Procédé de traitement d'articles en bois
La présente invention se rapporte à un procédé de traitement d'articles fabriqués avec du bois, notamment de bobines et de navettes pour l'industrie textile ; elle vise à conférer à ces articles en bois la stabilité dimensionnelle, l'absence de vides et des surfaces inertes, dures, et résistant à l'abrasion et aux chocs.
Il a été antérieurement proposé d'imprégner des articles en bois avec des résines synthétiques, et en particulier avec des résines thermodurcissables. Ces procédés consistent en une imprégnation avec des polyesters non saturés à modification vinylique. On a cependant trouvé que des bobines imprégnées de ces produits ne résistent pas aux composés lubrifiants et antistatiques couramment appliqués aux brins textiles. L'utilisation prolongée de ces filés tend à ramollir les résines de polyesters habituelles en les décollant de la surface et en formant des dépôts gommeux qui gnent l'utilisation convenable de la bobine.
Un autre inconvénient de ces agents d'impré- gnation réside dans le fait que certains de leurs éléments constitutifs, comme le styrène, sont volatils aux températures de polymérisation nécessaires pour réaliser le durcissement de la résine, de sorte qu'il s'établit dans le bois au cours de la polymérisation, une pression qui refoule la résine hors de pores du bois. Les articles ainsi obtenus renferment ainsi des vides qui diminuent leur résistance à l'abrasion, aux chocs et à l'humidité.
L'invention a pour objet un procédé qui évite les inconvénients précités.
L'invention concerne également un article en bois obtenu par le procédé selon l'invention.
Le procédé selon l'invention consiste en ce qu'on sèche le bois jusqu'à une teneur en humidité suffisamment faible pour empcher que la vapeur d'eau ne s'accumule dans le stade d'imprégnation subséquent en provoquant une exsudation de l'agent d'imprégnation à la surface du bois ; on imprègne le bois avec une résine de polyester ; on enduit le bois imprégné d'un diester diallylique polymère dissous dans un diester diallylique monomère, et ensuite on soumet le bois imprégné et enduit à un traitement de durcissement des résines.
Pour la fabrication de bobines, après un régime normal de séchage en séchoir, il y a intért à ce que la pièce en bois brute soit soumise à des températures aussi élevées que celles qui seront utilisées dans les stades de polymérisation subséquents, avant de procéder à l'usinage de l'article en bois. On a constaté que lorsque le bois est chauffé à des températures supérieures à 710 C environ, il se produit une certaine plastification de la lignine du bois qui permet la disparition automatique des contraintes résiduelles, qui provoqueraient autrement le gauchissement de l'article complè- tement fabriqué.
Lorsque ce gauchissement ou cette disparition de la contrainte se produisent dans l'ébauche brute, on peut fabriquer et traiter une bobine à des températures ne dépassant pas la température de disparition de la contrainte primitive, sans autre gauchissement provenant de la disparition de la contrainte. Les limites pratiques de cette température sont de l'ordre de plus de 1210 C environ, car il ne se produit que peu ou pas de disparition des contraintes à des températures plus basses et dans des limites de temps raisonnables, qui sont de cinq heures environ. Les températures de disparition des contraintes ne doivent pas dépasser 177 C environ, car des températures supérieures à cette valeur tendent à dégrader ou à diminuer les caractéristiques mécaniques du bois.
Une température de 149 C et un séchage préalable en étuve ont pour conséquence une diminution de la teneur en humidité à une valeur qui est presque ou pratiquement nulle ; toutefois, quand on les sort de l'étuve, les ébauches de bobines absorbent lentement de l'humidité de l'atmosphère. On a constaté que le bois éclate d'une manière excessive au cours de l'usinage lorsque sa teneur en humidité est inférieure à 3 /o environ, de sorte qu'une certaine absorption d'hu- midité est extrmement souhaitable. Cependant cette absorption de l'humidité atmosphérique continuerait normalement jusqu'à ce que les ébauches de bobines atteignent leur teneur d'équilibre en humidité qui est de 7 à 12 zozo environ.
