WO2022003173A1 - Composition adhésive et procédé pour la fabrication de panneaux de fibres ou de particules eco-performants et de couleur brillante ou blanche - Google Patents

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Definitions

  • Adhesive composition and process for the manufacture of eco-efficient fiber or particle boards with a glossy or white color are preferable to manufacture of eco-efficient fiber or particle boards with a glossy or white color.
  • the invention relates to the field of manufacturing fiber or wood particle boards, MDF panel type, having a light or even white color throughout.
  • logs can be stored in the open air or ensiled and watered.
  • Debarking (2) of wood logs the bark is removed by a drum or rotor debarker.
  • Platelet storage (4) platelets are stored in silos.
  • the pads are sorted in order to eliminate sizes less than 2 mm and greater than 50 mm. Then, they are washed with water, possibly hot.
  • Preheating (6) of the plates preheating to 50-60 ° C is an optional step the objective of which is to soften the plates to facilitate the work of the endless screw which feeds the cooker.
  • the addition of oxidizing or reducing chemical reagents can be carried out in order to reduce the energy consumption of the shredder, to modify the properties of the fibers, whose color and whiteness thereof by reducing agents, such as sulphites and / or oxidizing agents such as peroxides ... (Kibblewhite et al, 1980; Allison, 1980; Pynnonen et al., 2004).
  • Sizing (9) in the blowline the fibers and saturated steam pass through a pipe 80 to 120 mm in diameter towards the dryer.
  • the speed of the fibers of the order of 100 m / s and the strong turbulence make it possible to disperse the bundles of fibers.
  • the resin generally a urea-formaldehyde (UF) glue and the additives (water repellents, flame retardants, dyes, catalysts, etc.) are injected in aqueous solutions and under pressure into the blowline.
  • An important limit for the solutions to be injected is the viscosity of the liquid, generally less than 150 centipoise. In general, the dry matter present in the solution is at least 50% to limit the water supply.
  • Drying (10) firstly, the fibers pass through a flash dryer with a diameter of 1 to 3 m, sometimes a length greater than 100 m at a speed of about 30 m / s and a temperature above 200 ° C. After cycloning, the fibers are exposed to a temperature below 100 ° C., favorable to the polymerization of the resin. A second cycloning allows the fibers containing 8 to 12% moisture to be directed to the former.
  • the formation (11) of the mattress the dry fibers pass through a sieve in order to eliminate the aggregates and form a homogeneous mattress on a conveyor belt whose speed will allow the thickness and the final density of the panel to be fixed. .
  • Pre-pressing (12) the formed mat undergoes pre-pressing in order to reduce the amount of air between the fibers and to avoid the dislocation of the fiber mat during hot pressing.
  • Hot pressing (13) the mattress is hot pressed between 175 and 190 ° C continuously or during a cycle of 1 to 5 minutes with a pressure between 0.5 and 10.0 megapascals.
  • the panel is then allowed to cool (14) and harden.
  • the compounds present in the resins together with the high pressures and / or temperatures required on the line, and particularly during baking / defibration, drying and hot pressing, provide a significant yellow component to the color of the product. panel (Nicewicz and Kowaluk, 2015). This explains why mass-tinted white has never been marketed until now.
  • the present invention seeks to provide a solution to several industrial problems relating to fiber panels and OSB, MDF, LDF, HDF wood particles and other lignocellulosic composites.
  • a first aspect of the invention relates to an adhesive composition for agglomerating fibers or wood particles to form a clear panel, comprising at least one natural glue at low temperature.
  • a natural low-temperature glue is a polymer (or resin) or a mixture of polymers of natural origin, the curing temperature of which is less than 175 ° C, preferably a curing temperature of between 80 and 150 ° C, of more preferably between 90 and 140 ° C.
  • the composition of the invention is a powder.
  • composition of the invention also comprises at least one peroxide.
  • the peroxide preferably represents from 0.1 to 10% by weight of the composition, preferably from 0.5 to 5% and more preferably from 1 to 4% by weight of the composition and makes it possible to confer two properties on the composition. :
  • This catalysis makes it possible to reduce the pressing temperature below the 175 ° C. usually used, and at the same time to limit yellowing of the fibers.
  • the invention also makes it possible, by limiting the pressing temperature:
  • the polymers of natural origin can be of animal or plant origin. These are, for example, glues based on animal proteins (milk, feathers, fish, etc.) or vegetables (soya, corn, rapeseed, wheat, etc.), native or modified cellulose, native or modified starch. , or their mixture (grains, cake, and other agro-industrial by-products, etc.).
  • composition of the invention may also comprise other glues (or crosslinkers) or additives such as, for example, pigments, dyes, flame retardants, water repellents, plasticizers, absorbing and anti-UV agents, etc.
