CH683756A5 - Procédé pour lier un matériau lignocellulosique avec des esters gazeux. - Google Patents

Description

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La présente invention concerne une méthode pour lier un matériau lignocellulosique sous forme de fibres, de flocons, de copeaux et de cordons pour faire des panneaux du type panneaux de fibres, panneaux de flocons, panneaux de copeaux, panneaux de cordons et panneaux durs.

Les résines phénoliques sont largement utilisées comme adhésifs et comme liants dans de nombreux produits, en particulier dans des produits structuraux à base de bois constitués en panneaux de particules, en panneaux de fibres, en panneaux de cordons orientés, etc. Ces résines phénoliques servant de liants sont généralement des résols aqueux du type phenol-formaldéhyde. L'utilisation de tels liants est actuellement limitée par la vitesse de durcissement du liant dans les presses chaudes. Plus récemment, on a utilisé des méthodes faisant appel à l'injection de vapeur fraîche dans le tapis de fibres au cours du cycle de compression à chaud. L'utilisation de l'injection de vapeur dans une presse chaude permet un durcissement plus rapide du liant par comparaison avec la presse chaude simple. Cependant, les résines phénoliques se sont généralement révélées inutilisables dans les presses à injection de vapeur. Ceci est dû à la perte de la résine phénolique par suintement lorsqu'on applique la vapeur sous pression. La résine phénolique devient un liquide fluide qui pénètre dans les fibres et migre dans le panneau vers les bords de celui-ci en laissant un centre sans résine qui a de mauvaises propriétés mécaniques. En outre, même avec une presse à injection de vapeur, le durcissement de la résine phénolique est sensiblement plus lent qu'avec les liants du type isocyanate.

Dans la production de panneaux à partir de matériau lignocellulosique, on mélange un résol phénolique du type phénol-formaldéhyde servant de liant avec des particules de bois pour former un tapis. Le tapis est alors placé entre deux plateaux et pressé pour former un panneau composite. Habituellement, on fournit de la chaleur au tapis pendant la compression pour le plastifier, ce qui le rend plus facile à comprimer et permet également de durcir le liant thermodurcissabie. Le temps nécessaire à la compression constitue un goulot d'étranglement majeur dans la production de panneaux composites.

Des méthodes plus récentes de production de tels panneaux font appel à une injection directe de vapeur dans le tapis. De telles méthodes sont décrites dans: le brevet U.S. 3 280 237 du 18 octobre 1983; le brevet U.S. 3 891 738 du 24 juin 1975; le brevet U.S. 4 393 019 du 12 juillet 1983; et le brevet U.S. 4 517 147 du 14 mai 1985. En outre, des méthodes faisant appel à une injection de vapeur sont décrites dans Proceedings, 16th International Particleboard Symposium W.S.U. 1982, dans un article de R. L. Geimer, pp. 115-134, intitulé «Compression avec injection de vapeur» et dans un autre article de R. L. Geimer et E. W. Price, pp. 367-384 dans Proceedings, 20th International Par-ticleboard/Composite Materials Symposium, W.S.U.,

1986, intitulé «Compression avec injection de vapeur» - Fabrication de grands panneaux avec des bois durs du sud». Toutefois, ces processus d'injection de vapeur sont lents lorsqu'on utilise des résines phénoliques par comparaison avec les isocya-nates et, comme mentionné plus haut, la résine phénolique se trouve généralement entraînée hors des fibres.

Le brevet allemand 2 312 159 du 19 septembre 1974 décrit une méthode de compression de panneaux de copeaux où un ou les deux plateaux de compression sont pourvus d'ouvertures grâce auxquelles on peut injecter ou évacuer des milieux liquides qui influent sur le temps de compression ou sur la qualité des panneaux. L'injection peut être réalisée d'une manière périodique et programmée.

Dans le brevet U.S. 4 393 019 ci-dessus, on mentionne l'utilisation d'un catalyseur gazeux injecté dans le tapis en même temps que le traitement à la vapeur pour accélérer le durcissement. Ce brevet indique que le durcissement de résines phénoliques peut être catalysé par de l'ammoniac et par des aminés fortes du type triméthylamine.