Cette teneur plus élevée en humidité n'est pas à désirer, car des bobines imprégnées à cette teneur en humidité engendrent une pression interne venant de la vapeur d'eau emprisonnée dans le centre de la bobine et qui fait que l'agent d'imprégnation ressue à la surface de la bobine. On a déterminé que les limites pratiques de l'humidité, avant l'imprégnation, sont de 3 à 5 /0 environ. La limite inférieure repose sur la qualité d'usinage du bois et la limite supérieure sur le point auquel il se produit un ressuage excessif au cours de la polymérisation de l'agent d'imprégnation.
Ainsi donc, la teneur en humidité, lors de l'usinage, ne doit pas tre inférieure à 3 O/o environ et elle ne doit pas dépasser 5 /o avant l'imprégnation effective de la bobine.
On peut effectuer l'imprégnation initiale dans diverses conditions de vide et de pression. On peut réaliser l'imprégnation en se servant du vide et de la pression atmosphérique, du vide et d'une presion supérieure à celle de l'atmosphère et d'une pression supérieure à celle de l'atmosphère sans vide.
Le cycle de vide ne doit pas tre inférieur à 510 mm de mercure environ et pas supérieur à 675 mm de mercure environ. La limite inférieure du vide est déterminée par l'aptitude à amener une diffusion du sirop imprégnant dans les pores du bois, pour les viscosités normales que l'on trouve à la température ambiante pour le liquide d'imprégnation. La limite supérieure du vide est déterminée de manière à éviter une volatilisation excessive ou l'ébullition de la solution d'imprégnation.
Des cycles sous la pression atmosphérique ou des cycles sous une pression supérieure à celle de l'atmosphère sont déterminés par la viscosité des résines utilisées dans le sirop d'imprégnation et par la profondeur de pénétration qui est en fait à désirer pour l'article en bois.
Les limites pratiques pour la pression supérieure à celle de l'atmosphère sont régies par l'appareillage et les précautions de sécurité et on a établi qu'elles sont comprises entre une pression manométrique nulle et une pression manométrique de 3,5 kg/cm2 environ.
Les articles en forme, dont la teneur en humidité est de 3 à 5 solo en poids environ, sont d'abord imprégnés d'une résine de polyester non saturée, à modification vinylique. L'article ainsi imprégné est ensuite soumis à une seconde opération d'imprégnation avec une solution renfermant une résine thermodurcissable rétifiante, de préférence un phtalate de diallyle polymère dissous dans du phtalate de diallyle monomère et ne renfermant de préférence pratiquement pas d'ingrédients volatils. On peut effectuer le second stade de l'imprégnation par exemple par pulvérisation, par trempage ou par enduction au rouleau.
L'article est ensuite soumis à des conditions de polymérisation qui rétifient le phtalate de diallyle avec le polyester à modification vinylique, ce qui donne un article exempt de vides, dont les dimensions sont stables et ayant une surface inerte, dure et résistant à l'abrasion et aux chocs.
Ainsi qu'on l'a fait remarquer plus haut, il faut pour la première imprégnation que l'article en bois ait une teneur en humidité suffisamment basse pour empcher l'accumulation de vapeur au cours des stades d'imprégnation subséquents, qui provoquerait un ressuage du produit d'imprégnation. La résine de polyester non saturé, à modification vinylique, utilisée dans le premier stade d'imprégnation, est normalement inhibée vis-à-vis de l'air. Lorsqu'on utilise une résine inhibée vis-à-vis de l'air de ce genre, il y a intért à polymériser l'article ainsi imprégné avant de l'enduire avec la résine thermodurcissable rétifiante. Cette polymérisation chasse les matières volatiles de la première substance imprégnante en laissant des vides à la surface du bois et de la résine non polymérisée et exposée,
dont les liaisons sont ouvertes pour se rétifier avec le second agent d'imprégnation. Le produit d'imprégnation formant l'enduit, ou second produit d'imprégnation, remplit ces vides de la surface et se rétifie avec le premier agent d'imprégnation, en réalisant ainsi une liaison mécanique et chimique. La surface résultante est lisse et résiste extrmement bien aux agents chimiques et à la chaleur. Si l'on utilise un agent de polissage, comme une petite quantité de paraffine, on laisse le premier agent d'imprégnation simplement non polymérisé, de telle sorte que ses liaisons soient disponibles pour se retirer avec le second produit d'imprégnation.
