WO1986000041A1 - Procede de fabrication de bois plastifie - Google Patents

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Jose Luis Sorbet Baztan
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Jose Luis Sorbet Baztan
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    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02—Processes; Apparatus
    • B27K3/15—Impregnating involving polymerisation including use of polymer-containing impregnating agents
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    • B27K3/34—Organic impregnating agents

Definitions

  • the present invention relates to a process for the manufacture of plasticized wood.
  • the method currently used consists of forming bundles of thin sheets of wood between which is interposed a resin or a similar synthetic substance. These packages of blades are then pressed and molded continuously to form compact assemblies in which the wood, because of its thinness, is found to be impregnated with plasticized or similar substances. With this process it was possible to manufacture aircraft propellers as well as beams and shaped parts of large dimensions and thicknesses, ensuring the connection between different packages.
  • the process according to the invention is characterized in that the wood, in its natural form, is plasticized by causing it to penetrate inside this wood, by osmosis and by immersion, synthetic materials which can solidify, and pressure, temperature changes are then applied to the fluid surrounding the wood to obtain total impregnation.
  • the first phase of the process comprises, for any piece of wood, board or similar product, a first phase consisting of drying under the combined action of temperature and vacuum. During this drying phase, the water contained in the wood is evacuated almost entirely, leaving the cellular texture ready for the admission of impregnating substances reinforcing the properties of the wood.
  • This first phase of the process is carried out in chambers suitable for this purpose and in which the pieces of wood are placed in trays, in cages or shelves or similar fixing devices which prevent subsequent floating of the wood.
  • the tanks are supplied with plastic or liquid resin. This material is deposited as a viscous fluid inside the chamber using the internal vacuum. Once the tanks are filled so that all the wood is perfectly submerged, the vacuum is removed and the pressure inside the chamber is increased so as to force the plastic to penetrate the texture cellular wood, including in the case of liquids with high viscosity, as is the case of epoxy resins or syrups formed by polymers of methacrylate dissolved in their monomer. Once the complete impregnation of the wood has been carried out, the liquid introduced into the wood is then solidified. To this end, the tanks are introduced into polymerization chambers or into autoclaves with nitrogen atmospheres if, for example, oxygen or ambient humidity can inhibit the polymerization of the plastics used.
  • the catalysts used are of the type which acts at high temperature, of the order of 80 ° C., so as to obtain an increase in the service life of the catalyzed resins. Radiation processes could also be used to harden plastics impregnating wood, which would eliminate the use of catalysts and also avoid premature gelation.
  • any type of wood and any category of synthetic material, liquid or liquefiable by dissolution in a solvent such as for example epoxy resins
  • a solvent such as for example epoxy resins
  • polyesters methyl methacrylate, diallyl phthalate, methacrylate-acrylo ⁇ itrile, polyurethane, styrene, melamines etc., and this always according to the characteristics which the finished product must have.
  • Figure 1 is a schematic vertical sectional view illustrating the first phase of the process according to the invention, that is to say the drying phase with application of heat and vacuum.
  • Figure 2 is a schematic vertical sectional view illustrating the filling of the tanks with the synthetic liquid.
  • Figure 3 is a schematic vertical sectional view illustrating the pressure impregnation.
  • the object of the present invention is a new method of plasticizing wood in which water molecules, naturally associated with wood and retained in its cells and capillary vessels, are substituted for molecules of synthetic materials which give wood improved characteristics. and which, during the last phase of the process, are hardened, thus stabilizing the plasticized wood.
  • the wood used in the process can be of any species of tree and it can have any shape or surface of any dimension, its thickness possibly reaching several centimeters.
  • the portions of wood, boards etc. are placed in trays 2, being housed in shelves 3 or other similar retaining devices which prevent, as will be seen below, the floating of the wood, all the trays 2 being located in a chamber 1.
  • the wood is subjected to a drying process by applying negative pressure in order to obtain a certain degree of vacuum, by means of corresponding suction means 6 , and by providing heat by means 7.
  • This mixed process gives rise to practical drying total wood without appreciable cracks or distortions, the duration of this drying phase being a function of the humidity of the wood introduced, its dimensions, its thickness and other natural characteristics depending on the type of wood used .
  • the resin 4 can be of any type of plastic material which is liquid or liquefiable by dissolution in a solvent, such as for example epoxy resins, polyesters, methyl methacrylate, diallyl phthalate, methacrylate-acrylonitrile, polyurethane, etc. or solutions of the various aforementioned resins.