  • glues or crosslinkers
  • additives such as, for example, pigments, dyes, flame retardants, water repellents, plasticizers, absorbing and anti-UV agents, etc.
  • all the adhesives of the composition of the invention have a curing temperature of less than 175 ° C, preferably a curing temperature of between 80 and 150 ° C, more preferably between 90 and 140 ° C.
  • a peroxide denotes a chemical compound containing a functional group of the general formula R-O-O-R '.
  • peroxides which can be used in the invention are hydrogen peroxide, sodium peroxide, calcium peroxide, magnesium peroxide, sodium percarbonate, dialkyl peroxides, diacyl peroxides such as sodium peroxide. benzoyl or peracetals such as TMC and other organic peroxides.
  • the invention in a second aspect, relates to a clear panel of fibers or agglomerated wood particles, characterized in the L * a * b * CIE 1976 color space by a lightness value L greater than 70, preferably greater than 75, more preferably greater than 80.
  • the values of a * and b * are each between -20 and +20, preferably between -10 and +10, more preferably between -5 and +5.
  • the invention consists in adding all or part of the glues, peroxides, additives, pigments, bleaching agents, etc., in the form of a solid powder dispersed and distributed by suitable equipment.
  • the invention therefore also relates to a method of manufacturing panels made of fibers or wood particles according to which: the composition of the invention is added to the fibers or particles at one or more places of the production line of the panels situated from the drying phase fibers or wood particles and up to the formation of the mattress.
  • the composition preferably in powder form, is mixed with the fibers or wood particles during a turbulent phase, during a process similar to that described with reference to FIG. 1, with the difference that the addition of glues or adhesive substances is done between steps 10 and 11 instead of being done in step 8.
  • the fibers or wood particles contain between 7% and 15% moisture when they are mixed with the adhesive composition of the invention, preferably between 8 and 14%, more preferably between 9 and 13% d 'humidity. If the fibers or particles are too wet, the steam released during the pressing of the panel, in particular, risks degrading the structure of the panel. If the humidity is too low, the composition will not adhere to the fibers or wood particles. According to the method of the invention, after the addition of the adhesive composition, the steps of pressing the mattress formed are carried out at a temperature below 175 ° C.
  • This low temperature is made possible by the use of natural glues with low curing temperature. This significantly reduces the energy consumption of the clear panel manufacturing process and limits yellowing of wood fibers or particles.
  • the incorporation of the adhesive composition according to the invention, in the form of a solid powder, is carried out for a proportion of 2 to 50% (w / w) of fibers or dry particles, and preferably of 5 to 20%.
  • the invention makes it possible to reduce the amount of water added to the flow of fiber after defibration, which makes it possible to reduce the amount of heat required for drying, as a corollary, the invention makes it possible to reduce the temperature of the drying gases for an equivalent fiber flow rate, the reduction is 5 to 60 ° C, and preferably 5 to 20 ° C.
  • the use of glue at low curing temperature makes it possible to reduce the pressing temperature to temperatures of the order of 100 to 175 ° C, and preferably from 105 to 145 ° C. This temperature reduction reduces on the one hand the emission of volatile organic compounds, and on the other hand, reduces the yellowing of the formed panels allowing the production of panels of brilliant colors or white in the mass.
  • FIG. 1 illustrates a process according to the prior art
  • FIG. 2 illustrates the method according to the invention
  • FIG. 3 illustrates an injection system for the composition according to the invention in the form of powders
  • Figure 4 illustrates a variant of the position of injection of the adhesive composition in the process of the invention
  • Figure 5 illustrates another variant of the position of injection of the adhesive composition in the process of the invention.
  • the process for forming a panel of fibers or of wood particles according to the invention uses the same steps as those described with reference to FIG. 1.
  • the sizing (step 9) is not required. however no longer takes place between defibration 8 and drying 10. Instead, a step 16 of adding the composition comprising glues and additives, here in powder form, is inserted between step 10 of drying the fibers and step 11 mattress formation.
  • the powder composition is added in the form of a cloud at the level of the cycloning of the fibers or particles.
  • a cloud of powders mixes with a cloud of fibers or particles under very turbulent conditions to optimize homogenization.
  • the addition of the powder composition can be done using equipment 16 which integrates a powder storage system 21, a powder transport and metering system 22, and finally a powder blowing system 23 to incorporate them into the flow of fibers or particles suspended in the air in the production line.
  • This equipment 16 can be incorporated on a production line just after the drying step as illustrated in FIG. 2, at the step of forming the mattress as illustrated in FIG. 4, or, and preferably, at the outlet of the mattresses. fibers of the last cyclone of the drying as illustrated in figure 5.