D'une manière générale, on connaît bien toutes sortes de catalyseurs liquides pour accélérer ou pour durcir les résines phénoliques dans des produits à base de bois. Il s'agit par exemple de liquides comportant des fonctions ester tels que ceux mentionnés dans les publications suivantes: brevet de la république fédérale allemande No 1 653 266 du 11 janvier 1967; brevet français 1 550 847 du 11 janvier 1987; brevet de la république fédérale allemande No 1 065 605 du 17 septembre 1959; brevet U.S. 3 949 149 du 6 avril 1976; et brevet japonais (Sho) 49-40392 du 15 avril 1974. En outre, la demande de brevet en cours U.S. No 149 102 déposée le 27 janvier 1988 et la demande principale correspondante de Detlefsen et col., ainsi que la demande U.S. No 102 665 déposée le 30 septembre 1987 au nom de Stratton et col., montrent l'utilisation de composés liquides ayant des fonctions ester. Les esters liquides tels que ceux de la demande de Detlefsen peuvent être utilisés avec des résines phénoliques dans des presses à injection de vapeur. Toutefois, lorsqu'on applique la vapeur, l'ester provoque un épaississement de la résine et dans certains cas, la résine phénolique commence à épaissir avant que la vapeur ne soit appliquée, lorsque le temps de contact après le contact est suffisamment long. Le traitement par gaz de moules de fonderie utilisant des résines phénoliques en tant que liant avec pratiquement les mêmes esters que ceux de cette invention est décrit dans la redélivrance U.S. No 32 710 du 26 juillet 1988 faite à Lemon et col.

Cette invention concerne une méthode pour accélérer le durcissement de résols alcalins du type résines phénol-formaldéhyde (résines PF) dans des tapis lignocellulosiques pour la production de planches ou de panneaux composites en faisant appel à des esters gazeux en tant qu'agents de durcissement. Les esters servant d'agents de durcissement utiles ici ont généralement un point d'ébullition inférieur à environ 85°C.

Les esters peuvent être appliques sans autre ou

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en chauffant les plateaux et en appliquant de la vapeur. Dans une forme d'exécution préférée, un tapis de matériau lignocellulosique contenant une résine PF est placé entre les plateaux chauffés d'une presse convenant à l'injection de vapeur dans le tapis. De la vapeur saturante est alors injectée dans le tapis à partir desdits plateaux pendant que le tapis est comprimé vers une densité et une épaisseur intermédiaires; on continue ensuite la compression du tapis entre lesdits plateaux vers une densité plus élevée et une épaisseur diminuée afin de rendre le tapis plus solide; le tapis est alors traite avec ledit ester gazeux en une quantité suffisanté pour durcir au moins une partie de ladite résine; et on injecte enfin de la vapeur sous haute pression dans le tapis par l'intermédiaire desdits plateaux pour parachever le durcissement de la résine ou enlever le formaldéhyde libre. La durée de compression nécessaire à la formation des panneaux est très courte dans cette invention, par exemple moins de cent secondes environ pour un panneau de trois quarts de pouce du type panneau en cordons orientés.

Ceci étant, un objet de cette invention est de fournir une méthode rapide pour durcir des tapis li-gnocellulosiques avec des résines PF comme liants. Un autre objet est de durcir très rapidement de tels tapis ayant une résine phénolique comme liant avec des esters sous forme gazeuse, lesquels esters ont un point d'ébullition inférieur à 85°C. Dans cette méthode, le tapis peut être amolli par la chaleur fournie par les plateaux avant de procéder au durcissement avec l'ester ou l'amollissement du tapis peut être réalisé avec la vapeur associée au chauffage des plateaux avant le traitement par l'ester gazeux. Dans un procédé préféré, l'ester est injecté dans le tapis avec de la vapeur servant de vecteur. Un autre objet encore de cette invention est de fournir des panneaux composites en utilisant des résines PF comme liants, lesquels panneaux ont de bonnes propriétés mécaniques et ne libèrent qu'une petite quantité de formaldéhyde.

La fig. 1 est une représentation schématique des éléments du système pour le traitement par de l'ester gazeux.

Les panneaux composites de cette invention sont réalisés à partir de matériau lignocellulosique sous forme de fibres, de flocons, de particules, de cordons ou sous d'autres formes connues dans l'industrie et les planches ou panneaux produits sont du type panneaux de fibres, panneaux de feuilles, panneaux de cordons, panneaux de flocons, panneaux de particules, etc.