  • the plastic is solidified in polymerization chambers or in autoclaves with an azo atmosphere. te in the case where, for example, oxygen or ambient humidity can inhibit the polymerization of the plastics used.
  • catalysts are preferably used which act at temperatures above 80 ° C to increase the life of the catalyzed resins. It should also be noted that if a radiation system is used to harden plastics, the use of catalysts can be eliminated and premature gelation can be avoided.
  • this system can be used with any type of wood and with all kinds of liquid or liquefiable plastics by dissolving in solvents.
  • the method can be applied to vaporized woods such as beech or ash, which have been curved or molded.
  • vaporized woods such as beech or ash, which have been curved or molded.
  • the following applications may be cited, by way of non-limiting example only: floor covering for dwellings, both in kitchens and in bathrooms; floor coverings for public premises such as dance floors, sports tracks, etc .; windows, doors and furniture; facades and roofing structures; large capacity deposits for all types of liquids including acids and solvents; underground or submarine pipelines; boats; sports articles such as skis, oars, sticks, golf clubs, billiard cues, baseball bats, paddles for practicing pelota, springboards, football cages, etc.
  • the articles manufactured do not require a finish with a varnish because their surfaces can be made shiny by simple polishing.
  • the objects obtained by implementing the method according to the invention are impermeable to all types of liquids, they do not burn or else they are or can be made capable of extinguishing on their own and they can exhibit extraordinary characteristics of hardness and resistance.
  • any other conventional application process for example by spraying or spraying, with a synthetic coating in phase liquid such as for example "nylon” allyldiglycol carbonate and in general plastic resins, monomers, polymers, varnishes, lacquers, enamels, solutions, dispersions etc., and then subject the assembly to the action of pressure of a fluid, air or gas, which surrounds it and which forces the plastic covering to penetrate inside the wood, this process being able to be repeated as many times as necessary to obtain the levels of penetration of the desired plastic covering in each case.
  • a synthetic coating in phase liquid such as for example "nylon” allyldiglycol carbonate and in general plastic resins, monomers, polymers, varnishes, lacquers, enamels, solutions, dispersions etc.

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Abstract

Pour la fabrication de bois plastifié on loge, au cours d'une première phase, le bois à plastifier dans des bacs (2) et dans des sstructures de retenue (3) qui empêchent son flottement. On introduit ensuite les bacs (2) dans une chambre (1) dans laquelle on procède à un séchage total du bois au moyen de chaleur et d'un vide, puis on remplit, tout en continuant et maintenant ce vide, les bacs (2) avec une matière plastique liquide ou liquéfiable qui s'écoule par gravité en étant aidé par le vide interne. On supprime ensuite le vide dans la chambre (1) et on crée dans cette chambre une pression qui force la matière plastique liquide à pénétrer dans la structure cellulaire du bois. Une fois que le bois a été suffisamment imprégné, on procède à la solidification de la matière plastique de manière à obtenir un bois plastifié.

Description

"PROCEDE DE FABRICATION DE BOIS PLASTIFIE" La présente invention concerne un procédé de fabrication de bois plastifié.
Parmi les procédés utilisés pour donner au bois des qualités telles que résistance, durabilité et imperméabilité supérieures à ses propriétés naturelles, on connaît notamment le procédé consistant à imprégner le bois avec des matières plastiques, ce procédé permettant d'obtenir des matériaux qui présentent à un degré élevé les qualités précitées et qui offrent en outre les caractéristiques avantageuses du bois en ce qui concerne le toucher, la légèreté, la beauté, etc.
Pour réaliser une plastification d'un objet en bois, le procédé employé actuellement consiste à former des paquets de minces feuilles de bois entre lesquelles est interposée une résine ou une substance synthétique similaire. Ces paquets de lames sont ensuite pressés et moulés en continu en formant des ensembles compacts dans lesquels le bois, par suite de sa faible épaisseur, se trouve être imprégné des substances plastiquée ou similaires. Avec ce procédé on a pu fabriquer des hélices d'avions ainsi que des poutres et des pièces de formes de grandes dimensions et épaisseurs, en assurant la liaison entre des paquets différents.