  • the invention allows, when the composition is in the form of powders, to integrate into the glue polymers, natural or not, solid pigments and / or other additives, and overcomes the limit posed by the viscosity too high for the adhesive. addition in liquid form to the blowline or to the formation of the mattress (as proposed in patent EP2213431B1).
  • Wood fibers from a shredder were mixed in a rotating drum with several solid powder compositions comprising a natural glue and optionally additives, before forming a mattress, then hot pressed. 40X40 cm panels with a thickness of 9 mm were formed, then tested after 48 h.
  • Composition of the mattress (% W / W, as a percentage of the weight of dry matter on the weight of dry fiber)
  • Composition of the mattress (% W / W, as a percentage of the weight of dry matter on the weight of dry fiber):
  • Composition of the mattress (% W / W, as a percentage of the weight of dry matter on the weight of dry fiber)
  • Composition of the mattress (% W / W, as a percentage of the weight of dry matter on the weight of dry fiber)
  • Soy protein glue 15%
  • Composition of the mattress (% W / W, as a percentage of the weight of dry matter on the weight of dry fiber):
  • Composition of the mattress (% W / W, as a percentage of the weight of dry matter on the weight of dry fiber):
  • Titanium dioxide 4%
  • Zinc dioxide 4%
  • Composition of the mattress (% W / W, as a percentage of the weight of dry matter on the weight of dry fiber):
  • Zinc dioxide 18%
  • Composition of the mattress (% W / W, as a percentage of the weight of dry matter on the weight of dry fiber):
  • the invention consists in adding all or part of the glues, additives, pigments, bleaching agents, etc., preferably in the form of a solid powder dispersed and distributed by suitable equipment on a production line of the same. step of drying to that of the formation of the mat, and preferably at the exit of the fibers from the last cyclone of the drying.
  • the equipment integrates a powder storage system, a powder transport and dosing system, and finally a powder blowing system to incorporate them into the flow of fiber suspended in the air.
  • the invention makes it possible to reduce the temperature of the drying gases for an equivalent fiber flow rate, the reduction is from 5 to 60 ° C., and preferably from 5 to 20 ° C.
  • the use of glue at low curing temperature makes it possible to reduce the temperature of the press to temperatures of the order of 100 to 175 ° C, and preferably from 105 to 145 ° C.
  • the above combined characteristics allow, on the one hand, the production of panels of brilliant colors or white in the mass.

Abstract

L'invention concerne une composition adhésive pour agglomérer des fibres ou des particules de bois pour former un panneau clair, comprenant au moins une colle naturelle dont la température de durcissement est inférieure à 175 °C. L'invention concerne également le procédé de mise en œuvre de cette composition adhésive pour fabriquer des panneaux de fibres ou de particules de couleur claire.

Description

Composition adhésive et procédé pour la fabrication de panneaux de fibres ou de particules éco-performants et de couleur brillante ou blanche.
L'invention s'inscrit dans le domaine de la fabrication de panneaux de fibres ou de particules de bois, type panneau MDF, ayant une couleur claire voire blanche dans la masse.
L'introduction en 1956 du procédé «sec» de fabrication de panneaux de fibre a permis d'augmenter la vitesse de production, mais aussi de réduire le volume d'eau usée à traiter (Williams, 1995).
De nos jours, une ligne de production de panneaux de fibres se compose typiquement de 14 étapes successives reprises sur la figure 1 annexée :
1. Le stockage (1) des grumes de bois : les grumes peuvent être stockées à l'air libre ou ensilées et arrosées.
2. L'écorçage (2) des grumes de bois : l'écorce est enlevée par une écorceuse à tambour ou à rotor.
3. Le déchiquetage (3) en plaquettes : les grumes écorcées sont coupées en plaquettes de 5 à 25 mm d'épaisseur.
4. Le stockage (4) des plaquettes : les plaquettes sont stockées en silo.
5. Le nettoyage (5) des plaquettes : les plaquettes sont triées afin d'éliminer les tailles inférieures à 2 mm et supérieures à 50 mm. Ensuite, elles sont lavées à l'eau, éventuellement chaude.
6. Le préchauffage (6) des plaquettes : le préchauffage à 50- 60°C est une étape optionnelle dont l'objectif est d'assouplir les plaquettes pour faciliter le travail de la vis-sans-fin qui alimente le cuiseur. L'ajout de réactifs chimiques oxydants ou réducteurs peut être réalisé afin de réduire la consommation d'énergie du défibreur, de modifier les propriétés des fibres, dont la couleur et la blancheur de celle-ci par des agents réducteurs, comme des sulfites et/ou des agents oxydants comme des peroxides... (Kibblewhite et al, 1980 ; Allison, 1980 ; Pynnonen et al., 2004).