Cette invention résoud le problème de l'utilisation de presses à vapeur pour le durcissement de panneaux en matériaux composites lignocellulosiques avec une résine phénolique servant de liant et elle permet un durcissement plus rapide qu'il ne serait possible autrement. Les problèmes de l'art antérieur tels que la migration des résines phénoliques vers l'extérieur sont éliminés par le traitement avec les esters gazeux. Le traitement par gaz assure un durcissement très rapide de la résine phénolique servant de liant et, en même temps, il présente les avantages inhérents aux presses à injection de vapeur. Dans cette invention, la résine phénolique et l'agent de durcissement gazeux sont introduits séparément et, de ce fait, il n'y a aucun épaississe-ment ou durcissement partiel de la résine, comme cela est le cas avec les esters liquides qui sont ajoutés à la résine liquide avant la projection sur les fibres. Le contact de l'agent de durcissement avec la résine phénolique de cette invention à lieu après que le tapis ait été mis dans la presse et qu'une certaine pression ait été appliquée. Ceci signifie que la durée de vie du mélange de particules et de résine phénolique avant leur durcissement se trouve allongée. Les agents de durcissement gazeux de cette invention durcissent à peu près aussi rapidement que les isocyanates, c'est-à-dire presque instantanément. L'utilisation d'esters gazeux en tant qu'agents de durcissement pourrait éliminer les risques pour la santé caractérisant les isocyanates.

La fig. 1 est une représentation schématique d'une forme d'exécution du système de compression de cette invention. Elle montre une paire de plateaux de presse 10, 12 espacés l'un de l'autre d'une certaine distance. Normalement, les plateaux de la presse sont de grands plateaux métalliques sensiblement plats fixés à une structure de support et ils ont des conduites internes pour la circulation du gaz. Les plateaux sont réalisés et montés dans un système de compression à chaud suivant des procédés bien connus. Un des plateaux opposés ou les deux peuvent se rapprocher et s'éloigner pour ouvrir et fermer la presse. Lorsque la presse est ouverte, le tapis 8 de matériau composite constitué de particules ou de fibres composites portant un revêtement de résine phénolique servant de liant est disposé dans la presse sur le plateau inférieur 12, grâce à des moyens de chargement connus (non représentés). Normalement, les plateaux sont ouverts et fermés grâce à des moyens de fermeture appropriés faisant appel à des systèmes hydrauliques, tels qu'un piston 22 d'un cylindre (non représenté).

Dans un poste de formage en amont (non représenté), on constitue avec une quantité prédéterminée de matériau lignocellulosique et de résine phénolique un tapis 8 légèrement tassé ayant une densité donnée, lequel tapis sera ensuite comprimé pour fournir un panneau d'une épaisseur et d'une densité prédéterminées. Les plateaux 10, 12 peuvent être chauffés par une paire de plateaux d'appui 14 et 16 dans lesquels circule de la vapeur ou une huile chaude, grâce aux conduites d'amenée 18 et 20 et aux conduites d'évacuation respectives 24 et 25. Ces plateaux d'appui fournissent la chaleur aux plateaux 10 et 12, et la température des plateaux 10 et 12 peut aller environ de la température ambiante jusqu'à environ 450°F ou mieux, d'environ 300 à 420°C. Les faces opposées des plateaux 10, 12 sont sensiblement identiques et elles ont un ensemble d'ouvertures 26 connectées à la source de gaz 32, 34 au moyen des distributeurs 27, 28, 29 et 30, si bien que le gaz arrive dans le tapis 8 par des conduites (non représentées) aménagées dans les plateaux 10 et 12 débouchant sur les ouvertures 26 de l'un ou des deux plateaux.

Divers gaz, tels que la vapeur à haute pression

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ou la vapeur saturante et l'ester gazeux (seul ou avec un vecteur) sont introduits dans le tapis 8 par les valves 70 et 72, les lignes 32, 34 et les distributeurs 27, 28, 29 et 30, depuis la source de vapeur saturante 36; la source de vapeur à haute pression 44; et la source d'agent de durcissement 48.

