PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN COMPOSITE
DE BOIS AVEC LAMINAGE RÉSISTANT AU CHOC
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIOUE
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un composite de bois possédant au moins une surface extra-résistante au choc.
Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé en deux étapes comprenant le laminage d'une lamelle de bois suivie du collage de cette dernière sur une pièce de bois massive. Ce procédé permet de fabriquer des composites de bois pourvus d'un laminage extra résistant au choc les rendant utilisables notamment comme marches d'escaliers et/ou de plancher ~de bois franc".
Il existe divers procédés pour durcir des pièces de bois.
La plupart de ceux-ci comprennent deux étapes. La première de celles-ci consiste à amollir le bois en le traitant avec un agent chimique amollissant et/ou dans des conditions de température élevée et/ou de haute pression de vapeur. La deuxième étape consiste à compresser le bois préalablement amolli. Dans tous les cas, il est fait usage d'agents chimiques ou de vapeur lors de la première étape et/ou de moules pour préserver la forme du bois lors de la seconde étape de compression.
Ainsi, le brevet canadien 806.620 décrit un procédé en deux étapes pour durcir du bois. La première de ces deux étapes consiste à imprégner le bois dans une solution contenant un agent chimique (e.g. un sel d'ammonium), de sorte à rendre le bois plus susceptible à la compression. Le bois ainsi traité est, par la suite, passé dans une série de rouleaux dans le but d'être compressé. Les rouleaux utilisés pour la compression comportent des franges délimitant la largeur du 21g~3QD
bois pour prévenir toute déformation latérale du bois lors de la compression. Il est a noter que le bois utilisé dans ce cas a une dimension de 60x60 mm.
Le brevet canadien 1,236,255 décrit un procédé similaire à
celui décrit précédemment~ Ce procédé de durcissement comprend aussi une première étape où un sel d'ammonium anhydrique est utilisé comme agent chimique pour amollir le bois. Ce bois traité est ensuite pressé à l'aide de plaques chauffantes a une température inférieure à 100~C.
Les brevets américains 1.403.722, 1.480.658 et 1.644.801 décrivent diverses fac,ons de compresser du bois à l'aide de plaques pressantes nécessitant l'utilisation de moules.
Les brevets américains 1.952.664 et 2.666.463 décrivent des procédés de durcissement du bois qui utilisent des plaques de compression chauffantes. Avant l'étape de compression, le bois est soumis à la fois à un traitement thermique sous pression de sorte à le rendre plus susceptible à la compression.
Le brevet américain 1.981.567 décrit un procédé de durcissement du bois où, dans une première étape, le bois est traité avec de l'huile de lin comme agent amollissant. Le bois ainsi traité est alors chauffé et compressé
simultanément.
Le brevet américain 2.303.916 décrit un procédé de fabrication d'une pièce de bois composé de vernis laminés et compressés. Les vernis sont collés en superposition dans le sens de la longueur et forment trois zones distinctes.
Le brevet américain 4.428.410 décrit un procédé pour renforcer du bois en le compressant à l'aide de plaques ~43~0 .
pour réduire son épaisseur de 30 à 50%.
Et enfin, le brevet américain 5.343.913 décrit un procéd~
pour durcir le bois qui consiste à le soumettre à un traitement à haute température et à haute pression puis à
le compresser pour une durée prédéterminée.
Comme on peut donc le constater, tous les brevets connus du demandeur comme décrivant des procédés de durcissement du bois utilisent soit un agent chimique et/ou physique pour amollir le bois et/ou rendre celui-ci plus facilement compressible, soit des moules pour maintenir la forme de ce dernier.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
Contrairement aux brevets mentionnés ci-haut, la présente invention propose un procédé qui ne requiert aucun agent chimique ni aucun moule pour préserver la forme et/ou rendre le bois plus susceptible d'être compresser.
Plus précisément, la présente invention propose un procédé
de fabrication d'un composite de bois dont au moins une surface est extra-résistante au choc, caractérisé en ce que:
- dans une première étape, on fait passer une lamelle de bois non traitée d'épaisseur inférieure ou égale à 1/4" à travers une série de rouleaux entravés par paire pour la compresser à froid dans le sens des fibres et ainsi réduire son épaisseur d'environ 50%; et - dans une deuxième étape, on colle la lamelle ainsi compressée sur un ou les deux côtés d'une pièce de bois en vue d'obtenir le composite désiré, la lamelle ainsi collée formant la surface du composite extra-résistante au choc.