7. La cuisson (7) des plaquettes : les plaquettes sont traitées de 3 à 7 minutes dans un cuiseur sous pression de 6 à 10 bars de vapeur saturée à des températures de 175 à 195°C. Les paramètres de l'étape de cuisson ont un impact important sur la couleur finale des fibres.
8. Le défibrage (8) : les plaquettes cuites alimentent un défibreur sous une pression de 8 à 10 bars de vapeur saturée. Une valve réglable ajuste la pression et le débit de fibre à la sortie.
9. L'encollage (9) dans la blowline : les fibres et la vapeur saturée traversent une tuyauterie de 80 à 120 mm de diamètre en direction du séchoir. La vitesse des fibres de l'ordre de 100 m/s et les fortes turbulences permettent de disperser les paquets de fibres. La résine, généralement une colle urée-formaldéhyde (UF) et les additifs (hydrofuges, ignifuges, colorants, catalyseurs, etc... ) sont injectés en solutions aqueuses et sous pression dans la blowline. Une limite importante pour les solutions à injecter est la viscosité du liquide, généralement inférieure à 150 centipoises. En général, la matière sèche présente dans la solution est d'au moins 50% pour limiter l'apport d'eau.
10. Le séchage (10) : dans un premier temps, les fibres traversent un séchoir flash d'un diamètre de 1 à 3 m, d'une longueur parfois supérieure à 100 m à une vitesse d'environ 30 m/s et une température supérieure à 200°C. Après un cyclonage, les fibres sont exposées à une température inférieure à 100°C, favorable à la polymérisation de la résine. Un second cyclonage permet de diriger les fibres contenant 8 à 12% d'humidité vers la formeuse. 11. La formation (11) du matelas : les fibres sèches passent au travers d'un tamis afin d'éliminer les agrégats et forment un matelas homogène sur un tapis roulant dont la vitesse permettra de fixer l'épaisseur et la densité finale du panneau. La société Dieffenbacher Gmbh a obtenu un brevet portant sur de la colle et des additifs par aspersion, juste avant la formation du matelas afin de réduire le besoin d'énergie pour le séchage, mais aussi pour éviter le pré-durcissement de la colle intervenant durant le séchage (EP2213431B1).
12.Le pré-pressage (12) : le matelas formé subit un pré pressage afin de réduire la quantité d'air entre les fibres et d'éviter la dislocation du matelas de fibre lors du pressage à chaud.
13. Le pressage à chaud (13) : le matelas est pressé à chaud entre 175 et 190°C en continu ou durant un cycle de 1 à 5 minutes avec une pression entre 0,5 et 10,0 mégapascals.
14. Le panneau est ensuite laissé à refroidir (14) et à durcir.
15. Finition (15) : le panneau est finalement poncé, découpé, et éventuellement orné (revêtement mélaminé, etc...).
Bien que le bois constitue intrinsèquement une source d'émission de composés organiques volatiles, il est indéniable que l'utilisation des résines, et les monomères volatiles qu'elles contiennent, pose un grave problème environnemental, mais surtout de santé humaine. C'est pourquoi, les résines sans formaldéhyde ajouté, comme celles à base de phénols, de méthanodiphényl diisocyanate, de polyéthylène polyamines, etc... , sont également problématiques. De plus, les températures élevées auxquelles sont soumises ces résines durant le procédé de production classique augment la pression de vapeur de ces produits hautement réactifs. Enfin, le pressage à chaud induit l'entrainement d'autres composés chimiques par la vapeur d'eau (Wang et al, 2003).
Plus récemment, outre la toxicité, l'intérêt c'est porté sur l'entièreté du cycle de vie des productions industrielles. Les résines actuelles sont toutes issues de la pétrochimie et répondent difficilement aux attentes de durabilité et d'économie circulaire recherchées par notre société (Netravali et Pastore, 2015). Des tentatives pour utiliser des résines à base d'algues en solution aqueuse (US 2019/0367787) ou à base de protéines végétales (US2004/0062920) dans la formation de panneaux de fibres de bois n'ont pour l'instant pas permis d'aboutir à un procédé industriel fiable ou rentable.
Durant les années 1990, des panneaux de MDF teintés dans la masse ont été mis au point et sont maintenant largement utilisés dans les domaines de l'ameublement, des jeux d'enfants, de la décoration, de l'agencement et de la construction.
Afin d'obtenir des couleurs plus brillantes et en vue de développer un panneau blanc dans la masse, la décoloration des fibres par voie chimique, l'ajout de pigment blanc et d'agents azurants ont été envisagés et brevetés (BASF, EP1817145B1). Pourtant, la gamme de couleur qui a pu être développée reste limitée : gris clair, vanille, bleu clair...