Le système de valves sert à contrôler l'application des gaz, en particulier la nature du gaz, sa pression à la surface du tapis et la durée d'application. Des moyens de mesure de la température (non représentés) contrôlent la température des plateaux et des gaz. Le fonctionnement du système de valves, le fonctionnement du moyen pour fermer la presse et la pression dans le système d'alimentation en vapeur ou en gaz peuvent être contrôlés et programmés à l'aide d'un petit ordinateur ou à l'aide de plusieurs microprocesseurs. Le moyen pour fermer la presse fonctionne pour déplacer les plateaux d'appui 14 et 16 qui déplacent à leur tour les plateaux 10 et 12 d'une manière contrôlée depuis la position ouverte jusqu'à la position complètement fermée de la presse. Il est possible de procéder à une immobilisation dans des positions intermédiaires et de modifier la vitesse de fermeture dans la mise en œuvre de l'invention. La position fermée de la presse est celle où le tapis a été comprimé jusqu'à son épaisseur finale choisie. Le système de valves contrôle également l'échappement à l'air libre et l'application de vide à la surface du tapis. Une valve de contrôle de l'alimentation en vapeur saturante 54 permet à de la vapeur à une température et à une pression appropriées et prédéterminées d'entrer dans le système de compression depuis la ligne 36 en passant par la ligne 56. Un système de mesure approprié dans la ligne 60, indiqué schématiquement en 58, sert à mesurer la pression et la température afin de contrôler correctement la source de vapeur 36. Le moyen de mesure du débit 62 mesure le débit de la vapeur saturante dans la ligne 60. A l'embranchement en forme de T de la ligne 60, la ligne de vapeur saturante 66 est dirigée par l'intermédiaire de la valve 70, de la ligne des gaz 67, de la ligne 32 et les distributeurs vers le plateau supérieur 10, et une ligne de vapeur 68 est dirigée vers le plateau inférieur 12 par les valves 72, la ligne de gaz 69, la ligne 34 et les distributeurs 29 et 30. Les valves à gaz 70 et 72 servent à ouvrir et à fermer les lignes 66, 68, ainsi que les lignes 37, 47, 39 et 49 à mesure que les différents gaz sont nécessaires. La ligne 66 est connectée à la ligne 32 en passant par la valve 70, et la ligne 67, laquelle ligne 32 est ensuite divisée à un autre embranchement en forme de T, les lignes ou branches de distribution 27 et 28 aboutissant sur les côtés opposés du plateau supérieur 10. La température et la pression au niveau de l'entrée des gaz du plateau supérieur sont mesurées par un moyen approprié (non représenté). La température du plateau est également mesurée et contrôlée pour être maintenue à un niveau supérieur de quelques degrés à la température maximale d'injection de la vapeur, afin d'empêcher la condensation de vapeur dans le plateau.

La ligne de vapeur 68 traversant la valve 72 et la ligne des gaz 69 débouche sur la ligne 34, qui est également divisée en deux lignes séparées ou de distribution 29, 30 débouchant sur les côtés opposés de la plaque inférieure 12. De manière similaire, et comme dans le cas de la plaque supérieure 10, la température et la pression du gaz à l'entrée, ainsi que la température du plateau sont mesurées et les signaux correspondants sont dirigés vers le système de contrôle du procédé. Les valves d'échappement 74, 76 sont asservies, et lorsqu'elles sont ouvertes, elles connectent les plateaux à la ligne de sortie 78 qui va vers une valve à trois voies 80 qui est ouverte soit sur une source de vide 40, soit sur l'atmosphère ambiante 38.

La ligne 82 sert à évacuer le condensât formé dans les différentes lignes de gaz contrôlées par les valves 70, 72. Partant de la ligne de vapeur 60 après la valve d'alimentation 54, on trouve la ligne 86 qui conduit à une valve de sûreté 76 s'ouvrant en cas de surpression.

La vapeur sous haute pression est également admise par les valves 70 et 72 respectivement vers les plateaux supérieur et inférieur en passant par les branches respectives 37 et 39 qui partent de la ligne 41. La vapeur de la ligne 41 est connectée par la valve 42 à la source de vapeur sous haute pression 44. Ces trois lignes de vapeur sous haute pression comportent également des détecteurs, des jauges, des valves de sécurité et elles sont contrôlées par un système de contrôle commandant la valve 42.