Comme exemples de premier produit d'imprégnation il y a des polyesters à modification vinylique, à base d'acides dicarboxyliques non saturés et de glycols. Les acides qui peuvent convenir comprennent l'acide maléique, l'acide fumarique, etc. Les glycols appropriés comprennent l'éthylène glycol, le propylène glycol, le butylène glycol, etc. Le polyester renferme de préférence des esters d'acide dicarboxyliques ne comprenant pas de non-saturation éthylénique, comme l'acide phtalique, l'acide succinique, l'acide adipique, etc. Un polyester préféré est le maléate-phtalate du propylène glycol, qui renferme des quantités sensiblement équimoléculaires d'acide maléique et d'acide phtalique.
L'agent modifiant vinylique peut tre le styrène, l'alpha-méthyl styrène, le vinyl toluène, le divinyl benzène, etc. La quantité présente de monomère vinylique est comprise entre 15 et 60'0/o en poids environ du mélange. Ce mélange comprend également de Q, 2 à 2 /o en poids d'un catalyseur de polymérisation tel que le peroxyde de benzoyle, l'hydroperoxyde du cumène, le peroxyde de la cyclohexanone, le peroxyde de lauroyle ou d'autres catalyseurs de polymérisation bien connus.
Le polymère rectifiant de la seconde imprégnation est de préférence un mélange de phtalate de diallyle ou d'isophtalate de diallyle polymères et monomères. Ce mélange renferme de 10 à 40 ouzo en poids environ de polymère, le reste étant du monomère, plus de 0,2 à 2' /o en poids environ d'un peroxyde comme catalyseur de polymérisation, convenablement du peroxyde de benzoyle, du perbenzoate de butyle tertiaire, etc.
Exemple 1
On sèche des ébauches de bobines en érable du nord, jusqu'à ce que leur teneur en humidité soit de 7 à 12 ouzo en poids environ, dans une étuve sèche à circulation forcée et à ventilation croisée, conformément aux procé- dés et aux plans décrits dans le U. S. Dept. of Agriculture, Dept. Bulletin No 1136) > , intitulé Kiln Drying Handbook . On retire ensuite les ébauches de bobines et les place dans une étuve à circulation d'air et à température contrôlée, à la température de 149 C environ et on les maintient à cette température pendant 5 heures environ.
On retire ensuite les ébauches de bobines de l'étuve et on les laisse refroidir à la température ambiante et on les conserve dans des conditions atmosphé riques pendant 24 heures environ jusqu'à ce qu'elles reviennent à atteindre une teneur en humidité de 3 à 5 /o environ. On peut réduire ou minimum cette période de stockage en remettant les ébauches de bobines dans une étuve à humidité et température contrôlées et en faisant intervenir un contrôle approprié de la température et de l'humidité ; ainsi qu'on l'a exposé dans le manuel de séchage à l'étuve, les ébauches peuvent tre rapidement portées à une teneur en humidité de 3 ID/o environ. On scie ensuite les ébauches de bobines à la longueur exacte, on les perce et on les tourne aux dimensions appropriées.