En effet, les composés présents dans les résines, conjointement aux pressions et/ou températures élevées nécessaires sur la ligne, et particulièrement lors de la cuisson/défibrage, du séchage et de la pression à chaud, apportent une composante jaune importante à la couleur du panneau (Nicewicz et Kowaluk, 2015). Ceci explique pourquoi le blanc teinté dans la masse n'a jamais été mis sur le marché jusqu'à présent.
La présente invention cherche à apporter une solution à plusieurs problèmes industriels concernant les panneaux de fibres et de particules de bois de type OSB, MDF, LDF, HDF et autres composites lignocellulosiques.
Solution de 1 'invention
Un premier aspect de l'invention est relatif à une composition adhésive pour agglomérer des fibres ou des particules de bois pour former un panneau clair, comprenant au moins une colle naturelle à basse température.
Une colle naturelle à basse température est un polymère (ou résine) ou un mélange de polymères d'origine naturelle, dont la température de durcissement est inférieure à 175 °C, de préférence une température de durcissement comprise entre 80 et 150 °C, de préférence encore comprise entre 90 et 140 °C.
De préférence, la composition de l'invention est une poudre.
La composition de l'invention comprend également au moins un peroxyde.
Le peroxyde représente de préférence de 0,1 à 10% en masse de la composition, de préférence de 0,5 à 5% et de préférence encore de 1 à 4% en masse de la composition et permet de conférer à la composition deux propriétés :
- un effet blanchissant des fibres du bois, et
- une catalyse de l'agglomération des fibres grâce à la formation de radicaux libres.
Cette catalyse permet de réduire la température de pressage sous les 175 °C habituellement utilisés, et du même coup de limiter le jaunissement des fibres.
L'invention permet en outre, en limitant la température de pressage :
- de réduire la consommation énergétique lors de la production de panneau, - de réduire l'émission de composés organiques volatiles,
- d'augmenter la brillance des panneaux et d'obtenir des couleurs éclatantes ou un blanc dans la masse, et
- d'augmenter la durabilité du produit.
Les polymères d'origine naturelle peuvent être d'origine animale ou d'origine végétale. Ce sont par exemple des colles à base de protéines animales (lait, plume, poisson...) ou végétales (soja, maïs, colza, blé...), de la cellulose native ou modifiée, de l'amidon natif ou modifié, ou leur mélange (drêches, tourteau, et autres sous-produits agro-industriels...).
La composition de l'invention peut en outre comprendre d'autres colles (ou crosslinkers) ou des additifs comme par exemple des pigments, des colorants, des agents ignifuge, agents hydrofuge, agents plastifiants, agents absorbants et anti UV...
De préférence, toutes les colles de la composition de l'invention ont une température de durcissement inférieure à 175 °C, de préférence une température de durcissement comprise entre 80 et 150 °C, de préférence encore comprise entre 90 et 140 °C.
Un peroxyde désigne un composé chimique contenant un groupe fonctionnel de formule générale R-O-O-R'.
Par exemple, des peroxydes utilisables dans l'invention sont le peroxyde d'hydrogène, le peroxyde de sodium, le peroxyde de calcium, le peroxyde de magnésium, le percarbonate de sodium, les peroxydes de dialkyle, les peroxydes de diacyle tels le peroxyde de benzoyle ou les peracétals tels que le TMC et autres peroxydes organiques.
Dans un second aspect, l'invention est relative à un panneau clair de fibres ou particules de bois agglomérées, caractérisé dans l'espace chromatique L*a*b* CIE 1976 par une valeur de clarté L supérieure à 70, de préférence supérieure à 75, de préférence encore supérieur à 80.
De préférence, les valeurs de a* et b* sont chacune comprises entre -20 et +20, de préférence entre -10 et +10, de préférence encore entre -5 et +5.
L'invention consiste à ajouter tout ou partie des colles, peroxydes, additifs, pigments, agents blanchissants, etc..., sous forme d'une poudre solide dispersée et distribuée par un équipement adapté. L'invention concerne donc également un procédé de fabrication de panneaux en fibres ou particules de bois selon laquelle : la composition de l'invention est ajoutée aux fibres ou particules en un ou plusieurs endroits de la ligne de fabrication des panneaux situés à partir du séchage des fibres ou particules de bois et jusqu'à la formation du matelas.
Ainsi, la composition, de préférence en poudre, est mélangée aux fibres ou particules de bois lors d'une phase turbulente, au cours d'un procédé similaire à celui décrit en référence à la figure 1, à la différence que l'ajout des colles ou substances adhésives se fait entre les étapes 10 et 11 au lieu de se faire à l'étape 8.