Le chiffre 50 indique une source de gaz vecteur tel que la vapeur saturante, la vapeur sous haute pression, l'air ou l'azote, qui peut arriver par la valve 52 dans la source de l'agent de durcissement 48, où il prend l'ester et le transporte vers la ligne 46. La ligne 46 a un premier embranchement en forme de T dont un bras part vers la valve de plateau supérieur 70 pour déboucher dans le plateau supérieur 10 et dont le second bras part vers la valve 72 pour déboucher dans le plateau inférieur 12. Tout comme dans le cas des autres gaz amenés aux plateaux 10 et 12, l'ester seul ou entraîné par un gaz vecteur tel que la vapeur est injecté dans le tapis de fibres 8 à travers les ouvertures 26 des plateaux supérieur et inférieur. On n'a pas indiqué sur le circuit d'amenée de l'ester servant au durcissement la température, la pression et les valves de sécurité qui sont contrôlées de la même manière que décrit à propos du circuit d'amenée de la vapeur saturante.

Le matériau lignocellulosique est lié par un résol à base de résine phénolique. Ces résines sont utilisées d'une manière conventionnelle dans la fabrication de produits structuraux à base de bois. Normalement, le rapport molaire formaldéhyde (ou autre aldéhyde) sur phénol simple (ou dérivé phénolique) dans ces résines phénoliques est d'environ 1,5:1 à 3:1. La résine est sous la forme d'une solution aqueuse et elle est alcaline; en effet, elle contient une base en une proportion exprimée en pour-cent du poids de la solution de résine allant d'environ 0,5% à environ 15% ou mieux d'environ 1% à 12%, ou encore mieux de 2% à 8% lorsque cette base est l'hydroxyde de sodium. Lorsqu'on utilise une

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autre base, la teneur en alcalinité est proportionnellement équivalente en nombre de moles. Par exemple, un alcalinité de 4% en poids d'hydroxyde de sodium correspond à 4 g d'hydroxyde de sodium dans 100 grammes de solution de résine, mais pour avoir la même alcalinité avec l'hydroxyde de potassium, il en faut 5,61 grammes par 100 grammes de solution de résine. On peut ajouter un supplément de base au résol commercial pour lui conférer la teneur en alcalinité requise. La base peut être un composé de métal alcalin ou de métal alca-lino-terreux du type hydroxyde ou oxyde.

La solution de résine phénolique utilisée dans cette invention aura une teneur en matière sèche (résine) située entre environ 40% et 75% en poids, ou mieux entre environ 40% et 60%. D'une manière générale, la viscosité doit être suffisante pour permettre de pulvériser la solution de résine phénolique sur les particules de fibres ou pour appliquer cette solution par d'autres procédés connues dans l'art. Pour cela, la viscosité sera généralement située dans la gamme allant environ de 100 à environ 250 centipoi-ses à 25°C, la viscosité étant déterminée avec un viscosimètre Brookfield RVF en utilisant la tige No 2 tournant à 20 tours/minute à 25°C.

Les «résines phénoliques» utiles ici sont les résines qui peuvent être obtenues par la réaction du phénol, du crésol, du résorcinol, du 3,5-xylénol, du bisphénol A et d'autres phénols substitués, ainsi que de leurs mélanges, avec des aldéhydes tels que le formaldéhyde, Pacétaldéhyde, ou le furfural. Le réaction du phénol ou des dérivés du phénol avec l'aldéhyde pour l'obtention des résines phénoliques utilisées dans cette invention a lieu en présence de matériaux alcalins du type hydroxyde de sodium ou de potassium.

La quantité de résine phénolique utilisée comme liant pour le matériau lignocellulosique va généralement dépendre des caractéristiques requises pour le produit final. Généralement, la quantité de liant peut se situer entre environ 2% et environ 8% en matière sèche de résine, calculée sur la base du poids sec de la planche finale. On peut utiliser plus de 8% de résine, mais actuellement, cela ne se justifie pas sur le plan du rapport coût/efficacité. Le liant PF utilisé dans cette invention est généralement composé d'un résol basé sur une résine phénol-aldéhyde, d'eau et d'un matériau basique du type hydroxyde de sodium.

Les esters servant d'agent de durcissement pour les résines PF ont un point d'ébullition inférieur à 85°C. Généralement, ce sont des formiates ou des acétates d'alkyles inférieurs ayant en tout de 2 à 4 atomes de carbone. Comme exemples des esters servant d'agents de durcissement, on peut citer le méthyle formiate, le méthyle acétate, le méthyle propionate, l'éthyle formiate, Péthyle acétate et leurs mélanges. Au moins une partie du durcissement des résines PF est réalisé par le traitement avec un ester gazeux. Les esters ne seront généralement pas utilisés sous la forme de gaz purs, mais sous la forme de vapeurs ou d'aérosols dans un gaz vecteur inerte. Par «gaz vecteur inerte», on entend un gaz qui n'a pas d'effets négatifs sur la réaction de durcissement ou sur les propriétés du produit.

