les deux couches externes sont formées de longs copeaux minces, et la couche médiane de fragments de bois hétérogènes).
Il est connu aussi de diminuer l'hygroscopicit de ces panneaux moyennant divers revêtements de surface, bien que ce procédé à lui seul n'augmente pas nécessairement la résistance à la flexion du panneau.
Un inconvénient que présentent beaucoup de panneaux en matériau discontinu. et en particulier en bois finement broyé, est constitué par leur tendance à le éclatement des surfaces lorsqu'on y enfonce des cloue, tendan- ce due au fait que les différentes particules constituant la surface du pan- neau ne sont pas liées assez fortement à l'ensemble du panneau pour ne pou- voir s'en détacher. Ceci vaut aussi pour le sicage de ces panneaux et autres manières de les façonner.
Un autre inconvénient de beaucoup de panneaux de ce type est constitué par la rugosité et l'irrégularité de leur surface, d'autant plus marquées qu'augmentent l'épaisseur et l'irrégularité des fragments de bois constituant cette surface et qui rendent ces panneaux inesthétiques ou obli- gent à les passer au papier de verre afin de leur donner un certain poli.
Tous les procédés connus de fabrication de panneaux présentant des surfaces plus résistantes, plus lisses et n'absorbant pas l'humidité (procédés dont on vient de citer un exemple) impliquent l'utilisation de par- ticules larges et plates, comme de minces copeaux, pour former les surfaces externes, et de particules plus petites (fragments de bois et sciure) pour réaliser l'âme du panneau.
Ces procédés ont l'inconvénient de pouvoir né- cessiter deux opérations et deux machines différentes pour fragmenter le bois en matériau de l'âme et en matériau de surface, que les larges copeaux requis par les couches de surface sont souvent absents dans les déchets de bois les plus courants, et que, malgré l'utilisation de ces longs copeaux, les surfaces des panneaux restent encore souvent suffisamment rugueuses pour qu'il soit nécessaire de les passer au papier de verre ou de leur appliquer un revêtement supplémentaire de papier, placage, matière plastique ou autre matériau en feuille approprié. En outre, l'existence de surfaces faites seulement de longs copeaux ne diminue guère l'hygroscopicité du panneau ob- tenu.
La présente invention, tout en remédiant aux difficultés et aux inconvénients que l'on vient de citer, en général inhérents à l'utilisa- tion de longs copeaux ou matériaux semblables pour la réalisation des cou- ches de surface, accroît considérablement la gamme des fragments de bois qu'on peut utiliser. Elle combine en outre les avantages de fournir des couches de surface de grande résistance, de faible hygroscopicité et d'un fini lisse et .agréable, se laissant bien travailler. Par ailleurs, elle
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aide à obtenir, durant la production même des panneaux, les conditions ther- miques voulues à l'intérieur du matériau dont ces panneaux sont faits tan- dis qu'il traverse la presse.
Contrairement aux autres procédés connus, la présente inven- tion fait usage, pour les couches de surface, de farine de bois fine que. dans beaucoup d'autres procédés. l'on est obligé d'écarter entièrement des matières premières utilisées car elle est cause de ségrégation au cours du traitement préalable des matériaux et durant le dépôt de la nappe.
L'invention fait utilisation de la découverte, énoncée dans le brevet anglais ? 6840350 et dans la demande conjointe ? 22647/52 de la Demanderesse, que la compressibilité des matériaux cellulosiques finement broyés augmente, sous l'effet de la chaleur et de la compression, avec la teneur en humiditéo Bien que cette découverte offre un grand intérêt pour les techniques du pressage statique et du pressage continu, elle ne peut trouver sa pleine utilisation dans les presses continues qui doivent tra- vailler suivant un cycle court, comme c'est le cas de la presse continue décrite aux brevets anglais Noso 5950423 et 665.276. en raison du risque de délamination qui existe si l'on enlève de la presse des panneaux renfer- mant trop d'eau, avant le traitement complet de leur liant de résine.
De plus. un matériau à forte compressibilité fournit des ma- tériaux de forte densité, alors qu'un matériau à faible compressibilité don- ne des panneaux dont la densité est faible mais dont la résistance à la flexion est très diminuée. Or. dans la profression. on s'oriente vers la production de panneaux à faible densité sans diminution de la résistance et sans augmentation de la teneur en liant.
Si par conséquent les couches su- perficielles de la nappe à comprimer (par opposition à l'ensemble de la nappe) reçoivent seules un taux d'humidité plus élevé, l'âme étant mainte- nue à un taux d'humidité inférieur pour lequel sa compressibilité est moin- dre. on obtient un panneau comportant une âme à faible densité, intercalée entre des couches minces présentant une forte densité et une grande résis- tance à la flexion.
Si par ailleurs l'eau dont on imprègne les couches superficiel- les renferme un supplément de résine ainsi qu'une certaine quantité de fa- rine de bois. formant ensemble une pâte qui bouche les irrégularités de la structure fournie par les copeaux, la surface obtenue est lisse, presque polie, présentant une forte densité et une haute résistance à la flexion. une faible hygroscopicité. et s'oppose à toute tendance à se déchiqueter en cours de façonnage.
La présente invention consiste à prévoir l'application de cette pâte sur une seule des faces de la nappe (ou sur ses deux faces) qui se trouvent en contact avec les surfaces actives de la presse durant la com- pression et le traitement du panneau. Il vaut mieux, surtout lorsqu'il s'agit de presses continues, appliquer la pâte comme un enduit sur l'une des surfaces actives (ou sur les deux) de la presse avant que celles-ci n'entrent en contact avec la nappe, de sorte que. durant l'opération sui- vante de la compression et du traitement thermique.
l'enduit formé par cet- te pâte se transforme en une mince couche lisse, de résistance et densité élevées, fortement unie à la masse du panneau de manière à fournir une sur- face résistante et lisse, d'un seul côté ou des deux côtés du panneau, ce- pendant que la propagation de la chaleur à travers les matériaux constituant la nappe s'effectue de façon plus rapide et plus uniforme, en raison de la vaporisation de l'eau renfermée par la pâte de l'enduit et due au chauffa- ge des surfaces actives de la presse, qui intervient dans les zones de com- pression et de traitement thermique comme on le verra par la description suivante, de sorte que la vapeur imprègne les matériaux de la nappe.
L'addition de résine et de farine de bois à l'eau d'imprégna- tion des surfaces externes pour former la pâte de l'enduit peut ne pas fournir
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assez de viscosité pour assurer une couche mince bien uniforme sur les sur- faces de compression ou pour empêcher la pâte de s'écouler ou de se rompre.
En ce cas. on pourra épaissir l'eau par l'addition d'un épaississeur, par exemple l'amidon ou l'éthylhydroxyéthyl-cellulose. Si la résine (urée-for- maldéhyde ou formol-formaldéhyde, etc..,.) utilisée comme liant dans le pan- neau est appliquée en solution aqueuse par un procédé de pulvérisation pour le corps du panneau, ce même liquide pourra être épaissi avec incorporation de farine de bois en ce qui concerne le mélange d'enduit.
En vue de diminuer la fragilité de la surface obtenue, des agents modificateurs du revêtement, tels que la glycérine, l'éthylène-glycol et autres alcools polyhydriques similaires, pourront être ajoutés.
L'épaississement de l'eau pourra être obtenu également par dif- férentes charges, utilisant par exemple la pulpe de cellulose. De faibles quantités de colorants ou de pigments peuvent également être incorporées à l'effet de produire une surface de couleur et d'agréable apparence. Des substances imperméabilisantes, telles que les silicones. et des retardateurs de combustion, peuvent également être incorporés dans la pâte de l'enduit, ainsi que des produits s'opposant à la moisissure et aux attaques des insec- tes et rongeurso En outre, l'addition à la pâte d'une résine naturelle (co- lophane) améliore la résistance à l'eau des faces du panneau, tout en permet- tant de réduire, sans inconvénient pour les propriétés finales du panneau.
la quantité de liant synthétique normalement ajoutée à la pâte, étant donné les propriétés de liant que possède cette résine naturelle.
Sur les dessins ci-contre s
Figo 1 représente le schéma d'une presse continue et de ses dispositifs auxiliaires,,, convenant à la production d'un panneau enduit con- forme à l'invention.
Figo 2 représente schématiquement, à plus grande échelle, l'en- trée de la presse suivant la fig. 1. et se rapporte à l'application des sur- faces d'enduit sur le matériau dont sont faits les panneaux.
Fige 3 illustre schématiquement, en élévation, un dispositif pour l'application de la pâte d'enduit aux surfaces actives, ou bandes sans fin de la presse suivant la fige 1.
Fig. 4. 5 et 5a. 6 et 6a présentent des graphiques obtenus sur la base des expériences dont la description est donnée ci-après, relativement à la transmission calorifique qui s'opère entre les enduits superficiels et le corps du panneau durant sa compression et son traitement thermique.
La mise en pratique de la présente invention, suivant différents modes indiqués par exemple, est ci-après décrite d'abord en général, puis de façon plus particulière, relativement à l'amélioration que l'invention apporte aux propriétés physiques des panneaux isolants et quant à son effet sur la production même de ces panneaux.
L'invention sera supposée utilisée dans un processus de production continue de panneaux isolants utilisant une presse à chenilles comme celle dont le brevet anglais ? 665.276. par exem- ple, donne la description, mais son application n'est pas limitée aux pro- cédés de production continue, étant au contraire parfaitement possible dans le procédé "statique" de production des panneaux suivant lequel un tapis de matériaux se trouve placé et comprimé entre des plateaux chauffés, son trai- tement se trouvant achevé quand la presse est ouverte.