On charge ensuite dans une chambre d'autoclave de dimensions appropriées le mélange suivant :
Styrène monomère... 37 parties
Peroxyde de benzoyle.. 1 partie
Résine polyester... 62 parties
On fabrique le polyester ci-dessus en chauffant au reflux les composants suivants, après quoi on élimine le xylène par distillation sous vide :
Anhydride malique 1 mole
Anhydride phtalique.. 1 mole
Propylène glycol... 2,2 moles
Xylène...... 0,35 mole
On introduit ensuite dans l'autoclave les bobines en bois tourné et on les maintient en dessous de la surface de la solution d'imprégnation à l'aide de couvercles en métal perforé, lestés. On ferme ensuite l'autoclave et on y fait un vide de 510 à 675mm de mercure environ, que l'on maintient pendant 20 minutes environ.
On met ensuite l'autoclave en communication avec l'atmosphère et on le laisse sous pression atmosphérique pendant 4 minutes environ. On retire ensuite les bobines de l'auto- clave et on les laisse égoutter pendant approximativement 5 minutes puis on les place dans des paniers ou- verts en toile métallique pendant 12 heures environ. On introduit ensuite les bobines dans un tambour culbuteur et on les fait culbuter pendant de 10 à 15 minutes, afin de répartir tout excès de résine qui aurait pu s'agglomérer pendant la période de séchage à l'air. On place ensuite les bobines dans des étuves à circulation d'air chaud et on les chauffe à 71 C pendant 3 heures environ, puis on élève la température à 820 C environ pendant 3 heures de plus environ.
On retire les bobines de et on les fait culbuter pendant 10 à 15 minutes, afin ment 10 à 15 minutes dans le but de faire disparaître toutes les rugosités ou tout le grain apparus au cours du cycle de polymérisation.
On pulvérise ensuite sur les bobines le mélange suivant :
Phtalate de diallyle monomère.. 200 parties
Phtalate de diallyle polymère.. 50 parties
Peroxyde de benzoyle..... 5 parties
On cuit les bobines pendant à peu près une heure à 149 C environ et on les enfile sur une broche tournant à 3400 tours/minute environ et on les passe à la laine métallique pour produire un fini mat uniforme. Les bobines ainsi obtenues font preuve d'une excellente résistance à l'abrasion et aux chocs et ne présentent pas d'effets nuisibles provenant des agents antistatiques ou des lubrifiants pour textiles. Dans l'exemple ci-dessus, toutes les parties et tous les pourcentages sont exprimés en poids.
Exemple n
Après que les ébauches ont été mises en forme comme on l'a exposé dans l'exemple L on charge la chambre de l'autoclave d'une résine de polyester fabriquée en chauffant au reflux les ingrédients suivants, après quoi on élimine le xylène en le distillant sous vide :
Anhydride malique 1 mole
Anhydride phtalique.. 1 mole
Propylène glycol... 2, 2 moles
Xylène 0, 35 mole
On place ensuite dans l'autoclave les bobines en bois tourné et on les maintient en dessous de la surface de la solution d'imprégnation à l'aide de couvercles métalliques perforés et lestés. On ferme ensuite l'autoclave ; on fait dans le récipient un vide de pas moins de mm de mercure et de pas plus de 675 mm de mercure et on le maintient pendant 20 minutes environ.
On met l'au- toclave sous la pression de 3,15 kg/cm2 et on y laisse les bobines pendant 20 minutes environ. On retire ensuite les bobines de l'autoclave et on les laisse égoutter pendant 5 minutes environ. On introduit ensuite les bobines dans un tonneau basculeur et on les fait basculer pendant 10 à 15 minutes pour répartir tout excès de résine qui aurait pu s'agglomérer pendant la période de séchage à l'air. On met ensuite les bobines dans une étuve à circulation d'air chaud et on les chauffe pendant 3 heures à 71 C, puis on élève la température à 820 C pendant 3 heures de plus. Pour le reste du traitement, on procède comme on l'a exposé dans l'exemple I cidessus.
L'invention est exposée ci-après en se référant au dessin annexé, sur lequel :
La fig. 1 est une vue en coupe verticale montrant le bois d'une bobine traitée conformément à la présente invention, et :
La fig. 2 est une représentation en coupe horizontale, agrandie, prise suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 et dont la partie superficielle est exagérée pour que la figure soit plus claire.