~g~o~
Le fait qu'à la première étape du procédé selon l'invention, il est fait usage de lamelles de bois mince d'épaisseur inférieure ou égale à 1/4", le fait également que ces lamelles ne sont en aucun cas traitées et le fait enfin que la compression s'effectue dans le sens des fibres du bois sont trois éléments essentiels de l'invention.
Ainsi, le fait que les lamelles de bois utilisées comme produits de départ sont minces est extrêmement important puisque cela évite d'avoir à utiliser un moule ou des moyens pour limiter une expression latérale du bois lors de la compression entre les rouleaux. A ce sujet, il a été
observé qu'avec des lamelles de bois de 1/4" ou moins, seulement une très légère déformation latérale est observée.
Le fait que les lamelles ne subissent aucun traitement chimique est aussi essentiel, car l'absence de traitement est une condition incontournable pour pouvoir coller les lamelles à même une pièce de bois lors de la seconde étape.
Lorsque les lamelles ont été prétraitées chimiquement avec des agents tels que de l'ammoniac, ces agents chimiques interagissent avec la colle empêchant la lamelle d'adhérer à la composante massive.
Ainsi, les lamelles de bois compressées non traitées rend la seconde étape beaucoup plus simple, puisqu'il est alors possible de procéder à un simple collage des lamelles à la surface à protéger. De plus,le fait de ne pas utiliser de produit de conditionnement tel que l'amoniac ou des agents chimiques, permet l'application de vernis et de teinture sur le composite final. Il est donc facile dlobtenir des teintes tout à fait identiques aux composantes de bois habituelles.
Le fait enfin que les lamelles sont laminées dans le sens ~19~3(J0 du bois est essentiel, puisque ceci permet d'obtenir une compression maximale résultant en un bois beaucoup plus résistant, avec un taux de bris pratiquement nul.
L'utilisation de ces lamelles de bois compressées comme couches protectrices à la seconde est un autre élément essentiel de l'invention. En effet, ceci permet de "recycler" des pièces de bois contenant des imperfections à la surface. En effet, la qualité esthétique du bois formant la composante centrale n'a plus aucune importance dans le présent cas puisque celle-ci est recouverte par la lamelle compressée. De plus, il est possible d'utiliser des centres de composantes ayant une qualité "structurale~
inférieure puisque celles-ci sont, comme dans le cas précédent, recouvertes par des lamelles compressées.
En outre, les lamelles compressées et collées sur les deux côtés d'une telle pièce de bois non seulement "cachent"
celle-ci, mais préviennent sa déformation dû à l'humidité.
Les lamelles ainsi collées, de par leur résistance, permettront de prévenir les bosselures causées par: les talons pointus, les jouets des enfants, la chute d'objets quelconques. Elles rendent donc le composite extrêmement utile, notamment pour des usages domestiques et commerciaux dans le domaine de la construction.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description plus détaillée qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 illustre de facon sch~matique la façon dont les lamelles de bois peuvent être compressées lors de la première étape du procédé selon l'invention.
21943~D
La figure 2a est une vue de coté d'un composé selon l'invention, pourvu de laminages sur les deux cotés.
La figure 2b est une vue de coté d'un composite selon l'invention, pourvu d'un laminage d'un seul coté.
La figure 3 est une vue en perspective d'une pièce constituée de plusieurs composites de différentes dimensions, selon l'invention,joints côte à côte.
DESCRIPTION DÉTAIT.T.~ DE L'INVENTION
Telle que mentionnée, l'invention vise un procédé de fabrication d'un composite de bois extra-résistant au choc.
Ce procédé comprend deux étapes: la compression d'une lamelle de bois mince et le collage de cette dernière à une pièce de bois massif.
lr~ étape: Durcissement des lamelles de bois Le durcissement des lamelles de bois est effectué en soumettant celles-ci à uh cycle de compression à l'aide d'une série de rouleaux à surface unie, entravés par paire. Les lamelles de bois utilisées dans le présent cas, peuvent être de type "croûte" (le bois situé près de l'écorce) et doivent posséder une épaisseur inférieure ou égale à 1/4".