L'invention prévoit l'application d'une couche d'enduit sur l'une des races, et de préférence sur les deux faces à la fois, de la nappe de matériaux non comprimée, si bien qu'après sa compression et son traitement dans la presse, la pâte d'enduit se trouve transformée en une couche super- ficielle du panneau définitif
La figure 1 montre schématiquement une presse continue 1 com- prenant les chaînes de plateaux, supérieure et inférieure, 2 et 3 ainsi que
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les bandes d'acier,, supérieure et inférieure 4 et 5 qui, avec les plateaux, constituent les surfaces actives de la presse.
La bande d'acier inférieure 5-s'étend à l'arrière suffisamment loin avant l'entrée de la presse 1 pour qu'y trouvent place un distributeur de nappe 6 (conforme par exemple à la description donnée au brevet anglais N 7040346) qui dépose de façon conti- nue sur la bande sans fin inférieure 5 une nappe de matériaux, réglée en largeur'comme en épaisseur, et un four de préchauffage 7 utilisant de préfé- rence le chauffage à haute fréquenceo
On préfère effectuer l'application de la pâte d'enduit sur la nappe en enduisant les bandes sans fin 4 et 5 de la presse avant que la nap- pe n'entre en contact avec elles, de sorte que lors du dépôt des matériaux et dé leur introduction dans la presse, une des faces de la nappe, ou les deux.
soient mises en contact avec la pâte d'enduito A cet effet, un dis- tributeur de pâte 8 est placé en amont du distributeur de nappe 6 de manière à appliquer un enduit régulier de pâte sur la bande sans fin inférieure 5 avant que les matières n'y soient déposées, tandis qu'un distributeur de pâte 9 est placé au-dessus de la bande sans fin 4 dans la partie horizon- tale de-$-on trajet de retour avant qu'elle ne s'engage dans la zone de pre- mière compression 10 de la pressée Cette zone de première compression 10 est- représentée à plus grande échelle sur la fig.
2 où l'on voit la bande sans fin supérieure 4 portant un enduit 11 de pâte et la bande sans fin in- férieure 5 portant la nappe 12 de matières, posée sur un enduit 13 de pâte (l'épaisseur des enduits de pâte a été exagérée pour la commodité de l'il- lustration). Ainsi, l'enduit 11 appliqué sur la bande sans fin supérieure 4. entre-t-il en contact avec la face supérieure 14 de la nappe 12 au moment où' celle-ci' pénètre dans la zone de première compression 10 de la presse.
Les plateaux de la chaîne supérieure 2. se déplaçant suivant la ligne poin- tillée 15. entrent en contact avec la bande sans fin supérieure 4 dans la région du point 16. tandis que les plateaux de la chaîne inférieure 3, se déplaçant suivant la ligne pointillée 17. entrent en contact avec la bande sans fin inférieure 5 dans la région du point 18. de sorte qu'en aval des points 16 et 18. ces plateaux qui sont chauffés, transmettent leur chaleur aux bandes sans fin et aux couches d'enduit qui s'y trouvent.
Bien qu'on dispose aussi d'autres procédés, comme par exemple la pulvérisation, la meilleure façon d'appliquer la pâte sur la nappe de matériaux (fragments de bois. etc ... ) dont est fait le panneau, consiste. comme on l'a dit plus haut. à enduire les surfaces actives (c'est-à-dire les bandes 4 et 5) de la presse entre lesquelles la nappe subit la compres- sion et le traitement qui en font un panneau. Alors qu'il est aisé d'en- duire la bande inférieure 5 avant que les matériaux n'y soient déposés, il faut pour enduire la bande supérieure 4 une pâte qui y adhère et en se dé- tache pas sous l'effet de la pesanteur ni du mouvement dont la bande est animée. Il faut en outre, pour obtenir un fini lisse et bien égal, que la pâte ne se déchire pas sous l'effet de la tension superficielle.
On peut satisfaire à ces exigences en donnant à la pâte. comme on le verra plus loin. suffisamment de viscosité, et en la déposant comme un enduit continu sur l'une ou l'autre des bandes sans fin, ou sur les deux ensemble, selon une épaisseur fixée à l'avance, et qui n'a pas besoin d'être la même pour les deux bandes sans fin.
La figure 3 illustre, à titre d'exemple, un dispositif qui convient à l'application, suivant l'invention, des enduits de surface 11 ou 13 sur les bandes sans fin de la presse continue, et qui peut comporter une auge sans fond dont les parois arrière et latérales se trouvent en con- tact avec les bandes sans fin qui de la sorte en obturent le fond. La pa- roi antérieure de cette auge offre avec la bande un jeu 22 (éventuellement réglable) atteignant, par exemple, 0.101 à 0,167 mm. et se comportant comme un barrage inversé pour laisser s'écouler la pâte 23 suivant l'avance de la bande sans fino Les parois postérieure et latérales de ce dispositif seront réalisées de préférence en matière plastique polyéthylène dur ou caout-
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chouc dur , par exemple.
Dans une presse continue. la bande se déplace à vitesse con- stante. qui sera par exemple de 3.65 m à la minute pour obtenir une produc- tion satisfaisante de panneaux isolants de 12.5 mm. et pour une quantité donnée de mélange nécessaire par mètre de panneau fourni, l'épaisseur de la couche à y appliquer est fixée à l'avance. On peut ensuite régler l'ap- plication de la pâte en faisant varier la hauteur du jeu 22 par modifica- tion de la hauteur de l'élément 24. tout en maintenant à un niveau constant la pâte 23 dans l'auge 20. Ou bien, étant donné que certaines pâtes exige- raient une hauteur d'écoulement considérables on peut utiliser, pour obtenir un écoulement forcé et réglable, un système hermétique comportant une tubu- lure 25 permettant d'appliquer une pression réglable P.
La pâte d'enduite dont la teneur en eau est élevée comparati- vement à celle de la nappe principale des matériaux qui forment le panneau, contient de préférence une addition de résine ainsi qu'une certaine quanti- té de farine de bois. de sorte que la surface de panneau obtenue finalement apparaît lisse et presque polie, présentant par ailleurs une densité et une résistance à la flexion élevées ainsi qu'une faible hygroscopicité.
Afin d'obtenir une viscosité suffisamment élevée pour que la pâte sur les bandes sans fin se maintienne en une mince couche uniforme ne s'écoulant ni ne se déchirant pas. on ajoute un épaississeur tel que l'ami- don ou l'éthylhydroxyéthyl-celluloseo SI. plutôt que d'utiliser un mélange sec comportant un liant en poudre, on se sert, comme liant pour le corps de la napped'urée-formaldéhyde ou de phénol-formaldéhyde en dilutions aqueu- ses. appliqué par un procédé de pulvérisation, on peut épaissir ce même liant liquide et l'additionner de farine bois pour obtenir le mélange de la pâte d'enduito
D'autres charges, telles que.
par exemple, la pulpe de cellulo- se, la fibre d'amiante ou la fibre de verre, sont utilisables comme épais- sisseurs. et divers colorants ou pigments, utilisés en faibles quantités. permettent de colorer la surface des panneaux. Des substances imperméabili- santes, comme les silicones, et des retardateurs de combustion, peuvent éga- lement être incorporés à la pâte. ainsi que des produits s'opposant à la moisissure et aux attaques des insectes et rongeurs.
L'addition de résine de bois naturelle (colophane) au mélange de pâte d'enduit a pour effet d'accroître la résistance à l'eau des surfa- ces de panneau finalement obtenues, et permet simultanément de réduire sans inconvénient la quantité de liant de résine synthétique normalement ajoutée à la pâte, étant donné le pouvoir liant de la résine de bois naturelle.
Quand, par exemple, la proportion normale du liant de résine synthétique dans le mélange d'enduit est de 5%. l'addition de 2.5% de colophane permet de réduire à 2.5% sa teneur en liant de résine synthétique, avec l'avantage économique que cette réduction comporte.
On trouvera ci-après indiqué, à titre d'exemple, un mélange de base fournissant un enduit de viscosité suffisante pour satisfaire aux conditions que l'on vient d'indiquer EXEMPLE I.
Résine urée-formaldéhyde "Epok U8860" (Marque déposée) fournie par la British Resin Products Ltd. sous la forme d'un sirop renfermant 70% de produits solides
EMI7.1
et 3% d'eau o 0 0 0 a 0 0 0 a o 0 0 0 0 100 parts (Eau 8000000000000000000000000000000000000 100 parts
EMI7.2
<tb>
<tb> (Ethylhydroxyéthyl-cellulose <SEP> (épaississeur) <SEP> 1 <SEP> part
<tb>
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EMI8.1
<tb> Fines <SEP> de <SEP> bois. <SEP> de <SEP> préférence <SEP> toutes <SEP> au <SEP> tamis
<tb> de <SEP> 50 <SEP> mailles <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> . <SEP> .. <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> . <SEP> . <SEP> o <SEP> . <SEP> .. <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> a <SEP> .... <SEP> .. <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> parts
<tb> Durcisseur <SEP> de <SEP> résine <SEP> (suivant <SEP> les <SEP> brevets <SEP> anglais <SEP> Nos.
<SEP> 27708/52 <SEP> et <SEP> 13923/53) <SEP> renfermant
<tb> 10% <SEP> de <SEP> produits <SEP> solides <SEP> et <SEP> 90% <SEP> d'eau <SEP> .........10 <SEP> parts
<tb>
<tb> 231 <SEP> parts
<tb>
+ L'épaississeur et l'eau sont préparés d'abord.