Si l'on se reporte maintenant plus particulièrement au dessin, la lettre W désigne la bobine ou arbre creux.
La partie de la bobine voisine de sa surface qui est imprégnée dans le premier stade d'imprégnation est dé- signée par 10. L'agent d'imprégnation déposé dans la seconde imprégnation est désigné par 11. Il y a lieu de remarquer que les pores 12 du bois sont laissés au moins partiellement non remplis par le premier agent d'impré- gnation. Ces ouvertures sont remplies en lla par le second agent d'imprégnation, pour former une liaison mécanique. Une mince pellicule llb du second agent d'imprégnation recouvre la bobine.
Il y a lieu de remarquer, en se reportant à la fig. 1, que la pénétration du premier agent d'imprégnation est maximale dans les zones avoisinant la tte du grain du bois, comme il est indiqué en 13, et qu'elle est minimale dans les zones avoisinant la partie des fibres torses, comme il est indique en 14. Cette pénétration donnant des bobines conformes aux exemples donnés ici meme varie depuis 6, 35 mm environ dans les zones de pénétration maximale, jusqu'à 1,5 mm environ dans les zones de pénétration minimale. Ainsi il n'est pas nécessaire que l'agent d'impré- gnation pénètre complètement au travers de l'article, bien que cela puisse, si on le désire, se réaliser.
Le procédé d'imprégnation selon l'invention et que l'on vient de décrire augmente la dureté Barco du bois de 35 à 50 pour l'érable brut jusqu'à 75 à 90 pour la bobine imprégnée terminée. On trouve qu'il se produit une augmentation similaire de la dureté pour le cornouiller utilisé dans la fabrication de navettes impré- gnées.
REVENDICATIONS
I. Procédé de traitement d'articles en bois en vue d'améliorer leur résistance à l'abrasion et aux chocs, comprenant une imprégnation résineuse, caractérisé par le fait qu'on sèche le bois jusqu'à une teneur en humidité suffisamment faible pour empcher que la vapeur d'eau ne s'accumule dans le stade d'imprégnation subsé- quent en provoquant une exsudation de l'agent d'impré- gnation à la surface du bois ; on imprègne le bois avec une résine de polyester ; on enduit le bois imprégné d'un diester diallylique polymère dissous dans un diester diallylique monomère, et ensuite on soumet le bois imprégné et enduit à un traitement de durcissement des résines.
II. Article en bois obtenu par le procédé selon la revendication I.
Treatment process for wooden articles
The present invention relates to a process for treating articles made from wood, in particular reels and shuttles for the textile industry; it aims to give these wooden articles dimensional stability, the absence of voids and inert, hard surfaces and resistant to abrasion and impact.
It has previously been proposed to impregnate wooden articles with synthetic resins, and in particular with thermosetting resins. These processes consist of impregnation with vinyl-modified unsaturated polyesters. However, it has been found that coils impregnated with these products do not resist the lubricating and antistatic compounds commonly applied to textile strands. Prolonged use of these yarns tends to soften conventional polyester resins by peeling them from the surface and forming gummy deposits which interfere with proper use of the spool.
Another disadvantage of these impregnating agents is that some of their constituent elements, such as styrene, are volatile at the polymerization temperatures necessary to effect the curing of the resin, so that it settles in. wood during polymerization, a pressure that pushes the resin out of the wood's pores. The articles thus obtained thus contain voids which reduce their resistance to abrasion, impact and humidity.
The subject of the invention is a method which avoids the aforementioned drawbacks.
The invention also relates to a wooden article obtained by the process according to the invention.
The process according to the invention consists in drying the wood to a sufficiently low moisture content to prevent water vapor from accumulating in the subsequent impregnation stage causing exudation of the moisture. impregnating agent on the surface of wood; the wood is impregnated with a polyester resin; the wood impregnated with a polymeric diallyl diester dissolved in a diallyl diester monomer is coated, and then the impregnated and coated wood is subjected to a resin hardening treatment.