L'utilisation d'une lamelle d'une telle épaisseur minimise la déformation de cette dernière lors de la compression. Un autre avantage à utiliser une telle lamelle, est que la compression de cette dernière résulte en un bois beaucoup plus résistant étant donné sa densité plus élevée après le processus de compression. En effet, la compression d'une telle lamelle permet une densification maximale du bois, soit une augmentation de 50 à 90%, et ce, avec un taux de bris pratiquement nul. De plus, ce bois compress~ ne nécessite pas ~1~930D
de retenue latérale comme l'exigerait une pièce de bois plus épaisse.
La figure 1 est une vue schématique d'un appareil pouvant être utilisé pour compresser les lamelles de bois. Le bois non-traitées (10) entre dans le système de rouleaux (1) dans le sens de la longueur, c'est-à-dire dans le sens de ses fibres (où le sens des anneaux d'âge est perpendiculaire à la pression appliqué). ~tant donné la disposition des rouleaux (1), la compression du bois (10) est unidirectionnelle, elle se fait vers l'avant. Le bois (10) passe donc entre les deux rangés de rouleaux (10) diamétralement parallèles les uns des autres. Le bois (10) à l'entrée du système de rouleaux (1) comporte une épaisseur égale ou moindre à 1/4". A la fin du procédé de durcissement, le bois (11) a une densité augmentée de 50% à 90% par rapport à la densité initiale (voir tableau 1) ~
ESSENCE % HUMIDITÉ DENSITÉ DENSITÉ VARIATION
INITIALE FINALE DE
(kg/m ) (kg/m ) DENSITÉ
(%) Chêne 6% 588 1124 91%
rouge Érable 6% 750 1100 47%
La dureté de ce bois (11) est supérieure à celle obtenue avec le bois plus épais (e.g. 60x60 mm).Les lamelles minces sont davantages "compressibles~ par rapport aux pièces de bois plus épaisse. Théoriquement il serait possible de compresser une pièce de bois plus épaisse avec autant de succès. Par contre il faudrait utiliser une presse extrêmement puissante et utiliser des moules pour préserver la forme du bois. De -- 21~43~
.
plus, il faudrait également utiliser une quantité importante de bois de qualité supérieure, ce qui présente un désavantage d'odre économique important.
Ainsi, l'utilisation de lamelles de bois tel qu'indiqué dans la présente invention permet non seulement de compresser le bois avec un minimum d'équipement mais permet également de réduire les coûts en production.
Ces lamelles (11) compressées sont donc extra-résistantes aux chocs. La pression appliqué lors de la compression du bois (10) (ayant un pourcentage d'humidité d'environ de 7%) peut être d'environ 37400 Kpa. PROCESS FOR MANUFACTURING A COMPOSITE
WOOD WITH IMPACT RESISTANT LAMINATION
TECHNOLOGICAL BACKGROUND
The subject of the present invention is a method of manufacturing a wood composite with at least one extra impact resistant surface.
More specifically, the subject of the invention is a process for two steps including laminating a wooden slat followed by sticking it on a piece of wood massive. This process makes it possible to manufacture composites of wood with an extra impact resistant laminate making it usable in particular as stair treads and / or hardwood floor. "
There are various methods for hardening pieces of wood.
Most of these include two steps. The first one of these is to soften the wood by treating it with a chemical softening agent and / or under conditions of high temperature and / or high vapor pressure. The second step is to compress the wood beforehand softened. In all cases, agents are used chemical or vapor during the first stage and / or molds to preserve the shape of the wood during the second compression step.
Thus, Canadian patent 806,620 describes a process in two steps to harden wood. The first of these two steps consists of impregnating the wood in a solution containing a chemical agent (eg an ammonium salt), so as to make wood more susceptible to compression. Wood as well processed is subsequently passed through a series of rollers in order to be compressed. The rollers used for the compression include fringes defining the width of the 21g ~ 3QD
wood to prevent lateral deformation of the wood when the compression. It should be noted that the wood used in this case has a dimension of 60x60 mm.
Canadian Patent 1,236,255 describes a process similar to the one previously described ~ This hardening process also includes a first step where an ammonium salt anhydrous is used as a chemical agent to soften the wood. This treated wood is then pressed using plates heaters at a temperature below 100 ~ C.
US patents 1,403,722, 1,480,658 and 1,644,801 describe various ways to compress wood using pressing plates requiring the use of molds.
U.S. patents 1,952,664 and 2,666,463 describe wood hardening processes using plates of heating compression. Before the compression step, the wood is subjected to both heat treatment under pressure so as to make it more susceptible to compression.