Dans ce mélange, les produits solides d'urée-formaldéhyde s'é- lèvent à 30.3%. la proportion de l'eau étant de 60%. Le durcisseur pourra être utilisé ou non, suivant la température des plaques. Quand cette tem- pérature est élevée, de l'ordre de 1300 à 150 C. la quantité de durcisseur requise est faible ou nullealors que quand cette température atteint 1100 à 130 .l'addition des 10 parts de durcisseur indiquées ci-dessus est re- commandableo
Les enduits de ce genre. appliqués aux surfaces actives de la presse (par exemple aux bandes d'acier d'une presse à chenilles) ont par- fois tendance à y adhérer en cours de traitement.
Afin de remédier à cet inconvénient,. on pourra traiter ces surfaces à l'aide d'un contre-adhésif tel que. par exemple, le "Silicone Fluid DC35" (Marque déposée) fabriqué par Midland Silicone LImited. ou le "Candilla Wax" ou la stéarine de zinc
WS qui sont produits par Boake Roberts. Ce dernier produit est d'une gran- de efficacité, et sa capacité de dispersion dans l'eau permet de l'appli- quer avec un linge ou par pulvérisation, en dispersion à 1%, sur les sur- faces à traiter.
On a constaté aussi que les tôles de zinc ou les tôles d'acier galvanisé possèdent des propriétés contre-adhésives à l'égard de ce type d'enduit
L'exemple ci-après concerne la production d'un panneau recou- vert d'enduit
EXEMPLE 2
EMI8.2
<tb> Pour <SEP> l'âme <SEP> du <SEP> panneau <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb> Bois,, <SEP> fragments <SEP> de <SEP> bois <SEP> tendre <SEP> 100 <SEP> parts
<tb>
<tb> Eau <SEP> renfermée <SEP> par <SEP> le <SEP> bois <SEP> 3 <SEP> parts
<tb>
On asperge ce bois, par pulvérisation, à l'aide d'un liant d'urée-formaldéhyde sous forme d'un liquide sirupeux, ce qui se traduit par l'addition de :
Eau du mélange pour l'âme du panneau 5.6 parts) mélange de Solides d'urée-formaldéhyde 4.4 parts) pulvérisation Pour le revêtement des deux faces (y compris la pâte d'enduit), il faut ajouter : - Eau renfermée par le mélange d'enduit 8.5 parts) Solides d'urée-fonnaldéhyde 4.8 parts mélange d'endui Fines de bois 1.4 parts) Ethylhydroxyéthyl-cellulose (épaississeur) 0.07 parts) Durcisseur 0.63 parts'
129.4 parts
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Ainsi donc. l'âme du panneau renferme 3.4% de solides d'urée- formaldéhyde. et chaque enduit des faces contient 1.9%. soit au total 7.2%.
La teneur en eau totale est de 14%. dont 6.7% pour l'ensemble de l'âme et 7.3% pour les enduits des faces. Il convient d'observer que la teneur en humidité des produits constituants de l'âme n'atteint que 6.7% alors que celle de la pâte d'enduit est de 58%. En raison de cette très haute teneur en humidité, la compressibilité de la couche d'enduit est très élevée, per- mettant d'obtenir une pellicule à haute densité dont la résistance à la flexion est considérable,
Cette haute teneur en humidité de la couche superficielle pro- cure également une évaporation ultra-rapide quand celle-ci se trouve por- tée au contact des plateaux (ou des bandes) de la presse, et la vapeur produite, pénétrant dans les constituants de l'âme dont la teneur en humi- dité est relativement faible,
accélère considérablement la transmission de chaleur entre les plateaux (ou les bandes) de la presse et l'âme du panneau.
L'invention prévoit également l'incorporation d'un durcisseur, comme on l'a vu plus haut, dont, sous l'influence de la chaleur fournie par les élé- ments actifs de la presse,, se dégage une vapeur acide qui, conjointement avec la vapeur, pénètre le panneau en cours de formation, accélérant ainsi le traitement de la résine thermodurcissable, une fois les matériaux parve- nus dans la pressée Grâce à ce procédé, le durcisseur nécessaire au trai- tement rapide de la résine est en totalité incorporé dans l'enduit seule- ment sans qu'il en pénètre dans le mélange de bois et de résine constituant le panneau, qui peut ainsi subir un préchauffage avant d'entrer dans la presse, sans risque d'un traitement prématuré.
Cette façon d'améliorer la transmission de chaleur par l'application d'enduits à haute teneur en humi- dité sera examinée ensuite plus en détail.
De nombreuses expériences ont permis de constater que, pour des pressions supérieures à 14 kg/cm , l'enduit superficiel donnait une surface moins lisse et présentait une teinte brunâtre, particulièrement vers la partie centrale du panneau, et que plus la pression utilisée était fai- ble, plus la surface obtenue se trouvait lisse et plate.
On voit donc que le procédé des enduits superficiels convient particulièrement à la produc- tion de panneaux légers, à faible densité, réalisables avec des pressions de 14 kg/cm2 maximum et auxquels jusqu'ici il était difficile de donner une résistance suffisante,
Voici quelques exemples de panneaux obtenus par le procédé suivant la présente invention, comportant l'utilisation d'un mélange d'en- duit comme indiqué ci-dessus, et confrontés avec un panneau ne comportant pas d'enduit. Ces panneaux, d'une épaisseur de 9.5 mm. ont été fabriqués dans une presse statique dont, en ce qui concerne les panneaux à enduit. les plateaux supérieur et inférieur avaient été traités avec la pâte préci- tée, préalablement à la compression. La température des plateaux était de 130 C.
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TABLEAU I.
EMI10.1
<tb> Matériaux <SEP> Pression <SEP> Densité <SEP> Résistance <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb> kg/cm2 <SEP> gr/cm3 <SEP> la <SEP> flexion
<tb>
<tb>
<tb> kg/cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fragments <SEP> de <SEP> bois
<tb>
<tb>
<tb> tendre <SEP> sans <SEP> enduit <SEP> 14 <SEP> 0.53 <SEP> 105
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résine <SEP> urée-formal-
<tb>
<tb>
<tb> déhyde
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fragments <SEP> de <SEP> bois
<tb>
<tb>
<tb> tendre <SEP> avec <SEP> enduit <SEP> 7 <SEP> 0,542 <SEP> 152.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fragments <SEP> de <SEP> lin
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> avec <SEP> enduit <SEP> 10,5 <SEP> 0.514 <SEP> 140
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bagasse,, <SEP> avec <SEP> enduit <SEP> 7 <SEP> 0.49 <SEP> 151,
8
<tb>
En ce qui concerne les fragments de bois tendre, on voit que le procédé par enduits superficiels procure une très forte augmentation de la résistance à la flexion.
Au cours des recherches qui ont conduit à la mise au point du procédé par enduits superficiels dont on a lu plus haut la description, il est apparu que les conditions de température du panneau différaient de celles qu'on obtient dans des panneaux réalisés par des procédés semblables à ceux que décrit,, par exemple, la demande de brevet anglais ? 22647/52 et ne comportant pas d'enduit, la température au centre de la nappe s'éle- vant en cours de fabrication plus rapidement et à un niveau plus considé- rable.
Le rendement fourni par la presse continue que décrivent les brevets anglais Noso 5950423 et 665.276 de la Demanderesse ainsi que ses demandes de brevets Nos. 22647/52. 14122/53 et 14138/53,, est caractérisé par un cycle de compression beaucoup plus court que celui des presses sta- tiques utilisées aux mêmes fins.
Ce résultat est dû en partie au préchauf- fage des matériaux,, préalable à leur introduction dans la presse, et en partie à l'utilisation de durcisseurs spéciaux dont la description figure dans les demandes de brevets anglais Noso 27708/52 et 13923/53. Dans les presses statiques. le chauffage de la nappe de matériaux s'opère par con- ductibilité thermique à partir des deux plateaux, ou des éléments actifs. de la presse vers le centre de la nappe, autrement dit très lentement, en raison de la faible conductibilité thermique que normalement présentent les matériaux discontinus, comme les fragments de bois par exemple.
L'utilisa- tion de presses continues, en revanche, comporte l'application de chaleur sous forme de préchauffage en grande partie hors de la presse proprement dite et plus précisément avant que les matériaux ne parviennent dans la presse, et dans l'installation de préparation des matières premières, ainsi qu'on peut le voir, par exemple, sur la fig. 4 de la demande de brevet pré- citée ? 22647/52 et de la demande ? 5302/53. En fait, le processus de préchauffage a lieu par stades successifs, s'opérant en partie par un pre- mier séchage suivi d'exposition à la vapeur, et en partie au four à haute fréquence., Il peut donc y avoir quatre stades de chauffage, dont seul le
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quatrième et dernier stade s'effectue dans la presse elle-même, à savoir :
1 ) Séchage, portant à 40-50 C la température finale; 2 ) Exposition à la vapeur, portant à 60-70 C la température finale; 3 ) Chauffage à haute fréquence,portant à 80-95 C la température finale; 4 ) Chauffage dans la presse, portant à 110-120 C la température finale.
En dehors de la faible conductibilité des matériaux, un autre facteur retarde dans la presse le chauffage uniforme des matériaux ; c'est l'humidité que renferment les matières premières. L'humidité aide à amé- liorer la compressibilité des matériaux (voir le brevet anglais N 684.350 et la demande de brevet précitée ? 22647/52) et à réaliser l'équilibre d'humidité atmosphérique dans le panneau achevé; mais pour bien comprendre le rôle joué par l'humidité dans la presse à panneaux isolants, il faut examiner la thermodynamique du processus de fabrication.