For the manufacture of coils, after a normal drying regime in a kiln, it is advantageous that the raw wood piece is subjected to temperatures as high as those which will be used in the subsequent stages of polymerization, before proceeding to machining of the wooden article. It has been found that when wood is heated to temperatures above about 710 C, some plasticization of the lignin of the wood occurs which allows the automatic disappearance of residual stresses, which would otherwise cause the article to warp completely. made.
When this warpage or disappearance of the stress occurs in the rough blank, a coil can be fabricated and processed at temperatures not exceeding the temperature of the disappearance of the primitive stress, without further warping resulting from the disappearance of the stress. The practical limits of this temperature are on the order of more than about 1210 C, as little or no stresses disappearance occurs at lower temperatures and within reasonable time limits, which are about five hours. . The stress disappearance temperatures must not exceed approximately 177 ° C., because temperatures above this value tend to degrade or reduce the mechanical characteristics of the wood.
A temperature of 149 ° C. and a preliminary drying in an oven result in a decrease in the moisture content to a value which is almost or practically zero; however, when taken out of the oven, the coil blanks slowly absorb moisture from the atmosphere. It has been found that wood splinter excessively during machining when its moisture content is less than about 3%, so that some moisture absorption is extremely desirable. However, this absorption of atmospheric humidity would continue normally until the coil blanks reach their equilibrium moisture content which is approximately 7 to 12 zozo.
This higher moisture content is not to be desired, as coils impregnated with this moisture content generate an internal pressure from the water vapor trapped in the center of the coil causing the impregnating agent surges to the surface of the coil. The practical limits for humidity, prior to impregnation, have been determined to be about 3-5 / 0. The lower limit is based on the machining quality of the wood and the upper limit on the point at which excessive bleeding occurs during polymerization of the impregnating agent.
Thus, the moisture content, during machining, must not be less than approximately 3 O / o and it must not exceed 5 / o before the actual impregnation of the coil.
The initial impregnation can be carried out under various vacuum and pressure conditions. The impregnation can be carried out using vacuum and atmospheric pressure, vacuum and a pressure greater than that of the atmosphere and a pressure greater than that of the atmosphere without vacuum.
The vacuum cycle must not be less than approximately 510 mm of mercury and not greater than approximately 675 mm of mercury. The lower limit of the vacuum is determined by the ability to cause diffusion of the impregnating syrup into the pores of the wood, for the normal viscosities which are found at room temperature for the impregnating liquid. The upper limit of the vacuum is determined so as to avoid excessive volatilization or boiling of the impregnation solution.
Cycles at atmospheric pressure or cycles at a pressure greater than that of the atmosphere are determined by the viscosity of the resins used in the impregnation syrup and by the depth of penetration which is in fact to be desired for the article in question. wood.
The practical limits for the pressure greater than that of the atmosphere are governed by the apparatus and the safety precautions and have been established that they are between a gauge pressure zero and a gauge pressure of approximately 3.5 kg / cm2. .
Shaped articles, having a moisture content of about 3 to 5% by weight, are first impregnated with an unsaturated, vinyl-modified polyester resin. The article thus impregnated is then subjected to a second impregnation operation with a solution comprising a cross-forming thermosetting resin, preferably a polymeric diallyl phthalate dissolved in monomeric diallyl phthalate and preferably containing practically no volatile ingredients. The second stage of the impregnation can be carried out, for example by spraying, by dipping or by roller coating.
The article is then subjected to polymerization conditions which crossify the diallyl phthalate with the vinyl-modified polyester, resulting in an article free of voids, dimensionally stable and having an inert, hard and tear-resistant surface. abrasion and impact.