US Patent 1,981,567 describes a method of hardening of the wood where, in a first step, the wood is treated with linseed oil as a softening agent. The wood thus treated is then heated and compressed simultaneously.
US Patent 2,303,916 describes a method of manufacture of a piece of wood composed of laminated varnishes and compressed. The varnishes are glued superimposed in the lengthwise and form three separate areas.
US Patent 4,428,410 describes a process for reinforce wood by compressing it with plates ~ 43 ~ 0 .
to reduce its thickness from 30 to 50%.
And finally, the US patent 5,343,913 describes a procedure ~
to harden the wood which consists in subjecting it to a treatment at high temperature and high pressure then at compress it for a predetermined time.
As can therefore be seen, all the patents known to the Applicant as describing methods of hardening the wood use either a chemical and / or physical agent for soften the wood and / or make it easier compressible, either molds to maintain the shape of this latest.
SUMMARY OF THE INVENTION
Unlike the patents mentioned above, this invention provides a process which requires no agent chemical or any mold to preserve the shape and / or make the wood more likely to be compressed.
More specifically, the present invention provides a method manufacturing a wood composite of which at least one surface is extra resistant to impact, characterized in than:
- in a first step, we pass a strip of untreated wood of equal or less thickness at 1/4 "through a series of tied rollers in pairs to cold compress it in the direction of the fibers and so reduce its thickness by about 50%; and - in a second step, we glue the coverslip thus compressed on one or both sides of a piece of wood in order to obtain the desired composite, the lamella as well bonded forming the surface of the composite extra resistant to shock.
~ g ~ o ~
The fact that at the first stage of the process according to the invention is made use of thin wooden slats less than or equal to 1/4 "thick, so does that these slats are in no way treated and the fact finally that the compression takes place in the direction of the fibers wood are three essential elements of the invention.
So the fact that the wooden slats used as starting materials are thin is extremely important since this avoids having to use a mold or means for limiting lateral expression of the wood during compression between the rollers. On this subject, he was observed that with wood slats of 1/4 "or less, only a very slight lateral deformation is observed.
The fact that the slats do not undergo any treatment chemical is also essential because the lack of treatment is an essential condition to be able to stick the slats on a piece of wood during the second stage.
When the coverslips have been chemically pretreated with agents such as ammonia, these chemical agents interact with the glue preventing the coverslip from adhering to the massive component.
Thus, the untreated compressed wood slats makes the second step much simpler, since it is then possible to simply glue the slats to the surface to protect. In addition, the fact of not using conditioning product such as ammonia or agents chemical, allows the application of varnish and stain on the final composite. It is therefore easy to obtain completely identical colors to the wood components usual.
The fact that the slats are rolled in the direction ~ 19 ~ 3 (D0 wood is essential, since this provides a maximum compression resulting in much more wood resistant, with practically zero breakage rate.
The use of these compressed wood slats as protective layers per second is another element essential of the invention. Indeed, this allows "recycle" pieces of wood containing imperfections on the surface. Indeed, the aesthetic quality of the wood forming the central component no longer matters in this case since it is covered by the compressed coverslip. In addition, it is possible to use component centers with "structural" quality lower since these are, as in the case previous, covered by compressed slats.
In addition, the slats compressed and glued to the two sides of such a piece of wood not only "hide"
but prevent deformation due to humidity.
The strips thus glued, by their resistance, will prevent dents caused by:
pointed heels, children's toys, falling objects any. So they make the composite extremely useful, especially for domestic and commercial uses in the field of construction.
The invention will be better understood on reading the more detailed description which follows, made in referring to the attached drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figure 1 illustrates schematically how the wooden slats can be compressed during the first step of the method according to the invention.
21943 ~ D
FIG. 2a is a side view of a compound according to the invention, provided with laminates on both sides.
FIG. 2b is a side view of a composite according to the invention, provided with rolling on one side only.
Figure 3 is a perspective view of a part made of several composites of different dimensions, depending on the invention, joined side by side.
DETAILED DESCRIPTION ~ OF THE INVENTION
As mentioned, the invention relates to a method of manufacturing of an impact-resistant wood composite.
This process includes two stages: the compression of a coverslip of thin wood and gluing it to a piece of solid wood.
lr ~ step: Hardening of the wooden slats The hardening of the wooden slats is carried out in subjecting them to a compression cycle using a series of rollers with plain surface, tied in pairs. The wood slats used in this case can be of the "crust" type (the wood located near the bark) and must have a thickness less than or equal to 1/4 ".