La masse des matières premières utilisées comprend à l'origine, par exemple, les particules de bois + la résine + l'humidité renfermée par le bois + de l'airo Le bois et la résine peuvent être regardés comme con- stituant ensemble l'élément solide des matières premières. L'air se trouve en partie dans les interstices des particules de bois. et en partie aussi dans les cellules ligneuses. Les matières premières, une fois comprimées, constituent un ensemble qui comprend une gangue solide renfermant de l'eau à la superficie des particules et dans les cellules ligneuses, et de l'air en quantité variable suivant le degré de compression pratiqué.
Ledit ensemble étant comprimé à froid, l'eau qu'il renferme ne subit pas nécessairement la même pression que la gangue solide, si les poro- sités internes des particules ligneuses ne sont pas complètement remplies d'eau et si la résistance à l'écrasement présentée par la gangue est assez forte pour empêcher l'affaissement complet des particules ligneuses.
Ce même ensemble étant porté à une température supérieure au point d'ébullition, dans des conditions d'herméticité totale à l'égard de 1''atmosphère, l'eau qu'il renferme se change en vapeur qui remplit tous les pores du bois. Si ce chauffage a lieu à une pression supérieure à la pression atmosphérique,, la température d'ébullition de l'eau sera supérieu- re à 100 C. comme l'indique le Tableau 2 ci-dessous
TABLEAU 20
EMI11.1
<tb> Pression <SEP> Pression <SEP> Température
<tb>
<tb>
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<tb> kg/cm2 <SEP> livres <SEP> par <SEP> d'ébullition
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<tb>
<tb>
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<tb> pouce <SEP> carré <SEP> C.
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
1.03 <SEP> 15.1 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.46 <SEP> 21.5 <SEP> 110
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.03 <SEP> 29.8 <SEP> 120
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.75 <SEP> 40.5 <SEP> 130
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.69 <SEP> 54.3 <SEP> 140
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4.85 <SEP> 71.3 <SEP> 150
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6.30 <SEP> 92.5 <SEP> 160
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8.08 <SEP> 119 <SEP> 170
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10.23 <SEP> 150 <SEP> 180
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 12.80 <SEP> 188 <SEP> 190
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15.86 <SEP> 233 <SEP> 200
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 19.46 <SEP> 286 <SEP> 210
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 23.66 <SEP> 348 <SEP> 220
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 28.53 <SEP> 419 <SEP> 230
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 34.14 <SEP> 501 <SEP> 240
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 40.56 <SEP> 596 <SEP> 250
<tb>
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Si
par exemple la pression est de 21 kg/cmê. l'eau ne peut ve- nir à ébullition- qu'à une température d'environ 212 C. et réciproquement si la température du panneau en cours de compression n'est que de 130 C. par exemple. son ébullition n'est possible que si la pression n'excède pas 2.8 kg par cm
Néanmoins. l'ensemble de- matières premières placé dans une presse n'étant pas-hermétiquement isolé de l'atmosphère. des fuites de va- peur peuvent se produire à des degrés divers suivant la structure de cet en- semble.
La vapeur se trouve ainsi maintenue à une pression inférieure à celle supportée par la gangue solide, la différence des pressions dépendant, quant à son étendue, de l'importance des fuites de vapeuro Tant qu'il peut avoir évaporation d'eau, la température de l'ensemble eau-vapeur ne s'élè- ve pas et l'on parvient à un certain point de stabilisation de la tempéra- ture'dont le niveau dépend lui-même de l'importance des pertes de vapeur, ce qui détermine la pression de l'ensemble eau-vapeur Si le point de sta- bilisation de la température survient, par exemple, à 120 C, la pression de stabilisation pour laquelle un équilibre eau-vapeur existe sera de 2 kg/cm2 (voir Tableau 1).
Cela ne veut pas dire que la gangue solide ne soit pas soumise à une pression supérieure, mais cela signifie que sa tem- pérature ne peut pas s'élever au-dessus de 120 C tant qu'il existe encore de l'eau non évaporée et tant que la perte de vapeur peut se maintenir aus- si importanteo
Si. par suite d'une augmentation de-la perte de vapeur, la pression de stabilisation n'est que de IL,.4 kg/cm la température fixe sera d'environ 110 C. et la transformation de la résine de la gangue solide, à cette faible température, pourra ne pas être suffisamment rapide pour qu'on obtienne un panneau de bonne qualitéo - Les fuites de vapeur-en cours de moulage peuvent se faire par les faces du panneau et 'par ses bords, mais c'est surtout par ses faces.
relativement étendues, que la vapeur s'échappe. le contact entre leur sur- face. normalement rugueuse. et les plateaux ou autres éléments actifs de la presse n'étant pas assez intime pour éviter les fuites, aux pressions indiquéeso L'importance des pertes de vapeur dépend donc. pour une large part. de l'étanchéité du panneau due à la compression et au traitement de la résine, surtout sur les faces,, et du fini de ces faces qui en résulte.
Plus vite et plus parfaitement ces surfaces deviennent lisses et étanches. plus vite la perte de vapeur s'en trouve diminuéeo Dans ces conditions. toute vapeur formée par le contact des matériaux humides avec les plateaux (ou bandes d'acier) à haute température. se dirigera vers l'intérieur du panneau où elle tendra à se condenser au contact de parties plus froides et finira par se condenser en totalité quand, en raison de l'étanchéité gra- duelle de l'ensemble de matériauxQ produite par leur traitement, l'échappe- ment de vapeur sera devenue assez faible pour que la pression interne qui s'y forme dépasse celle à laquelle l'évaporation d'eau peut se faire à la température des plateaux.
.La condensation de la vapeur dans l'intérieur du panneau a pour effet de lui faire abandonner sa chaleur latente, élevant ainsi la température de l'intérieur du panneau.
Il convient d'apprécier que lorsqu'un panneau d'une teneur en eau uniforme (le. à 15% par exemple) est chauffé dans la presse, l'humidi- té des couches superficielles s'évapore très vite au contact des plateaux brûlantso Les particules solides qui touchent les plateaux ou les bandes d'acier de la presse sèchent de façon presque instantanée et. une fois sè- ches. se comportent en efficaces isolants thermiques.retardant encore le chauffage intégral du panneau. Si. par contre, une couche d'enduit renfer- mant 60% à 70% d'eau est interposée entre le corps du panneau et les plateaux de la presse, il faudra plus longtemps pour sécher cette mince pellicule très humide ainsi que les particules externes du corps du panneau, et la
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formation de vapeur sera plus importante.
Les conditions de température obtenues dans des panneaux com- portant ou non des couches d'enduit ont pu être établies à l'aide d'une presse de laboratoire du type statique mais où l'on avait exactement imité le cycle de travail de la presse continueo
EXEMPLE 3.
Matière.première - Fragments de bois tendreo
Epaisseur- 1/2"
Teneur en résine - 7% du bois sec, d'urée-formaldéhyde "Epok 8660" (Marque déposée) produite par British Resin Products Limitedo
Séjour total dans la presse - 2 mine 18 sec.
Durant ces expériences, la température superficielle aussi bien que celle au centre de la masse ont été mesurées à l'aide de couples thermo-électriques. Ainsi qu'il apparaît de la figo 4. la température superficielle (courbe A ) s'élevant rapidement à 130 C., la température au
Centre (courbe B1 ), lorsqu'on part de matériaux froids. n'atteint 100 C qu'après l'achèvement du cycle et ne parviendrait à un point de stabilisa- tion x1 à 105 C qu'après environ 2 minutes 40 secondeso A ces températures, le panneau n'aurait pu atteindre le degré nécessaire de transformation chimique;
celle-ci en effet, n'aurait fait que commencer, exigeant une du- rée beaucoup plus longue en raison du niveau relativement bas de la tempé- rature de stabilisation, La figure 4 montre en outre que, par un préchauf- fage à 80 C. la masse atteint la température de stabilisation, de 105 C. beaucoup plus vite. soit en 40 secondes environ (courbe G ) qui représente la durée allouée à la compression à la cadence de fermeture de la presse'- qui convient à la fabrication de panneaux de 12mm d'épaisseuro Même ain- si. on constate qu'à la température de stabilisation de 105 C seulement, le traitement de la résine a lieu trop lentement.
Mais la figure 4 témoi- gne en tous cas de l'effet remarquable que le préchauffage des matériaux. avant leur entrée dans la presse, se trouve avoir sur la durée du pressage des panneaux, et ce fait. joint à l'action des durcisseurs assurant un traitement préalable au cours du préchauffage et le passage rapide au trai- tement final dans la presse (voir demandes de brevets anglais N 27708/52 et N 13923/53). explique comment il est possible de faire travailler la presse continue avec des cycles de pressage et de traitement beaucoup plus courts que ceux qu'on utilise normalement dans la presse statique où l'on pratique ordinairement le chauffage par conductibilité des matériaux pris à froid.
Toutefois, même dans la presse continue, la lenteur de la transmission de chaleur qui s'opère par conductibilité au stade 4 (voir plus haut) rien que pour effectuer la dernière étape du chauffage. et l'ef- fet retardateur que le point de stabilisation exerce sur la durée de trai- tement, peuvent donner lieu à des panneaux dont l'âme n'a pas été traitée suffisamment pendant le brevet cycle de fabrication que l'on recherche.
Conformément à la présente invention, l'application d'un en- duit humide élimine ces inconvénients en amenant la vapeur à s'écouler des faces du panneau directement chauffées vers le centre du panneau, puis en déterminant l'étanchéité de ces surfaces et en créant un contact étroit en- tre le panneau et les surfaces actives de la presse par la production de faces d'un grand polio L'échappement de vapeur est ainsi limité. de sorte que la pression du système eau-vapeur dépasse rapidement celle à laquelle il peut encore y avoir évaporation. et la température de l'âme du panneau s'élève rapidement .