Cependant ce procédé utilisant des lames superposées exige, en premier lieu, de pouvoir disposer du bois sous la forme de plaques minces et il nécessite ultérieurement la mise en oeuvre de pressions élevées qui peuvent engendrer les efforts nécessaires. Ces inconvénients ont entraînés en définitif un accoîssement du prix de revient de ce procédé qui peut être ainsi appliqué uniquement à des pièces de hautes qualités ou qui nécessitent des caractéristiques spéciales telles que le faible poids, la résistance, etc. caractéristiques qui sont totalement exemptes du procédé de plastification d'objets communs en bois, d'un usage quotidien, procédé avec lequel on peut obtenir des qualités telles que la durabilité, l'imperméabilité, un fini permanent etc. Compte tenu de ces procédés connus de plastification du bois, le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que le bois, sous sa forme naturelle, est plastifié en faisant pénétrer, à l'intérieur de ce bois, par osmose et en immersion, des matières synthétiques qui peuvent se solidifier, et on applique ensuite, pour obtenir une imprégnation totale, des variations de pression et de température au fluide entourant le bois.
En fait, suivant l'invention, la première phase du procédé comporte, pour n'importe quels pièce de bois, planche ou produit similaire, une première phase consistant en un séchage sous l'action combinée de la température et du vide. Au cours de cette phase de séchage l'eau contenue dans le bois est évacuée pratiquement en totalité, en laissant la texture cellulaire prète pour l'admission de substances d'imprégnation renforcant les propriétés du bois. Cette première phase du procédé est mise en oeuvre dans des chambres adaptées à cet effet et dans lesquelles les pièces de bois sont placées dans des bacs, dans des cages ou clayettes ou des dispositifs de fixation similaires qui empêchent un flottement ultérieur du bois.
Une fois l'humidité extraite du bois, par suite de l'application de la chaleur et du vide, on alimente les bacs en matière plastique ou résine liquide. Cette matière est déposée à l'état de fluide visqueux à l'intérieur de la chambre à l'aide du vide interne. Une fois les bacs remplis de manière que tout le bois se trouve être parfaitement submergé, on procède à la suppression du vide et on provoque une augmentation de pression à l'intérieur de la chambre de manière à forcer la matière plastique à pénétrer dans la texture cellulaire du bois, y compris dans le cas de liquides à viscosité élevée, comme cela est le cas des résines époxy ou des sirops formés par des polymères de méthacrylate dissous dans leur monomère. Une fois réalisée l'imprégnation totale du bois on procède ensuite à la solidification du liquide introduit dans le bois. A cet effet on introduit les bacs dans des chambres de polymérisation ou dans des autoclaves à atmosphères d'azote dans le cas où, par exemple, l'oxygène ou l'humidité ambiante peuvent inhiber la polymérisation des matières plastiques employées.
De préférence les catalyseurs employés sont du type qui agit à température élevée, de l'ordre de 80°C, de manière à obtenir un accroissement de la durée de vie des résines catalysées. On pourrait également utiliser, pour obtenir le durcissement des matières plastiques imprégnant le bois, des procédés par rayonnement, ce qui permettrait de supprimer l'emploi des catalyseurs et d'éviter également une gélification prématurée.
Pour la plastification du bois par le procédé de suivant l'invention on peut utiliser n'importe quel type de bois et n'importe quelle catégorie de matière synthétique, liquide ou liquéfiable par dissolution dans un solvant, tels que par exemple les résines époxy, les polyesters, le méthacrylate de méthyie, le phtalate de diallyle, le méthacrylate-acryloπitrile, le polyuréthâne, le styrène, les mélamines etc., et ce toujours en fonction des caractéristiques que doit présenter le produit fini.
Dans chaque cas l'imprégnation du bois avec des matières plastiques donne lieu à une série de caractéristiques spéciales parmi lesquelles on peut citer la grande dureté, l'imperméabilité, la stabilité à l'égard des changements de température et d'humidité, l'augmentation de la résistance mécanique, l'augmentation de la résistance chimique, l'autoextinguibilité, le fait d'être inattaquable par les ennemis traditionnels du bois et un fini permanent qui exige simplement un polissage pour obtenir une surface brillante. Ces caractéristiques transforment le bois plastifié en un élément de construction exceptionnel non seulement pour des applications traditionnelles telles que revêtements de sois, structures, articles de sports etc. mais encore pour des applications réservées jusqu'à ce jour à d'autre matières auxquelles le bois plastifié peut être substitué d'une manière avantageuse, et tout ceci grâce au procédé suivant l'invention qui, par ses caractéristiques, constitue un élément de nouveauté totalement différent de ce qui était connu jusqu'à ce jour.