The use of a lamella of such thickness minimizes the deformation of the latter during compression. A
Another advantage of using such a coverslip is that the compression of the latter results in a much wood more resistant given its higher density after compression process. Indeed, the compression of a such a slat allows maximum densification of the wood, i.e.
an increase of 50 to 90%, with a breakage rate practically zero. In addition, this compressed wood ~ does not require ~ 1 ~ 930D
lateral restraint as a larger piece of wood would require thick.
Figure 1 is a schematic view of an apparatus which can be used to compress wooden slats. Wood untreated (10) enters the roller system (1) in lengthwise, that is to say in the direction of its fibers (where the direction of the age rings is perpendicular to the pressure applied). ~ given the arrangement of the rollers (1), the compression of the wood (10) is unidirectional, it is done forward. The wood (10) therefore passes between the two rows of rollers (10) diametrically parallel to each other other. Wood (10) at the entry of the roller system (1) has a thickness equal to or less than 1/4 ". At the end of hardening process, the wood (11) has an increased density from 50% to 90% compared to the initial density (see table 1) ~
ESSENCE% MOISTURE DENSITY DENSITY VARIATION
FINAL INITIAL OF
(kg / m) (kg / m) DENSITY
(%) Oak 6% 588 1,124 91%
red Maple 6% 750 1,100 47%
The hardness of this wood (11) is greater than that obtained with thicker wood (eg 60x60 mm). Thin strips are more compressible advantages compared to wooden pieces thicker. Theoretically it would be possible to compress a thicker piece of wood with as much success. By against you should use an extremely powerful press and use molds to preserve the shape of the wood. Of - 21 ~ 43 ~
.
plus, you would also need to use a significant amount of superior quality wood, which presents a significant economic disadvantage.
Thus, the use of wooden slats as indicated in the present invention not only makes it possible to compress the wood with a minimum of equipment but also allows reduce production costs.
These compressed strips (11) are therefore extra resistant to shocks. The pressure applied during the compression of the wood (10) (having a humidity percentage of approximately 7%) can to be around 37400 Kpa.
2' étape: Stratification et collage des lamelles compressées Les lamelles (11) résultant de la compression, sont utilisées comme couche protectrice et sont collées soit sur un côté
(14) ou sur les deux côtés (13)d'une pièce de bois (12). Les figures 2a et 2b sont des vues de profil de composites obtenues par stratification (13,14). L'utilisation de lamelles (11) non traitées permet le simple collage de ces dernières sur une composante (12) quelconque.
L'utilisation de ces lamelles (11) compressées exerce une fonction environnementale, en ce sens qu'elles permettent de cacher les imperfections de la composante centrale (12).
Ainsi, il est maintenant possible d'utiliser du bois qui serait rejeté dans le processus de fabrication habituelle.
Usage du composite de bois résistant au choc La figure 3 illustre une pièce (15) composée de plusieurs composites (13) selon l'invention, ayant différentes largeurs et longueurs, qui sont jointes et coll~es côte à côte pour ~19~3~0 former une planche. Il va de soi que la longueur et/ou la largeur du bois à compresser n'a aucune importance dans le cadre de la présente invention.
Les composites selon l'invention peuvent donc être utilisés pour n'importe quelle application où un renforcement de la surface est voulu, comme par exemple pour la construction de marches d'escaliers, et de planchers, ou de toute autre application telle que la fabrication de bureaux ou de tables. 2nd step: Stratification and bonding of the compressed lamellae The lamellae (11) resulting from the compression are used as a protective layer and are glued either on one side (14) or on both sides (13) of a piece of wood (12). The Figures 2a and 2b are side views of composites obtained by stratification (13,14). The use of strips (11) untreated allows simple bonding of these last on any component (12).
The use of these compressed strips (11) exerts a environmental function, in the sense that they allow hide the imperfections of the central component (12).
So it is now possible to use wood which would be rejected in the usual manufacturing process.
Use of impact resistant wood composite Figure 3 illustrates a part (15) composed of several composites (13) according to the invention, having different widths and lengths, which are joined and glued side by side for ~ 19 ~ 3 ~ 0 form a plank. It goes without saying that the length and / or the width of the wood to be compressed has no importance in the part of the present invention.
The composites according to the invention can therefore be used for any application where strengthening the surface is desired, as for example for the construction of steps of stairs, and floors, or any other application such as the manufacture of desks or tables.