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Après l'application d'un enduit composé suivant lExemple N -1 ci-dessus indiquée les conditions de température du panneau se sont révélées différentes de celles qu'illuste la fige 4. la température de l'âme augmentant plus rapidement pour atteindre un point de stabilisation plus'élevé, et ceci surtout lorsqu'on utilisait une âme à faible teneur en humidité. 'Les'figures 5 et 6 illustrent ces conditions 2a et 2b la figure 5 montre à nouveau l'influence du préchauffage (Courbes C , C ) qui accé- lère le¯ traitement par rapport à ce que comporte l'utilisation de matériaux froids' (Courbe Bê).
et qui par conséquent rend plus rapidement et plus ef- fectivement étanche le panneau, avec obtention d'une température de stabi- lisaton plus élevée. soit 119 ou 120 C par rapport à 114 C. La figure 5a montre directement l'influence du préchauffage (température d'entrée) sur le niveau de température de stabilisation qu'on obtient.
Ces courbes montrent l'importance que revêtent, non seulement la température finale. mais encore et surtout le temps nécessaire pour y parvenir; elles montrent aussi' que les températures de l'âme du panneau peuvent être. de façon cor- respondate. rapprochées davantage de la température de surface, ainsi qu'on peut le voir en comparant les figures 5.
6 avec la figure 40
La figure 6a en particulier montre l'influence que l'humidité de l'âme du panneau exerce sur le- niveau de la température de stabilisation, et montre que l'écoulement de la vapeur., des surfaces enduites vers le cen- tre du panneau, est d'autant plus efficace (fournissant un point de stabi- lisation plus élevé) que la teneur en eau de l'âme se trouve être plus fai- ble
Le processus de transmission de chaleur atteint son maximum d'efficacité si la pression-limite (pression de stabilisation) à laquelle l'évaporation peut avoir lieu. n'est pas atteinte trop rapidement. Comme on l'a vu. la presse continue possède une durée de fermeture de 40 se- condes. par exemple, pour la production de panneaux de 12 mm (voir figo 4 à 6).
Durant cette période de fermeture, la pression ne s'élève que lente- ment et. puisque la pression du système eau-vapeur peut être supposée beau- coup moins élevée que celle de la gangue et n'augmente qu'après que les faces du panneau aient acquis suffisamment d'étanchéité. l'évaporation de l'eau superficielle en contact avec les plateaux brûlants et la diffusion dans l'âme du panneau de la vapeur ainsi formée ont le temps de s'opérer, en particulier si les matériaux ont été déjà préchauffés à 80 C ou davanta- geo
Le calcul montre que. pour un panneau d'épaisseur 12 mm. den- sité 0.6 et chaleur spécifique 0,35 kcal/kg. l'élévation d'un degré sur 1000C exige la condensation d'environ 6% de son poids de vapeur abandonnant sa chaleur latente.
Cette quantité peut être obtenue en appliquant sur chacune des faces du panneau une couche de 0.5 mm d'un enduit renfermant 60% d'eau. Par ailleurs, on calcule qu'un panneau fini. en état d'équili- bre hygrométrique avec l'atmosphère, doit présenter en moyenne 8 à 10% d'humidité au sortir de la presse. Compte tenu de l'inévitable perte par évaporation qui se produit dans la presse, les matériaux de l'âme du pan- neau devraient par conséquent présenter une teneur en humidité de 4 à 6% lorsqu'ils pénètrent dans la presse, ces conditions permettant encore (ain- si qu'il apparaît de la fige 4) l'établissement d'un courant effectif de vapeur entre les faces du panneau et sa partie centrale, tout en fournis- sant un panneau dont la teneur finale en humidité soit appropriée.
Cette introduction de 6% de vapeur, pratiquée par les deuxfaces au moyen d'en- duits de 0.5 mm chacun, est donc satisfaisante si l'âme du panneau présente entre 4% et 6% d'humidité, mais si celle-ci devait être complètement sèche. l'épaisseur des enduits devrait être portée à environ 1 mm de chaque côté pour obtenir un bon équilibre hygrométrique avec l'atmosphère.
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Le postulat d'une teneur en humidité de 4 à 6%. des matériaux constitutifsde l'âme du panneau, pour obtenir une température de stabilisa- tion assez élevée. n'est pas contraire au postulat formulé dans le brevet anglais N 6840350 et dans la demande conjointe ? 22647/52. déclarant que la compressibilité de la nappe des matériaux constituant le panneau était d'autant plus élevée (c'est-à-dire d'autant plus satisfaisante) que la te- neur en eau étant considérableet où. par égard pour le risque de délami- nation, l'on indiquait comme un optimum le compromis d'une teneur de 12%.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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IMPROVEMENTS IN THE MANUFACTURE OF INSULATING PANELS.
Amending letter attached to be valid as of 23.3.1955.
Page 1, line 10, read "of the surface layers of the panels" instead of "of their surface"; Page 1, line 36, read "Most processes" instead of "All processes"; Pagp 2, line 15. read "easily find" instead of "find"; Page 2, line 19, read "a high proportion" instead of "too much"; Page 4, line 59 and page 5, line 1, delete "hard"; Page 6, line 7. read "The mixture of thickener and water is prepared first" instead of "Thickener and water are prepared first"; Page 6. insert between lines 39 and 40, the following line: "Hardener 0.63 parts" Page 7, line 11, read "copious" instead of "ultra-fast"; Page 7.line 16, insert the words "other than specific hardeners"
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after the word "hardener"; Page 8.
Insert between lines 13 and 14 the following sentence "The preceding table is based on tests carried out substantially as described in Example 2"; On page 8. lines 30 and 31, read "in combination with" instead of "and partly at"; Page 8, lines 37 and 38. read: "The continuous process in question? * Instead of" The use of continuous presses "; Page 10, line 27, read:" of adequate strength "instead of" of good quality " - ity "; Page II, 8 line 5. read" a typical working cycle of "instead of" the working cycle of "; Page 11, line 9, read" urea-formaldehyde solid "at instead of "urea-formaldehyde";
Page 11. insert between lines 10 and 11 the following line "Hardener 1 part per 10 parts of resin" Page 11, lines 32 and 33, read "providing a certain treatment" instead of "providing a treatment"; Page 11, lines 33 and 34. read "some processing 'instead of" rapid change to processing "; page 12. line 28, read" a continuous press of the type described in the aforementioned British Patent No. 665,276 "at place of "the continuous press" -;
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The present invention relates to a method of making insulation boards from a discontinuous material and a thermosetting binder between the heated platens of a press.
Its aim is to improve this production and to improve the physical properties of the panels obtained.
It is known that many of the physical properties (general strength, hygroscopicity) of panels made of a discontinuous material bound by means of synthetic resins of the thermosetting type (urea-formaldehyde, melamine, formaldehyde, phenol-formaldehyde. etc.) are modified by the properties of their surface.
For example, it is possible to make a good flexural strength panel from a low density, low strength core. by placing this core between relatively thin surface layers which will be formed by thin veneers. by paper. or by layers of flat particles such as long wood chips impregnated with a binder, applied to this core, the panel. either the core and the surface layers, being treated in one and the same compression and heat treatment operation (for example, according to British Patent No. 608,252, relating to a process for obtaining a composite plate of compressed wood in which the two outer layers are formed of long thin chips, and the middle layer of heterogeneous wood fragments).
It is also known to reduce the hygroscopicity of these panels by means of various surface coatings, although this process alone does not necessarily increase the bending strength of the panel.
A drawback that many panels of discontinuous material exhibit. and in particular of finely ground wood, is constituted by their tendency to shatter the surfaces when nails are driven into them, due to the fact that the various particles constituting the surface of the panel are not bound sufficiently strongly to the surface. the entire panel so that it cannot be detached. This also applies to the drying of these panels and other ways of shaping them.
Another drawback of many panels of this type is constituted by the roughness and irregularity of their surface, which is all the more marked as the thickness and irregularity of the fragments of wood constituting this surface increase and which make these panels unsightly or require you to pass them with sandpaper in order to give them a certain polish.
All of the known methods of manufacturing panels with stronger, smoother and non-moisture absorbent surfaces (an example just cited) involve the use of large, flat particles, such as thin chips. , to form the external surfaces, and of smaller particles (fragments of wood and sawdust) to make the core of the panel.
These methods have the drawback that they can require two operations and two different machines to break up the wood into core material and into surface material, as the large chips required by the surface layers are often absent in the waste material. most common woods, and that, despite the use of these long chips, the surfaces of the panels still often remain sufficiently rough that it is necessary to sand them or apply an additional coating of paper, veneer , plastic or other suitable sheet material. In addition, the existence of surfaces made only of long chips does not greatly diminish the hygroscopicity of the resulting panel.
The present invention, while overcoming the difficulties and drawbacks just mentioned, generally inherent in the use of long chips or similar materials for the production of the surface layers, considerably increases the range of surface layers. fragments of wood that can be used. It further combines the advantages of providing surface layers of high strength, low hygroscopicity and a smooth, pleasing finish that works well. Moreover, she
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helps to achieve, during the actual production of the panels, the desired thermal conditions within the material of which the panels are made as it passes through the press.
Unlike other known methods, the present invention makes use of fine wood flour for the surface layers. in many other processes. it is necessary to completely exclude the raw materials used because it is the cause of segregation during the pre-treatment of the materials and during the deposition of the web.
The invention makes use of the discovery set forth in the UK patent? 6840350 and in the joint application? 22647/52 of the Applicant, that the compressibility of finely ground cellulosic materials increases, under the effect of heat and compression, with the moisture content. Although this discovery is of great interest for the techniques of static pressing and of continuous pressing, it cannot find its full use in continuous presses which must work in a short cycle, as is the case with the continuous press described in English patents Noso 5950423 and 665.276. due to the risk of delamination which exists if panels which contain too much water are removed from the press, before the complete treatment of their resin binder.