Parmi les gaz vecteurs inertes, il y a par exemple l'air, l'azote et la vapeur.

La quantité d'ester utilisé comme catalyseur pour durcir la résine phénolique se situe dans la gamme allant d'environ 5% à 60% en poids du liant PF. De préférence, l'ester servant de catalyseur est le formiate de méthyle et il est utilisé en une proportion égale à environ 20% du poids de la solution de résine phénolique. Pour entraîner une quantité suffisante d'ester dans la phase gazeuse et assurer un durcissement efficace, l'ester est chauffé pratiquement à son point d'ébullition et il est entraîné par un flux de gaz vecteur qui est également préchauffé, par exemple à environ 100°C. Le gaz vecteur préféré est la vapeur.

Au lieu de réaliser une véritable vaporisation de l'ester, on peut former un aérosol dans le gaz vecteur. Cette solution est toutefois impraticable lorsqu'on utilise du méthyle formiate comme catalyseur, car celui-ci est trop volatile. L'avantage pratique de l'utilisation des esters (en particulier du méthyle formiate) en tant qu'agents de durcissement est leur toxicité relative faible et le fait que cette toxicité est bien maîtrisée.

La concentration de l'ester servant de catalyseur dans le gaz vecteur est de préférence d'au moins 0,2% en volume, habituellement entre 0,5% et 5% en volume. La quantité totale de catalyseur utilisé va normalement se situer dans la gamme allant de 5% à 60%, ou mieux de 15% à 35% en poids par rapport à la solution de résine phénolique. Le temps nécessaire à la réalisation d'un traitement par gaz correct dépend de la taille du tapis lignocellulosique, de la résine particulière utilisée, ainsi que de l'ester particulier servant d'agent de durcissement et de la température choisie. Le temps nécessaire pour un traitement par gaz avec un ester peut descendre à 0,1 secondes, mais habituellement il va se situer dans la gamme allant d'environ 0,5 secondes à 20 secondes. L'ester servant d'agent de durcissement en trop peut être récupéré, par exemple en soumettant le tapis comprimé dans la presse à un vide. Une autre méthode de récupération de l'ester consiste à l'injecter sous pression uniquement par le plateau du bas et de permettre au gaz non utilisé de se frayer un chemin vers le haut à travers le tapis jusqu'aux ouvertures du plateau supérieur pour être recueilli sous vide. Egalement, on peut en utiliser juste la quantité d'ester nécessaire ou un léger excès, de manière à ce qu'il n'y ait que peu ou pas d'agent de durcissement en excès à récupérer.

On estime qu'une réduction du temps de compression d'une seconde pour une production de 90 millions de pieds carres par an de panneaux de particules de trois quarts de pouce d'épaisseur peut amener une augmentation annuelle des ventes de $ 35 000. A titre d'illustration de l'amélioration du temps de durcissement de panneaux de cordons orientés de trois quarts de pouce avec une résine phénolique, il faut environ sept minutes de compression avec des plateaux à chauffage conventionnel; six à six minutes et demie avec un ester liquide servant d'agent de durcissement avec des plateaux à chauffage conventionnel; environ deux

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minutes avec une presse à injection de vapeur; et on estime que cela prendra normalement 50 secondes seulement pour réaliser la compression lorsqu'on utilisera des esters gazeux en tant qu'agents de durcissement.

Un autre avantage encore de cette invention, est que, lorsque la vapeur est appliquée au tapis après l'avoir traité avec un ester gazeux, on peut diminuer les émissions de formaldéhyde. Un autre avantage important est que le durcissement de planches épaisses (par exemple de 5 pouces, 6,5 pouces ou même davantage) peut être réalisé en un temps très court.

