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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>
<tb>
<tb>
<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>
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<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>
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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%.
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