Furthermore. a material with high compressibility provides materials of high density, while a material with low compressibility gives panels whose density is low but whose flexural strength is greatly reduced. Or. In profression. we are moving towards the production of low density panels without reducing the strength and without increasing the binder content.
If, therefore, the upper layers of the web to be compressed (as opposed to the entire web) receive only a higher humidity level, the core being maintained at a lower humidity level for which its compressibility is less. a panel is obtained comprising a low density core, interposed between thin layers exhibiting high density and high flexural strength.
If, on the other hand, the water with which the surface layers are impregnated contains an additional resin as well as a certain quantity of wood flour. together forming a paste which blocks the irregularities of the structure provided by the chips, the surface obtained is smooth, almost polished, having a high density and a high resistance to bending. low hygroscopicity. and opposes any tendency to shred during shaping.
The present invention consists in providing for the application of this paste on only one of the faces of the web (or on its two faces) which are in contact with the active surfaces of the press during the compression and the treatment of the panel. It is better, especially with continuous presses, to apply the paste as a coating on one of the active surfaces (or on both) of the press before they come into contact with the web. , so that. during the subsequent operation of compression and heat treatment.
the coating formed by this paste transforms into a thin smooth layer of high strength and density, strongly united to the mass of the panel so as to provide a resistant and smooth surface, on one side or both sides of the panel, while the propagation of heat through the materials constituting the sheet takes place more quickly and more uniformly, due to the vaporization of the water contained in the coating paste and due to the heating of the active surfaces of the press, which takes place in the compression and heat treatment zones as will be seen from the following description, so that the vapor impregnates the materials of the web.
The addition of resin and wood flour to the impregnating water of the external surfaces to form the paste of the plaster may not provide
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enough viscosity to ensure a very even thin layer on the compression surfaces or to prevent the paste from flowing or breaking.
In this case. the water can be thickened by the addition of a thickener, for example starch or ethylhydroxyethyl cellulose. If the resin (urea-formaldehyde or formaldehyde, etc.) used as a binder in the panel is applied in aqueous solution by a spraying process for the body of the panel, this same liquid can be thickened. with incorporation of wood flour for the plaster mixture.
In order to reduce the fragility of the surface obtained, coating modifying agents, such as glycerin, ethylene glycol and other similar polyhydric alcohols, may be added.
The thickening of the water can also be obtained by various fillers, for example using cellulose pulp. Small amounts of colorants or pigments can also be incorporated to produce a surface of color and pleasing appearance. Waterproofing substances, such as silicones. and fire retardants, can also be incorporated in the paste of the plaster, as well as products which resist mold and attack by insects and rodents o In addition, the addition to the paste of a resin natural (colophane) improves the water resistance of the faces of the panel, while allowing reduction, without affecting the final properties of the panel.
the amount of synthetic binder normally added to the paste, given the binder properties that this natural resin possesses.
On the drawings opposite s
Figo 1 shows the diagram of a continuous press and its auxiliary devices ,,, suitable for the production of a coated panel according to the invention.
Figo 2 shows schematically, on a larger scale, the inlet of the press according to fig. 1. and relates to the application of coating surfaces to the material of which the panels are made.
Fig 3 illustrates schematically, in elevation, a device for applying the coating paste to the active surfaces, or endless bands of the press according to Fig 1.
Fig. 4. 5 and 5a. 6 and 6a present graphs obtained on the basis of the experiments, the description of which is given below, relative to the heat transmission which takes place between the surface coatings and the body of the panel during its compression and its heat treatment.
The practice of the present invention, according to various modes indicated for example, is hereinafter described first in general, then in a more particular way, in relation to the improvement which the invention brings to the physical properties of the insulating panels and as to its effect on the actual production of these panels.
The invention will be assumed to be used in a continuous production process of insulation boards using a crawler press like that of which the British patent? 665,276. for example, gives the description, but its application is not limited to continuous production processes, being on the contrary perfectly possible in the "static" panel production process whereby a mat of material is placed and compressed between heated trays, its processing being complete when the press is opened.
The invention provides for the application of a coating layer on one of the races, and preferably on both sides at the same time, of the uncompressed sheet of materials, so that after its compression and treatment in the press, the rendering paste is transformed into a surface layer of the final panel
Figure 1 schematically shows a continuous press 1 comprising the chain plates, upper and lower, 2 and 3 as well as
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the steel bands, upper and lower 4 and 5 which, together with the plates, constitute the active surfaces of the press.
The lower steel strip 5-extends at the rear sufficiently far before the entry of the press 1 so that there is a place for a web distributor 6 (according for example to the description given in English patent N 7040346) which continuously deposits on the lower endless belt 5 a web of material, adjusted in width as in thickness, and a preheating furnace 7 preferably using high frequency heating.
It is preferred to carry out the application of the coating paste to the web by coating the endless belts 4 and 5 of the press before the web comes into contact with them, so that when depositing materials and when they are introduced into the press, one side of the web, or both.
are brought into contact with the coating paste For this purpose, a paste distributor 8 is placed upstream of the web distributor 6 so as to apply an even coating of paste to the lower endless belt 5 before the materials are placed there, while a dough distributor 9 is placed on top of the endless belt 4 in the horizontal part of - $ - we travel back before it enters the zone first compression 10 of the press This first compression zone 10 is shown on a larger scale in FIG.
2 where we see the upper endless belt 4 carrying a coating 11 of paste and the lower endless belt 5 carrying the layer 12 of materials, placed on a coating 13 of paste (the thickness of the paste coatings has exaggerated for the convenience of the illustration). Thus, the coating 11 applied to the upper endless belt 4 comes into contact with the upper face 14 of the web 12 at the moment when 'the latter' enters the zone of first compression 10 of the press. .
The upper chain trays 2. moving along the dotted line 15. contact the upper endless belt 4 in the region of point 16. while the lower chain trays 3, moving along the line dotted 17. come into contact with the lower endless belt 5 in the region of point 18. so that downstream of points 16 and 18. these trays which are heated transmit their heat to the endless belts and layers of plaster found there.
Although other methods are also available, such as for example spraying, the best way to apply the paste to the web of materials (wood fragments, etc.) from which the panel is made is. as we said above. coating the active surfaces (ie bands 4 and 5) of the press between which the web undergoes the compression and treatment to form a panel. While it is easy to coat the lower strip 5 before the materials are deposited there, it is necessary to coat the upper strip 4 with a paste which adheres thereto and does not come off under the effect of neither the gravity nor the movement with which the band is animated. In addition, to obtain a smooth and even finish, the paste must not tear under the effect of surface tension.
These requirements can be met by giving the dough. as we will see later. sufficient viscosity, and depositing it as a continuous coating on one or the other of the endless belts, or on both together, according to a thickness fixed in advance, and which does not need to be the same for the two endless bands.
FIG. 3 illustrates, by way of example, a device which is suitable for the application, according to the invention, of surface coatings 11 or 13 on the endless belts of the continuous press, and which may comprise a bottomless trough the rear and side walls of which are in contact with the endless bands which in this way close off the bottom. The front wall of this trough offers with the band a clearance 22 (possibly adjustable) reaching, for example, 0.101 to 0.167 mm. and behaving like an inverted barrier to let the paste 23 flow out following the advance of the endless belt. The rear and side walls of this device will preferably be made of hard polyethylene plastic or rubber.
<Desc / Clms Page number 7>
hard cabbage, for example.
In a continuous press. the belt is moving at constant speed. which will be for example 3.65 m per minute to obtain a satisfactory production of insulating panels of 12.5 mm. and for a given quantity of mixture required per meter of panel supplied, the thickness of the layer to be applied thereto is fixed in advance. The application of the dough can then be adjusted by varying the height of the clearance 22 by modifying the height of the element 24. while maintaining a constant level of the dough 23 in the trough 20. Or well, since some pastes would require a considerable flow height, a hermetic system with a tubing 25 for the application of an adjustable pressure P.
The coating paste, the water content of which is high compared to that of the main web of the materials which form the panel, preferably contains an addition of resin as well as a certain amount of wood flour. so that the panel surface finally obtained appears smooth and almost polished, furthermore exhibiting high density and flexural strength as well as low hygroscopicity.
In order to achieve a viscosity high enough that the dough on the endless belts is maintained in a thin, uniform layer that does not flow or tear. a thickener such as starch or ethylhydroxyethylcellulose S1 is added. rather than using a dry mixture comprising a powdered binder, urea-formaldehyde or phenol-formaldehyde in aqueous dilutions is used as the binder for the body. applied by a spraying process, this same liquid binder can be thickened and added with wood flour to obtain the coating paste mixture
Other charges, such as.
for example, cellulose pulp, asbestos fiber or glass fiber can be used as thickeners. and various dyes or pigments, used in small amounts. allow the surface of the panels to be colored. Waterproofing substances, such as silicones, and fire retardants can also be incorporated into the paste. as well as products which resist mold and insect and rodent attacks.
The addition of natural wood resin (rosin) to the plaster paste mixture has the effect of increasing the water resistance of the panel surfaces finally obtained, and at the same time allows the quantity of binder to be reduced without inconvenience. synthetic resin normally added to the paste, given the binding power of natural wood resin.
When, for example, the normal proportion of the synthetic resin binder in the plaster mixture is 5%. the addition of 2.5% rosin makes it possible to reduce its synthetic resin binder content to 2.5%, with the economic advantage that this reduction entails.