De préférence, les fibres ou particules de bois contiennent entre 7% et 15% d'humidité lorsqu'elles sont mélangées à la composition adhésive de l'invention, de préférence entre 8 et 14%, de préférence encore entre 9 et 13% d'humidité. Si les fibres ou particules sont trop humides, la vapeur dégagée lors du pressage du panneau notamment risque de dégrader la structure du panneau. Si l'humidité est trop faible, la composition n'adhérera pas aux fibres ou particules de bois. Selon la méthode de l'invention, après l'ajout de la composition adhésive, les étapes de pressage du matelas formé sont réalisées à une température inférieure à 175 °C.
Cette faible température est permise par l'utilisation de colles naturelles à basse température de durcissement. Cela réduit sensiblement la consommation énergétique du procédé de fabrication des panneaux clairs et limite le jaunissement des fibres ou particules de bois.
L'incorporation de la composition adhésive selon l'invention, sous forme de poudre solide est réalisée pour une proportion de 2 à 50% (w/w) de fibres ou particules sèches, et préférentiellement de 5 à 20%.
L'invention permet de réduire la quantité d'eau ajoutée au flux de fibre après le défibrage, ce qui permet de réduire la quantité de chaleur nécessaire pour le séchage, en corolaire, l'invention permet de réduire la température des gaz de séchage pour un débit de fibre équivalent, la réduction est de 5 à 60°C, et préférentiellement de 5 à 20°c.
L'utilisation de colle à basse température de durcissement permet de réduire la température de pressage à des températures de l'ordre de 100 à 175°C, et préférentiellement de 105 à 145°C. Cette réduction de température réduit d'une part l'émission de composés organiques volatiles, et d'autre part, réduit le jaunissement des panneaux formés autorisant la production de panneaux de couleurs brillantes ou blancs dans la masse.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ci-dessous ainsi que des dessins sur lesquels : la figure 1 illustre un procédé selon l'art antérieur ; la figure 2 illustre le procédé selon l'invention ; la figure 3 illustre un système d'injection de la composition selon l'invention sous forme de poudres ; la figure 4 illustre une variante de la position d'injection de la composition adhésive dans le procédé de l'invention, et la figure 5 illustre une autre variante de la position d'injection de la composition adhésive dans le procédé de 1'invention .
En référence à la figure 2, le procédé de formation d'un panneau de fibres ou de particules de bois selon l'invention reprend les mêmes étapes que celles décrites en référence à la figure 1. L'encollage (étape 9) n'a cependant plus lieu entre le défibrage 8 et le séchage 10. A la place, une étape 16 d'addition de la composition comprenant des colles et additifs, ici en poudre, est insérée entre l'étape 10 de séchage des fibres et l'étape 11 de formation du matelas. La composition en poudre est ajoutée sous forme de nuage au niveau du cyclonage des fibres ou particules. Ainsi, un nuage de poudres se mélange à un nuage de fibres ou particules dans des conditions très turbulentes pour optimiser l'homogénéisation.
En référence à la figure 2, l'addition de la composition en poudre peut se faire à l'aide d'un équipement 16 qui intègre un système de stockage des poudres 21, un système de transport et de dosage des poudres 22, et enfin un système de soufflage des poudres 23 pour les incorporer au flux de fibres ou particules en suspension dans l'air dans la ligne de production.
Cet équipement 16 peut être incorporé sur une ligne de production juste après l'étape du séchage comme illustré sur la figure 2, à l'étape de la formation du matelas comme illustré sur la figure 4, ou, et préférentiellement, à la sortie des fibres du dernier cyclone du séchage comme illustré sur la figure 5. L'invention permet, lorsque la composition est sous forme de poudres, d'intégrer à la colle des polymères, naturels ou non, des pigments solides et/ou d'autres additifs, et surmonte la limite posée par la viscosité trop importante pour l'ajout sous forme liquide à la blowline ou à la formation du matelas (comme proposé dans le brevet EP2213431B1).
Exemples
Des fibres de bois provenant d'une défibreuse ont été mélangées dans un tambour rotatif à plusieurs compositions de poudre solide comprenant une colle naturelle et éventuellement des additifs, avant de former un matelas, ensuite pressé à chaud. Des panneaux de 40X40 cm d'une épaisseur de 9 mm ont été formés, puis testés après 48 h.
Exemple 1 :
Composition du matelas (%W/W, en pourcent de poids de matière sèche sur le poids de fibre sèche)
Colle Protéines de lait : 8%
Cross-linker CA1130 - Solenis : 4,4%
Pigments : dioxide de titane : 4,2%
Humidité des fibres : 10,2%
Cycle de pressage :
Température des plateaux : 140°C.