As noted above, the first impregnation requires the wooden article to have a sufficiently low moisture content to prevent the build-up of vapor during subsequent impregnation stages which would cause bleeding of the impregnation product. The vinyl-modified, unsaturated polyester resin used in the first impregnation stage is normally air-inhibited. When using an air-inhibited resin of this kind, it is advantageous to polymerize the article thus impregnated before coating it with the cross-forming thermosetting resin. This polymerization removes the volatiles from the first impregnating substance leaving voids on the surface of the wood and the uncured and exposed resin,
the bonds of which are open to cross-form with the second impregnation agent. The impregnation product forming the coating, or second impregnation product, fills these voids in the surface and retifies with the first impregnation agent, thus forming a mechanical and chemical bond. The resulting surface is smooth and is extremely resistant to chemicals and heat. If a polishing agent, such as a small amount of paraffin, is used, the first impregnating agent is left simply unpolymerized, so that its bonds are available for removal with the second impregnation product.
Examples of the first impregnation product are vinyl modified polyesters based on unsaturated dicarboxylic acids and glycols. Acids which may be suitable include maleic acid, fumaric acid, etc. Suitable glycols include ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, etc. The polyester preferably contains esters of dicarboxylic acids not comprising ethylenic unsaturation, such as phthalic acid, succinic acid, adipic acid, etc. A preferred polyester is propylene glycol maleate phthalate, which contains substantially equimolecular amounts of maleic acid and phthalic acid.
The vinyl modifying agent can be styrene, alpha-methyl styrene, vinyl toluene, divinyl benzene, etc. The amount of vinyl monomer present is between 15 and 60% by weight of the mixture. This mixture also comprises from 0.2 to 2% by weight of a polymerization catalyst such as benzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, cyclohexanone peroxide, lauroyl peroxide or other polymerization catalysts. well known.
The rectifying polymer for the second impregnation is preferably a mixture of diallyl phthalate or diallyl isophthalate polymers and monomers. This mixture contains from 10 to 40 ouzo by weight approximately of polymer, the remainder being monomer, more than 0.2 to 2% by weight approximately of a peroxide as polymerization catalyst, suitably benzoyl peroxide, perbenzoate tertiary butyl, etc.
Example 1
Northern maple coil blanks are dried, until their moisture content is approximately 7 to 12 ouzo by weight, in a forced-circulation, cross-ventilated dry oven in accordance with procedures and plans. described in the US Dept. of Agriculture, Dept. Bulletin No. 1136)>, entitled Kiln Drying Handbook. The coil blanks are then removed and placed in an oven with air circulation and at controlled temperature, at a temperature of approximately 149 ° C. and they are maintained at this temperature for approximately 5 hours.
The coil blanks are then removed from the oven and allowed to cool to room temperature and stored at atmospheric conditions for about 24 hours until they return to a moisture content of 3 to About 5 / o. This storage period can be reduced or minimized by returning the coil blanks to an oven with controlled humidity and temperature and by bringing in appropriate temperature and humidity control; as explained in the oven drying manual, the blanks can quickly be brought to a moisture content of approximately 3 ID / o. The coil blanks are then sawed to exact length, pierced and turned to the appropriate dimensions.
The following mixture is then loaded into an autoclave chamber of suitable dimensions:
Monomeric styrene ... 37 parts
Benzoyl peroxide .. 1 part
Polyester resin ... 62 parts
The above polyester is made by heating the following components under reflux, after which the xylene is removed by vacuum distillation:
Malic anhydride 1 mole
Phthalic anhydride .. 1 mole
Propylene glycol ... 2.2 moles
Xylene ...... 0.35 mol
The spools of turned wood are then introduced into the autoclave and kept below the surface of the impregnation solution by means of perforated, weighted metal lids. The autoclave is then closed and a vacuum of about 510 to 675 mm of mercury is made therein, which is maintained for about 20 minutes.
The autoclave is then placed in communication with the atmosphere and left under atmospheric pressure for about 4 minutes. The coils are then removed from the autoclave and allowed to drain for approximately 5 minutes and then placed in open wire mesh baskets for approximately 12 hours. The coils are then placed in a tumbling drum and tumbled for 10 to 15 minutes to distribute any excess resin that may have clumped together during the air drying period. The coils are then placed in hot air circulating ovens and they are heated at 71 ° C. for approximately 3 hours, then the temperature is raised to approximately 820 C. for approximately 3 more hours.