Le temps de compression de cette invention est très court et il peut se situer dans la gamme allant environ de 20 secondes à 120 secondes, ou mieux de 40 à 80 secondes pour un panneau de trois quarts de pouce d'épaisseur. Le temps de compression est défini ici comme commençant lorsque le tapis comprimé dans la presse atteint la densité de 20 livres/pieds3 (320 kg/m3) ou lorsque la vapeur commence a être injectée et que cela se produit avant d'avoir atteint 20 livres/pieds3 (320 kg/m3), et se terminant au moment où la presse commence à s'ouvrir. De préférence, la vapeur est injectée dans le tapis de la manière habituelle, avant que le tapis ait atteint la densité de 27 livres/pieds3 (432 kg/m3). Egalement, la densité finale du tapis et la pression finale ont des valeurs normales dans l'art de la fabrication des panneaux composites.

La description qui suit illustre encore cette invention. Elle concerne la fabrication de panneaux composites de trois quarts de pouce. Du bois en grume (tremble ou eucalyptus) est réduit en feuilles ou en cordons qui sont séchés dans un sécheur avec une température à l'entrée de 900°F et une température à la sortie de 600°F. Normalement, on fait passer les fragments de bois dans le sécheur trois fois, avec une durée totale de séjour d'une minute. L'humidité moyenne des fragments de bois à l'entrée du sécheur est de 30% à 40% et celle des fragments à la sortie est de 2% à 5%. Les fragments sont alors dirigés vers un mélangeur pour l'addition de la solution de résine phénolique. L'application de la solution de résine phénolique se fait normalement dans une proportion de 3,4%. Cette application se fait sous la forme d'un fin brouillard et les fragments traités sont transférés vers les formes. La résine phénolique peut être le produit CASCOPHEN IN 14. Ce dernier est un produit de Borden Packaging & Industriai Products, une division de Borden Inc., et il présente un rapport molaire formaldéhyde sur phénol de 2,3 à 2,4, une teneur en matière sèche (résine) de 56%, une viscosité (Brookfield RVF, tige 2, 20 tours/minute, 25°C) de 175 ± 75 et un poids spécifique à 25°C de 1,247 ± 0,010. Au niveau des formes, la couche de surface est posée et orientée dans la direction de la machine, puis le noyau est posé de manière à être orienté dans la direction perpendiculaire à la direction de la machine, la couche de surface opposée étant disposée dans la direction de la machine. L'orientation peut être réalisée par des moyens mécaniques ou électrostatiques. Ce tapis ainsi formé et qui peut être comprimé jusqu'à une densité d'environ 8 à environ 20 livres par pied cubique est alors envoyé à la presse. Le tapis est placé sur le plateau inférieur et le plateau supérieur est abaissé presque jusqu'à atteindre l'épaisseur finale, c'est-à-dire un peu avant que les butées de la presse ne soient atteintes et lorsque la densité du tapis atteint environ 23 livres par pied cubique. On chauffe alors les plateaux à la température de 440°F. On injecte ensuite de la vapeur à faible pression (1 à 2 atmosphères) dans le tapis à travers les plateaux supérieur et inférieur pendant une durée d'environ six secondes. La presse est amenée en fin de course, c'est-à-dire à l'épaisseur prévue du tapis, ce qui correspond généralement à une densité supérieure à 32 livres par pied cubique. L'ester gazeux servant de catalyseur et entraîné par la vapeur à basse pression est alors injecté dans le tapis pendant 2 secondes. L'épaisseur du tapis est de trois quarts de pouce en fin de course. La quantité d'ester utilisé est d'environ 20% sur la base de la solution de résine phénolique utilisée dans le tapis. Tout de suite après le traitement par l'ester gazeux, on applique de la vapeur sous haute pression, par exemple sous 4 atmosphères et pendant 8 secondes. Finalement, la pression est diminuée à un niveau pour juste tenir les plateaux en fin de course sans avoir d'effet significatif sur l'épaisseur du tapis, et on applique le vide pendant six secondes pour enlever la majeure partie de la vapeur et des autres gaz. La presse est ouverte et la planche est enlevée. La durée du cycle dans cet exemple est d'environ 30 secondes.

Claims (13)

Revendications

1. Procédé de préparation d'un panneau à partir d'un tapis de matériau lignocellulosique et d'un résol alcalin à base de résine phénolique servant de liant, comprenant de:

(a) placer ledit tapis entre les plateaux d'une presse où au moins un desdits plateaux a des perforations sur sa face opposée à l'autre plateau pour le passage d'un gaz par lesdites perforations; à

(b) comprimer le tapis entre les plateaux et à injecter un ester gazeux ayant un point d'ébullition inférieur à 85°C dans ledit tapis depuis lesdites ouvertures du plateau, pour durcir le liant.