Pression maximale/temps de pressage max. : 9,5 MPa/46 secondes.
Temps pour atteindre 100°C au cœur du panneau : 2 min 26 sec. Tests sur le panneau fini :
Densité (kg/m3) : 942 ± 23
Flexion (N/mm2) : 34 ± 3,3
Humidité-24h (%) : 7,79 ± 0,34 Exemple 2 :
Composition du matelas (%W/W, en pourcent de poids de matière sèche sur le poids de fibre sèche) :
Colle Protéines de lait : 8%
Cross-linker CA1130 - Solenis : 4,4%
Humidité des fibres : 10,4%
Cycle de pressage :
Durée du pressage : 6 min 26 sec.
Température des plateaux : 150°C.
Pression maximale/temps de pressage max. : 9,lMPa/106 secondes.
Temps pour atteindre 100°C au cœur du panneau : 2 min 40 sec. Tests sur le panneau fini :
Densité (kg/m3) : 870 ± 27
Flexion (N/mm2) : 35 ± 5,1
Humidité-24h (%) : 8,02 ± 0,56
Exemple 3 :
Composition du matelas (%W/W, en pourcent de poids de matière sèche sur le poids de fibre sèche)
Colle Protéines de lait : 15%
Catalyseur percarbonate de sodium : 0,4%
Humidité des fibres : 10,1%
Cycle de pressage :
Durée du pressage : 6 min 5 sec.
Température des plateaux : 120°C.
Pression maximale/temps de pressage max. : 7,1 MPa/45 sec.
Temps pour atteindre 100°C au cœur du panneau : 2 min 07 sec. Tests sur le panneau fini :
Densité (kg/m3) : 833 ± 14
Flexion (N/mm2) : 32 ± 2,8
Humidité-24h (%): 7,16 ± 0,26 Exemple 4 :
Composition du matelas (%W/W, en pourcent de poids de matière sèche sur le poids de fibre sèche)
Colle Protéines de soja : 15%
Catalyseur percarbonate de sodium 0,6%
Huile de lin: 2%
Humidité des fibres : 9,3%
Cycle de pressage :
Durée du pressage : 7 min 30 sec.
Température des plateaux : 105°C.
Pression maximale/temps de pressage max. : 7,2 MPa/75 sec.
Temps pour atteindre 100°C au cœur du panneau : 3 min 25 sec. Tests sur le panneau fini :
Densité (kg/m3) : 1002 ± 33
Elasticité (N/mm2) : 3076 ± 56
Humidité-24h (%) : 7,89 ± 0,44
Gonflement-24h (%) : 10,88 ± 0,24
Couleur CIELAB : L*=75; a*=2,6; b*=7,5
Exemple 5 :
Composition du matelas (%W/W, en pourcent de poids de matière sèche sur le poids de fibre sèche) :
Colle Protéines de lait : 19%
Humidité des fibres : 10,2%
Cycle de pressage :
Durée du pressage : 6 min 55 sec.
Température des plateaux : 115°C
Pression maximale/temps de pressage max. : ll,9MPa/48 sec.
Temps pour atteindre 100°C au cœur du panneau : 2 min 22 sec. Tests sur le panneau fini :
Densité (kg/m3) : 1097 ± 71
Elasticité (N/mm2) : 3220± 846
Humidité-24h (%) : 10,44 ± 5,56 Exemple 6 :
Composition du matelas (%W/W, en pourcent de poids de matière sèche sur le poids de fibre sèche) :
Peroxyde de sodium : 0,6%
Peroxyde de calcium : 1,6%
Dioxyde de titane : 4%
Dioxyde de zinc : 4%
Colle caséine : 7%
Humidité des fibres : 13%
Cycle de pressage :
Durée du pressage : 2 min 38 sec.
Température des plateaux : 115°C.
Pression maximale/temps de pressage max. : ll,9MPa/48 sec.
Mesure de la couleur sur le panneau fini :
L : 81,85 a : -2,64 b : 2,07
Exemple 7 :
Composition du matelas (%W/W, en pourcent de poids de matière sèche sur le poids de fibre sèche) :
Peroxyde de sodium : 2,3%
Amidon de pomme-de-terre : 7,2%
Méthyle cellulose : 12%
Dioxyde de zinc : 18%
Humidité des fibres : 13%
Cycle de pressage
Durée du pressage : 2 min 38 sec.
Température des plateaux : 105°C.