On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
La figure 1 est une vue en coupe verticale schématique illustrant la première phase du procédé suivant l'invention, c'est-à-dire la phase de séchage avec application de chaleur et du vide.
La figure 2 est une vue en coupe verticale schématique illustrant le remplissage des bacs avec le liquide synthétique.
La figure 3 est une vue en coupe verticale schématique illustrant l'imprégnation sous pression.
L'objet de la présente invention est un nouveau procédé de plastification du bois dans lequel on substitue aux molécules d'eau, associées naturellement au bois et retenues dans ses cellules et vaisseaux capillaires, des molécules de matières synthétiques qui donnent au bois des caractéristiques améliorées et qui, lors de la dernière phase du procédé, sont durcies, en stabilisant ainsi le bois plastifié.
Le bois mis en oeuvre dans le procédé peut être de n'importe quelle espèce d'arbre et il peut présenter une forme ou une surface de dimension quelconque, son épaisseur pouvant atteindre plusieurs centimètres. Dans chaque cas les portions de bois, planches etc. sont disposées dans des bacs 2, en étant logées dans des clayettes 3 ou d'autres dispositifs de retenus similaires qui empêchent, comme on le verra plus loin, le flottement du bois, l'ensemble des bacs 2 étant situés dans une chambre 1.
Dans cette chambre 1 et comme on peut le voir sur la figure 1, on soumet le bois à un processus de séchage en appliquant une pression négative afin d'obtenir un certain degré de vide, par l'intermédiaire de moyens d'aspiration correspondants 6, et en fournissant de la chaleur par des moyens 7. Ce procédé mixte donne lieu à un séchage pratique ment total du bois sans que se produisent des fissures ou distorsions appréciables, la durée de cette phase de séchage étant fonction de l'humidité du bois introduit, de ses dimensions, de son épaisseur et d'autres caractéristiques naturelles dépendant du type de bois utilisé.
Tout en maintenant le vide interne on procède ensuite, au cours d'une deuxième phase (figure 2), au remplissage des bacs 2 avec une résine 4 qui, malgré sa viscosité élevée, flue vers l'intérieur de la chambre 1 par suite de la différence de pression existant avec l'extérieur. La résine 4 peut être de n'importe quel type de matière plastique liquide ou liquéfiable par dissolution dans un solvant, tels que par exemple les résines époxy, les polyesters, le méthacrylate de méthyle, le phtalate de diallyle, le méthacrylate-acrylonitrile, le poiyuréthane, etc. ou des solutions des diverses résines précitées.
Une fois le bois recouvert de matière plastique liquide, les clayettes 3 évitant le flottement du bois, on commence la phase d'imprégnation du bois. Pour favoriser cette imprégnation on force de la matière plastique liquide à pénétrer dans la texture cellulaire du bois, en augmentant la pression dans la chambre 1. A cet effet on introduit de l'air sous pression dans la chambre 1, par l'intermédiaire des moyens 5, ainsi qu'il est représenté sur la figure 3, pendant une période de temps qui dépend de la fluidité de la résine plastique et de la nature et des dimensions du bois imprégné, pour forcer la matière plastique liquide à pénétrer dans les cellules et les vaisseaux capillaires du bois. De cette façon on obtient une imprégnation parfaite du bois, même dans le cas de l'emploi de liquides à viscosité élevée, comme cela est le cas des résines époxy ou des sirops formés par des polymères de méthacrylate dissous dans leur monomère.
Une fois le bois totalement imprégné, on procède à la solidification de la matière plastique dans des chambres de polymérisation ou dans des autoclaves à atmosphère d'azo te dans le cas où, par exemple, l'oxygène ou l'humidité ambiante peuvent inhiber la polymérisation des matières plastiques employées.
Quoique la plupart des matières plastiques peuvent se solidifier à la température ambiante, on utilise de préférence des catalyseurs qui agissent à des températures supérieures à 80°c afin d'augmenter la durée de vie des résines catalysées. Il convient également de signaler que dans le cas où l'on utilise un système à rayonnement pour le durcissement des matières plastiques, on peut supprimer l'emploi de catalyseurs et éviter la gélification prématurée.
Comme il est déjà été mentionné précédemment, ce système peut être utilisé avec n'importe quel type de bois et avec tous les genres de matières plastiques liquides ou liquéfiables par dissolution dans des dissolvants.