Hereinafter indicated, by way of example, a base mixture providing a coating of sufficient viscosity to satisfy the conditions which have just been indicated EXAMPLE I.
Urea Formaldehyde Resin "Epok U8860" (Trademark) supplied by British Resin Products Ltd. in the form of a syrup containing 70% solids
EMI7.1
and 3% water o 0 0 0 a 0 0 0 a o 0 0 0 0 100 parts (Water 80000000000000000000000000000000000000000 100 parts
EMI7.2
<tb>
<tb> (Ethylhydroxyethyl-cellulose <SEP> (thickener) <SEP> 1 <SEP> part
<tb>
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
<tb> Fine <SEP> of <SEP> wood. <SEP> from <SEP> preference <SEP> all <SEP> to <SEP> sieve
<tb> of <SEP> 50 <SEP> meshes <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>. <SEP> .. <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>. <SEP>. <SEP> or <SEP>. <SEP> .. <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> a <SEP> .... <SEP> .. <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> parts
<tb> <SEP> resin <SEP> hardener <SEP> (following <SEP> the <SEP> English <SEP> patents <SEP> Nos.
<SEP> 27708/52 <SEP> and <SEP> 13923/53) <SEP> containing
<tb> 10% <SEP> of <SEP> solid <SEP> products <SEP> and <SEP> 90% <SEP> of water <SEP> ......... 10 <SEP> parts
<tb>
<tb> 231 <SEP> parts
<tb>
+ The thickener and water are prepared first.
In this mixture, the solid products of urea-formaldehyde amount to 30.3%. the proportion of water being 60%. The hardener may or may not be used, depending on the temperature of the plates. When this temperature is high, of the order of 1300 to 150 ° C. the amount of hardener required is low or zero, while when this temperature reaches 1100 to 130 the addition of the 10 parts of hardener indicated above is re - commandableo
Coatings of this kind. applied to the active surfaces of the press (eg steel strips of a crawler press) sometimes tend to adhere to them during processing.
In order to remedy this drawback ,. these surfaces can be treated using a back adhesive such as. for example, "Silicone Fluid DC35" (Trademark) manufactured by Midland Silicone Limited. or "Candilla Wax" or zinc stearin
WS which are produced by Boake Roberts. The latter product is highly effective, and its ability to disperse in water makes it possible to apply it with a cloth or by spraying, in a 1% dispersion, on the surfaces to be treated.
It has also been observed that zinc sheets or galvanized steel sheets have counter-adhesive properties with regard to this type of coating.
The following example concerns the production of a plastered panel.
EXAMPLE 2
EMI8.2
<tb> For <SEP> soul <SEP> of <SEP> panel <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb> Wood ,, <SEP> fragments <SEP> of <SEP> soft wood <SEP> <SEP> 100 <SEP> parts
<tb>
<tb> Water <SEP> contained <SEP> by <SEP> the <SEP> wood <SEP> 3 <SEP> parts
<tb>
This wood is sprinkled by spraying with a urea-formaldehyde binder in the form of a syrupy liquid, which results in the addition of:
Water of the mixture for the core of the panel 5.6 parts) mixture of urea-formaldehyde solids 4.4 parts) spraying For the coating of both sides (including the plaster paste), add: - Water contained by the mixture filler 8.5 parts) Urea-formaldehyde solids 4.8 parts Coating mixture Wood fine 1.4 parts) Ethylhydroxyethyl-cellulose (thickener) 0.07 parts) Hardener 0.63 parts'
129.4 shares
<Desc / Clms Page number 9>
Thus. the core of the panel contains 3.4% urea-formaldehyde solids. and each coating of the faces contains 1.9%. i.e. a total of 7.2%.
The total water content is 14%. including 6.7% for the whole core and 7.3% for the face coatings. It should be noted that the moisture content of the core products is only 6.7% while that of the coating paste is 58%. Due to this very high moisture content, the compressibility of the plaster layer is very high, allowing to obtain a high density film with considerable flexural strength.
This high moisture content of the surface layer also provides ultra-rapid evaporation when it comes into contact with the plates (or bands) of the press, and the vapor produced, penetrating into the constituents of the press. the core with a relatively low moisture content,
Significantly accelerates heat transfer between the press platens (or bands) and the panel core.
The invention also provides for the incorporation of a hardener, as seen above, of which, under the influence of the heat supplied by the active elements of the press, an acid vapor is released which, together with the steam, penetrates the panel being formed, thus accelerating the treatment of the thermosetting resin, once the materials have reached the press. Thanks to this process, the hardener necessary for the rapid treatment of the resin is in all incorporated in the coating only without it entering the mixture of wood and resin constituting the panel, which can thus undergo preheating before entering the press, without risk of premature treatment.
This way of improving heat transmission through the application of high moisture plasters will be discussed in more detail next.
Numerous experiments have shown that, for pressures greater than 14 kg / cm, the surface coating gave a less smooth surface and presented a brownish tint, particularly towards the central part of the panel, and that the greater the pressure used was weak. - ble, the smoother and more flat the surface obtained.
It can therefore be seen that the surface coatings process is particularly suitable for the production of light panels, with low density, achievable with pressures of 14 kg / cm2 maximum and to which until now it was difficult to give sufficient resistance,
Here are a few examples of panels obtained by the process according to the present invention, comprising the use of a mixture of coating as indicated above, and confronted with a panel not comprising any coating. These panels, with a thickness of 9.5 mm. were manufactured in a static press including, with regard to coated panels. the upper and lower plates had been treated with the aforementioned paste, prior to compression. The temperature of the trays was 130 C.
<Desc / Clms Page number 10>
TABLE I.
EMI10.1
<tb> Materials <SEP> Pressure <SEP> Density <SEP> Resistance <SEP> to
<tb>
<tb>
<tb> kg / cm2 <SEP> gr / cm3 <SEP> the <SEP> bending
<tb>
<tb>
<tb> kg / cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> fragments of <SEP> wood
<tb>
<tb>
<tb> soft <SEP> without <SEP> coating <SEP> 14 <SEP> 0.53 <SEP> 105
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Resin <SEP> urea-formal-
<tb>
<tb>
<tb> dehyde
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> fragments of <SEP> wood
<tb>
<tb>
<tb> soft <SEP> with <SEP> coating <SEP> 7 <SEP> 0.542 <SEP> 152.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> fragments of <SEP> lin
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> with <SEP> coated <SEP> 10.5 <SEP> 0.514 <SEP> 140
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bagasse ,, <SEP> with <SEP> coated <SEP> 7 <SEP> 0.49 <SEP> 151,
8
<tb>
As regards the softwood fragments, it can be seen that the surface coating process provides a very strong increase in flexural strength.
During the research which led to the development of the surface coating process, the description of which was read above, it appeared that the temperature conditions of the panel differed from those obtained in panels produced by processes. similar to those described, for example, the English patent application? 22647/52 and having no coating, the temperature in the center of the web rising during manufacture more quickly and to a more considerable level.
The performance provided by the press continues as described in the English patents Noso 5950423 and 665,276 of the Applicant as well as its patent applications Nos. 22647/52. 14122/53 and 14138/53 ,, is characterized by a much shorter compression cycle than that of static presses used for the same purposes.
This result is partly due to the preheating of the materials, prior to their introduction into the press, and partly to the use of special hardeners, the description of which appears in British patent applications Noso 27708/52 and 13923/53. . In static presses. the heating of the sheet of materials takes place by thermal conductivity from the two plates, or from the active elements. of the press towards the center of the web, in other words very slowly, due to the low thermal conductivity normally exhibited by discontinuous materials, such as wood fragments for example.
The use of continuous presses, on the other hand, involves the application of heat in the form of preheating largely outside the press itself and more specifically before the material reaches the press, and the installation of the press. preparation of raw materials, as can be seen, for example, in fig. 4 of the aforementioned patent application? 22647/52 and demand? 5302/53. In fact, the preheating process takes place in successive stages, taking place partly by a first drying followed by exposure to steam, and partly in a high frequency oven. There can therefore be four stages of heating. heating, of which only the
<Desc / Clms Page number 11>
fourth and last stage takes place in the press itself, namely:
1) Drying, bringing the final temperature to 40-50 C; 2) Exposure to steam, bringing the final temperature to 60-70 C; 3) High frequency heating, bringing the final temperature to 80-95 C; 4) Heating in the press, bringing the final temperature to 110-120 C.
Apart from the poor conductivity of the materials, another factor in the press delays the uniform heating of the materials; it is the moisture contained in raw materials. Moisture helps to improve the compressibility of materials (see UK Patent No. 684,350 and the aforementioned patent application 22647/52) and to achieve atmospheric moisture balance in the finished panel; but to fully understand the role of humidity in the insulation board press, one must examine the thermodynamics of the manufacturing process.
The mass of raw materials used originally includes, for example, wood particles + resin + moisture trapped in wood + airo Wood and resin can be viewed as constituting together the solid element of raw materials. Part of the air is in the interstices of the wood particles. and partly also in woody cells. The raw materials, once compressed, constitute a whole which comprises a solid matrix containing water on the surface of the particles and in the woody cells, and air in variable quantity according to the degree of compression practiced.
Said assembly being cold compressed, the water it contains does not necessarily undergo the same pressure as the solid matrix, if the internal porosities of the woody particles are not completely filled with water and if the resistance to The crushing presented by the gangue is strong enough to prevent the complete collapse of the woody particles.
This same assembly being brought to a temperature above the boiling point, under conditions of total hermeticity with regard to the atmosphere, the water it contains changes into vapor which fills all the pores of the wood. . If this heating takes place at a pressure greater than atmospheric pressure, the boiling temperature of the water will be greater than 100 C. as indicated in Table 2 below.