The coils are removed from and tumbled for 10 to 15 minutes, for 10 to 15 minutes in order to remove any roughness or grain that has appeared during the polymerization cycle.
The following mixture is then sprayed on the coils:
Monomeric diallyl phthalate .. 200 parts
Polymer diallyl phthalate .. 50 parts
Benzoyl peroxide ..... 5 parts
The coils are baked for about an hour at about 149 C and threaded onto a spindle rotating at about 3400 RPM and wire wooled to produce a uniform matte finish. The spools thus obtained exhibit excellent abrasion and impact resistance and do not exhibit adverse effects from antistatic agents or textile lubricants. In the example above, all parts and percentages are expressed by weight.
Example n
After the blanks were shaped as shown in Example L, the autoclave chamber was charged with a polyester resin made by refluxing the following ingredients, after which the xylene was removed by vacuum distillation:
Malic anhydride 1 mole
Phthalic anhydride .. 1 mole
Propylene glycol ... 2, 2 moles
Xylene 0.35 mol
The spools of turned wood are then placed in the autoclave and kept below the surface of the impregnation solution using perforated and weighted metal lids. The autoclave is then closed; a vacuum of not less than mm of mercury and not more than 675 mm of mercury is made in the receptacle and this is maintained for about 20 minutes.
The autoclave is placed under a pressure of 3.15 kg / cm 2 and the coils are left there for about 20 minutes. The coils are then removed from the autoclave and allowed to drain for about 5 minutes. The coils are then placed in a tipping barrel and tipped for 10 to 15 minutes to distribute any excess resin that may have clumped together during the air drying period. The coils are then placed in a hot air circulating oven and heated for 3 hours at 71 C, then the temperature is raised to 820 C for 3 more hours. For the remainder of the treatment, the procedure is as described in Example I above.
The invention is explained below with reference to the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 is a vertical sectional view showing the wood of a coil treated in accordance with the present invention, and:
Fig. 2 is an enlarged horizontal sectional representation taken along line 2-2 of FIG. 1 and the superficial part of which is exaggerated to make the figure clearer.
If we now refer more specifically to the drawing, the letter W designates the coil or hollow shaft.
The part of the coil close to its surface which is impregnated in the first impregnation stage is denoted by 10. The impregnating agent deposited in the second impregnation is denoted by 11. It should be noted that the pores 12 of the wood are left at least partially unfilled with the first impregnating agent. These openings are filled in 11a by the second impregnating agent, to form a mechanical bond. A thin film 11b of the second impregnating agent covers the coil.
It should be noted, referring to fig. 1, that the penetration of the first impregnating agent is maximum in the areas bordering the head of the wood grain, as indicated in 13, and that it is minimal in the areas bordering the part of the twisted fibers, as it is indicates in 14. This penetration giving coils conforming to the examples given here varies from approximately 6.35 mm in the zones of maximum penetration, up to approximately 1.5 mm in the zones of minimum penetration. Thus, it is not necessary for the impregnating agent to penetrate completely through the article, although this can, if desired, be accomplished.
The impregnation process according to the invention and which has just been described increases the Barco hardness of the wood from 35 to 50 for the raw maple up to 75 to 90 for the finished impregnated coil. A similar increase in hardness was found to occur for the dogwood used in the manufacture of impregnated shuttles.
CLAIMS
I. A method of treating wooden articles with a view to improving their resistance to abrasion and impact, comprising a resinous impregnation, characterized by the fact that the wood is dried to a sufficiently low moisture content for preventing water vapor from accumulating in the subsequent impregnation stage by causing the impregnating agent to exudate on the surface of the wood; the wood is impregnated with a polyester resin; the wood impregnated with a polymeric diallyl diester dissolved in a diallyl diester monomer is coated, and then the impregnated and coated wood is subjected to a resin hardening treatment.
II. A wooden article obtained by the process according to claim I.