Le procédé peut être appliqué à des bois vaporisés par exemple de hêtre ou de frêne, qui ont été incurvés ou moulés. Parmi d'autres applications possibles on peut citer, uniquement à titre d'exemples non limitatifs, les applications suivantes : revêtement de sol pour les habitations, aussi bien dans les cuisines que dans les salles de bains; revêtements de sol pour des locaux publics tels que pistes de danses, pistes de sport, etc.; fenêtres, portes et mobilier; façades et structures de couverture; dépôts de grande contenance pour tous les types de liquides y compris les acides et dissolvants; canalisations souterraines ou sousmarines; embarcations; articles de sports tels que skis, rames, sticks, clubs de golf, queues de billard, battes de base bail, palettes pour la pratique de la pelote, tremplins de saut, cages de football, etc.
Dans tous les cas les articles fabriqués n'exigent pas une finition avec un vernis du fait que leurs surfaces peuvent être rendues brillantes par simple polissage. De même dans tous les cas les objets obtenus par la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention sont imperméables à tous les types de liquides, ils ne brûlent pas ou bien ils sont ou peuvent être rendus aptes à s'éteindre d'eux mêmes et ils peuvent présenter des caractéristiques extraordinaires de dureté et de résistance.
Evidemment il est possible, toujours suivant l'invention, de recouvrir le bois, au lieu de le faire par im mersion, par n'importe quel autre procédé d'applications conventionnel, par exemple par projection ou pulvérisation, avec un revêtement synthétique en phase liquide tel que par exemple le "nylon" le carbonate d'allyldiglycol et en générai les résines plastiques, monomères, polymères, vernis, laques, émaux, solutions, dispersions etc., et de soumettre ensuite l'ensemble à l'action de la pression d'un fluide, air ou gaz, qui l'entoure et qui force le recouvrement plastique à pénétrer à l'intérieur du bois, ce processus pouvant être répété autant de fois que nécessaire pour obtenir les niveaux de pénétration du revêtement plastique désiré dans chaque cas.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication de bois plastifié caractérisé en ce qu'au cours d'une première phase on loge le bois à plastifier dans des bacs (2) et dans des structures de retenue (3) qui empêchent son flottement, on introduit les bacs (2) dans une chambre (1) dans laquelle on procède à un séchage total du bois au moyen de chaleur et d'un vide, puis on remplit tout en continuant et maintenant ce vide, les bacs (2) avec une matière plastique liquide ou liquéfiable qui s'écoule par gravité en étant aidé par le vide interne, on passe ensuite au procédé d'imprégnation dans lequel on supprime le vide dans la chambre (1) et on crée dans cette chambre une pression qui force la matière plastique liquide à pénétrer dans la structure cellulaire du bois, et enfin, une fois que le bois a été suffisamment imprégné, on procède à la solidification de la matière plastique de manière à obtenir un bois plastifié présentant des caractéristiques très élevées d'imperméabilité, de résistance et de durabilité.
2.- Procédé de fabrication de bois plastifié suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le fluide d'imprégnation peut être de n'importe quel type de matière plastique liquide ou liquéfiable par dissolution dans un solvant, tels que par exemple les résines époxy, les polyesters, le méthacrylate de méthyle, le phtalate de diallyle, le méthacrylate-acrylonitrile, le polyuréthane, le styrène, ou bien des solutions de divers monomères qui peuvent durcir ultérieurement dans chaque cas.
3.- Procédé de fabrication de bois plastifié suivant la revendication 1 caractérisé en ce que suivant une solution préférée la solidification de la matière plastique est réalisée dans des chambres de polymérisation ou dans des autoclaves à atmosphère d'azote dans le cas où, par exemple, l'oxygène ou l'humidité ambiante peuvent inhiber la polymérisation des matières plastiques employées.
4.- Procédé de fabrication de bois plastifié suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'on utilise de préférence, pour le durcissement des matières plastiques, des catalyseurs qui agissent à des températures supérieures à 80°C afin d'augmenter la durée de vie des résines catalysées.
5. Procédé de fabrication de bois plastifié suivant l'une quelconque des revendications 1,3 et 4 caractérisé en ce que pour obtenir le durcissement des matières plastiques imprégnant le bois, on peut utiliser un système à rayonnement, ce qui permet de supprimer l'emploi des catalyseurs et d'éviter également une gélification prématurée.
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