2. Procédé selon la revendication 1, où les plateaux sont chauffés à une température supérieure à 100° et où le tapis comprimé reçoit une injection de vapeur avant le traitement par l'ester gazeux.

3. Procédé selon la revendication 2, où la vapeur est une vapeur saturante.

4. Procédé selon la revendication 3, où de la vapeur surchauffée est injectée dans le tapis après le traitement par l'ester gazeux, alors que le tapis est maintenu sous pression entre lesdits plateaux.

5. Procédé selon la revendication 1, où les plateaux sont chauffés au moins à 100°C et où l'ester est mélangé avec la vapeur avant l'injection dans le tapis.

6. Procédé selon la revendication 1, où les plateaux sont chauffés au moins à 100°C.

7. Procédé selon la revendication 1, où la résine

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phénolique servant de liant est celle produite par la combinaison du phénol et du formaldéhyde.

8. Procédé selon la revendication 1 comprenant de:

(a) placer ledit tapis entre des plateaux perforés chauffés au moins à 100°C, lesdites perforations étant prévues pour le passage d'un gaz;

(b) comprimer ledit tapis entre les plateaux jusqu'à atteindre une première densité à l'intérieur d'une gamme intermédiaire de densités qui est inférieure à la densité finale et une première épaisseur à l'intérieur d'une gamme intermédiaire d'épaisseurs qui est supérieure à l'épaisseur finale;

(c) injecter de la vapeur saturante dans au moins une des surfaces majeures dudit tapis à partir desdites perforations du plateau alors que le tapis est dans les gammes intermédiaires de densité et d'épaisseur;

(d) comprimer le tapis à une densité plus élevée et à une épaisseur plus faible pour augmenter la solidité du tapis et injecter un méthyle ou un éthyle formiate gazeux depuis lesdites perforations du plateau dans le tapis en une quantité suffisante pour durcir au moins partiellement ledit liant; et de

(e) injecter ladite vapeur à haute pression dans le tapis depuis lesdites ouvertures du plateau alors que le tapis atteint une épaisseur située sensiblement dans la gamme des épaisseurs finales pour parachever le durcissement dudit liant.

9. Procédé selon la revendication 8, où le matériau lignocellulosique est sous la forme de cordons, de flocons, de feuilles ou de fibres.

10. Procédé selon la revendication 9, où le vide est fait par les ouvertures d'au moins un des plateaux après le durcissement avec la vapeur à haute pression.

11. Procédé selon la revendication 8, où le traitement par l'ester gazeux est réalisé par un mélange d'ester et de vapeur.

12. Procédé selon la revendication 11, où la durée depuis le commencement de l'étape de traitement à la vapeur saturante jusqu'à l'étape de traitement à la vapeur sous haute pression est inférieure à deux minutes.

13. Procédé selon la revendication 1 pour préparer un panneau à partir d'un tapis de matériau lignocellulosique particulaire et d'un résol alcalin à base de phénol-formaldéhyde où le rapport molaire formaldéhyde sur phénol du liant se situe dans la gamme allant de 2:1 à 2,7:1, une teneur en matière sèche de 45% à 60% et une teneur en alcalinité de 2% à 8%, comprenant de:

(a) placer ledit tapis entre des plateaux perforés chauffés à une température située au-dessus de 100°C, lesdites perforations convenant au passage d'un gaz vers ledit tapis;

(b) comprimer ledit tapis entre les plateaux jusqu'à une épaisseur intermédiaire qui est supérieure à l'épaisseur finale du tapis dans ladite presse;

(c) injecter de la vapeur saturante dans au moins une surface majeure dudit tapis depuis lesdites perforations du plateau alors que l'épaisseur du tapis se situe dans la gamme des épaisseurs intermédiaires;

(d) comprimer le tapis jusqu'à une épaisseur finale dans la presse qui est inférieure à ladite épaisseur intermédiaire et injecter un mélange de méthyle formiate porté par de la vapeur, la concentration en méthyle formiate dans ledit mélange étant de 0,5% à 5% en volume, depuis lesdites perforations du plateau dans ledit tapis pour durcir ledit liant;

(e) injecter de la vapeur à haute pression dans le tapis par lesdites perforations du plateau après l'injection dudit mélange d'ester et pendant que l'épaisseur du tapis est située sensiblement dans la gamme des épaisseurs finales.

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