Pression maximale/temps de pressage max. : ll,9MPa/48 sec. Mesure de la couleur sur le panneau fini :
L : 70,05 a : -1,88 b : 5,48
Exemple 8 :
Composition du matelas (%W/W, en pourcent de poids de matière sèche sur le poids de fibre sèche) :
Peroxyde de sodium : 2,3%
Amidon de pomme-de-terre : 7,2%
Dioxyde de zinc : 22%
Humidité des fibres : 13%
Cycle de pressage :
Durée du pressage : 1 min 05 sec.
Température des plateaux : 105°C.
Pression maximale/temps de pressage max. : ll,9MPa/48 sec.
Mesure de la couleur sur le panneau fini :
L : 75,6 a : -1,29 b : 1,52
En résumé, l'invention consiste à ajouter tout ou partie des colles, additifs, pigments, agents blanchissants, etc..., de préférence sous forme d'une poudre solide dispersée et distribuée par un équipement adapté sur une ligne de production de l'étape du séchage à celle de la formation du matelas, et préférentiellement à la sortie des fibres du dernier cyclone du séchage. L'équipement intègre un système de stockage des poudres, un système de transport et de dosage des poudres, et enfin un système de soufflage des poudres pour les incorporer au flux de fibre en suspension dans l'air.
L'invention permet de réduire la température des gaz de séchage pour un débit de fibre équivalent, la réduction est de 5 à 60°C, et préférentiellement de 5 à 20°c. L'utilisation de colle à basse température de durcissement permet de réduire la température de la presse à des températures de l'ordre de 100 à 175°C, et préférentiellement de 105 à 145°C. Les caractéristiques précédentes cumulées permettent d'une part, la production de panneaux de couleurs brillantes ou blancs dans la masse.
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Kibblewhite, R.P. Brookes, Diane and Allison, R.W. Effect of ozone on the fibre characteristics of thermomechanical pulp. Tappi. 63(4):133 (1980).
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Claims

Revendications
1. Composition adhésive pour agglomérer des fibres ou des particules de bois pour former un panneau clair, comprenant au moins une colle naturelle dont la température de durcissement est inférieure à 175 °C.
2. Composition selon la revendication 1, sous forme de poudre.
3. Composition selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant au moins un peroxyde.
4. Composition selon la revendication 3, dans laquelle le peroxyde représente entre 0,1 et 10% en masse, de préférence de 0,5 à 5% et de préférence encore de 1 à 4% en masse de la composition.
5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle la température de durcissement de la colle naturelle est comprise entre 80 et 150 °C, de préférence encore comprise entre 90 et 140 °C.
6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la colle naturelle est à base de polymères naturels.
7. Panneau de fibres ou particules de bois agglomérées, caractérisé dans l'espace chromatique L*a*b* CIE 1976 par une valeur de clarté L supérieure à 70.
8. Panneau selon la revendication 7, dont les valeurs de a* et b* dans l'espace chromatique L*a*b* CIE 1976 sont chacune comprises entre -20 et +20, de préférence entre -10 et +10.
9.Panneau selon l'une des revendications 7 et 8, comprenant 2 à 50% en masse de la composition adhésive selon l'une des revendications 1 à 5 par rapport à la masse de fibres ou particules sèches, et préférentiellement de 5 à 20% en masse.
10. Procédé de fabrication de panneaux en fibres ou particules de bois selon laquelle :
- la composition selon l'une des revendications 1 à 6 est ajoutée aux fibres ou particules en un ou plusieurs endroits de la ligne de fabrication des panneaux situé(s) à partir du séchage des fibres ou particules de bois et jusqu'à la formation du matelas.
11. Procédé selon la revendication 10, selon lequel les fibres ou particules de bois contiennent entre 7% et 15% d'humidité lorsqu'elles sont mélangées à la composition adhésive.
12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, selon lequel les étapes de pressage du matelas formé sont réalisées à une température inférieure à 175 °C.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, selon lequel la composition est ajoutée à la sortie des fibres ou particules du dernier cyclone du séchage.
14. Procédé selon n'importe laquelle des revendications
10 à 13, dans lequel on utilise un équipement (16) intégrant un système de stockage (21) des poudres, un système (22) de transport et de dosage des poudres, et enfin un système de soufflage (23) des poudres pour les incorporer au flux (24) de fibres ou particules en suspension dans l'air.
15.Procédé selon n'importe laquelle des revendications 10 à 14, dans lequel l'incorporation de la composition adhésive en poudre est réalisée dans une proportion de 2 à 50% (w/w) de fibre sèche.
16.Procédé selon l'une des revendications 10 à 15 dans lequel la colle utilisée est une colle à base d'un ou plusieurs polymères naturels, d'origine animale ou d'origine végétale comme par exemple des protéines animales ou végétales, de la cellulose native ou modifiée, de l'amidon natif ou modifié, ou leur mélange.
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