TABLE 20
EMI11.1
<tb> Pressure <SEP> Pressure <SEP> Temperature
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> kg / cm2 <SEP> pounds <SEP> per <SEP> of boiling
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> inch <SEP> square <SEP> C.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
1.03 <SEP> 15.1 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.46 <SEP> 21.5 <SEP> 110
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.03 <SEP> 29.8 <SEP> 120
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.75 <SEP> 40.5 <SEP> 130
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.69 <SEP> 54.3 <SEP> 140
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4.85 <SEP> 71.3 <SEP> 150
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6.30 <SEP> 92.5 <SEP> 160
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8.08 <SEP> 119 <SEP> 170
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10.23 <SEP> 150 <SEP> 180
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 12.80 <SEP> 188 <SEP> 190
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15.86 <SEP> 233 <SEP> 200
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 19.46 <SEP> 286 <SEP> 210
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 23.66 <SEP> 348 <SEP> 220
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 28.53 <SEP> 419 <SEP> 230
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 34.14 <SEP> 501 <SEP> 240
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 40.56 <SEP> 596 <SEP> 250
<tb>
<Desc / Clms Page number 12>
Yes
for example the pressure is 21 kg / cm3. the water can only come to a boil at a temperature of about 212 C. and vice versa if the temperature of the panel during compression is only 130 C. for example. its boiling is only possible if the pressure does not exceed 2.8 kg per cm
However. the whole of raw materials placed in a press not being hermetically isolated from the atmosphere. steam leaks can occur to varying degrees depending on the structure of this assembly.
The steam is thus maintained at a pressure lower than that supported by the solid gangue, the difference in pressures depending, as to its extent, on the importance of the steam leaks. As long as there can be evaporation of water, the temperature of the water-steam unit does not rise and a certain point of temperature stabilization is reached, the level of which itself depends on the extent of the steam losses, which determines the pressure of the water-vapor assembly If the temperature stabilization point occurs, for example, at 120 C, the stabilization pressure at which a water-vapor equilibrium exists will be 2 kg / cm2 (see Table 1 ).
This does not mean that the solid matrix is not subjected to a higher pressure, but it does mean that its temperature cannot rise above 120 C as long as there is still non-evaporated water. and as long as the loss of vapor can be maintained as importanto
If, as a result of increased vapor loss, the stabilization pressure is only IL, .4 kg / cm the fixed temperature will be around 110 C. and the transformation of the matrix resin solid, at this low temperature, may not be fast enough to obtain a good quality panel - Steam leaks during molding can occur through the faces of the panel and its edges, but this is especially by its faces.
relatively extensive, that the steam escapes. the contact between their surface. normally rough. and the plates or other active elements of the press not being intimate enough to avoid leaks, at the pressures indicated. The extent of the vapor losses therefore depends. to a large extent. the sealing of the panel due to compression and treatment of the resin, especially on the faces, and the resulting finish of these faces.
Faster and more perfectly these surfaces become smooth and waterproof. the faster the loss of vapor is reduced. Under these conditions. any vapor formed by the contact of wet materials with the trays (or steel strips) at high temperature. will move towards the interior of the panel where it will tend to condense on contact with colder parts and will eventually condense entirely when, due to the gradual sealing of the set of materialsQ produced by their treatment, the The vapor escape will have become low enough that the internal pressure which forms therein exceeds that at which water evaporation can take place at the temperature of the trays.
The condensation of the vapor in the interior of the panel causes it to give up its latent heat, thus raising the temperature of the interior of the panel.
It should be appreciated that when a panel with a uniform water content (the. 15% for example) is heated in the press, the moisture of the surface layers evaporates very quickly on contact with the hot plates. The solid particles which touch the plates or the steel bands of the press dry almost instantaneously and. once dry. behave as effective thermal insulators. further delaying the integral heating of the panel. If, on the other hand, a coating of 60% to 70% water is interposed between the body of the panel and the press plates, it will take longer to dry this thin very wet film as well as the particles. of the panel body, and the
<Desc / Clms Page number 13>
vapor formation will be more important.
The temperature conditions obtained in panels with or without coating layers could be established using a laboratory press of the static type but where the working cycle of the press had been exactly imitated. continueo
EXAMPLE 3.
Raw.material - Fragments of softwood
Thickness- 1/2 "
Resin content - 7% dry wood, urea formaldehyde "Epok 8660" (Trademark) produced by British Resin Products Limitedo
Total stay in the press - 2 min 18 sec.
During these experiments, the surface temperature as well as that at the center of mass were measured using thermoelectric couples. As can be seen from Fig. 4, the surface temperature (curve A) rapidly rising to 130 C., the temperature at
Center (curve B1), when starting from cold materials. does not reach 100 C until after the completion of the cycle and would not reach a stabilization point x1 at 105 C until after about 2 minutes 40 seconds o At these temperatures, the panel could not have reached the necessary degree of chemical transformation;
this in fact would have only just begun, requiring a much longer time due to the relatively low level of the stabilization temperature. Figure 4 further shows that, by preheating to 80 C. the mass reaches the stabilization temperature, 105 C. much faster. or in approximately 40 seconds (curve G) which represents the time allocated to the compression at the rate of closing of the press' - which is suitable for the manufacture of panels 12 mm thick. it is found that at the stabilization temperature of 105 ° C. only, the treatment of the resin takes place too slowly.
But figure 4 testifies in any case to the remarkable effect of the preheating of the materials. before their entry into the press, is found to have over the duration of the pressing of the panels, and this fact. attached to the action of the hardeners ensuring a preliminary treatment during preheating and rapid passage to the final treatment in the press (see English patent applications N 27708/52 and N 13923/53). explains how it is possible to operate the continuous press with much shorter pressing and processing cycles than those normally used in the static press where conductive heating of cold set materials is ordinarily practiced.
However, even in the press continues, the slow heat transfer which takes place by conductivity in stage 4 (see above) just to perform the last stage of heating. and the retarding effect that the stabilization point exerts on the treatment time, can result in panels whose core has not been sufficiently treated during the patented manufacturing cycle that is sought.
In accordance with the present invention, the application of a wet coating eliminates these drawbacks by causing the steam to flow from the directly heated panel faces towards the center of the panel, then determining the tightness of these surfaces and checking. creating close contact between the panel and the active surfaces of the press by producing faces of a large polio The escape of steam is thus limited. so that the pressure of the water-vapor system quickly exceeds that at which there can still be evaporation. and the temperature of the panel core rises rapidly.
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After the application of a plaster composed according to Example N -1 above indicated, the temperature conditions of the panel were found to be different from those shown in fig 4. the temperature of the core increasing more rapidly to reach a point stabilization, especially when using a low moisture core. 'Figures 5 and 6 illustrate these conditions 2a and 2b Figure 5 shows again the influence of preheating (Curves C, C) which accelerates the treatment compared to what involves the use of cold materials' (Bê curve).
and which consequently makes the panel more rapidly and more effectively sealed, with a higher stabilization temperature being obtained. or 119 or 120 C compared to 114 C. Figure 5a directly shows the influence of preheating (inlet temperature) on the stabilization temperature level that is obtained.
These curves show the importance of not only the final temperature. but above all the time necessary to achieve it; they also show what panel core temperatures can be. correspondingly. closer to the surface temperature, as can be seen by comparing Figures 5.
6 with figure 40
Figure 6a in particular shows the influence which the humidity of the core of the panel has on the level of the stabilization temperature, and shows that the flow of steam, from the coated surfaces towards the center of the panel, the more effective (providing a higher stabilization point) the lower the water content of the core
The heat transfer process reaches its maximum efficiency if the limit pressure (stabilization pressure) at which evaporation can take place. is not reached too quickly. As we've seen. the continuous press has a closing time of 40 seconds. for example, for the production of 12 mm panels (see fig. 4 to 6).
During this period of closure, the pressure rises only slowly and. since the pressure of the water-steam system can be assumed to be much lower than that of the gangue and only increases after the faces of the panel have acquired sufficient sealing. the evaporation of the surface water in contact with the hot plates and the diffusion into the core of the steam thus formed have time to take place, in particular if the materials have already been preheated to 80 C or more - geo
The calculation shows that. for a panel 12 mm thick. density 0.6 and specific heat 0.35 kcal / kg. the rise of one degree on 1000C requires the condensation of about 6% of its weight of vapor giving up its latent heat.
This amount can be obtained by applying to each side of the panel a 0.5 mm layer of a coating containing 60% water. In addition, we calculate that a finished panel. in a state of hygrometric equilibrium with the atmosphere, must have an average of 8 to 10% humidity when leaving the press. Due to the inevitable evaporative loss that occurs in the press, the panel core materials should therefore have a moisture content of 4 to 6% when entering the press, these conditions permitting. again (so that it appears from Fig. 4) establishing an effective flow of vapor between the faces of the panel and its central part, while providing a panel of suitable final moisture content.
This introduction of 6% of steam, carried out by the two faces by means of inducts of 0.5 mm each, is therefore satisfactory if the core of the panel has between 4% and 6% humidity, but if the core should be completely dry. the thickness of the plaster should be increased to about 1 mm on each side to obtain a good hygrometric balance with the atmosphere.
<Desc / Clms Page number 15>
The assumption of a moisture content of 4 to 6%. materials constituting the core of the panel, in order to obtain a fairly high stabilization temperature. is not contrary to the postulate formulated in the English patent N 6840350 and in the joint application? 22647/52. declaring that the compressibility of the web of materials constituting the panel was all the higher (that is to say all the more satisfactory) than the water content being considerable and where. for the sake of the risk of delamination, the compromise of a content of 12% was indicated as an optimum.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.