Brevet FR2200113A1 — publié le 19740419

Par encollage d'éléments de bois fragmentés, on peut obtenir des matériaux de bois amélioré, par exemple des panneaux de particules, des panneaux lattes et du contreplaqu. Des matériaux semblables sont fabriqués à partir d'autres éléments végétaux lignifiants, tels que les déchets de lin, les coques de grains, entre autres. Comme colle à bois pour l'encollage de ces matériaux, on utilise en premier lieu des condensats urée-formol. Les quantités de colle nécessaires varient suivant la nature du matériau brut à encoller. Dans tous les cas, les condensats urée-formol seront présents sous forme de solutions aqueuses colloidales que l'on applique sur les éléments de bois et que l'on comprime ensuite avec ces derniers sous l'action de pression et de chaleur, ce qui provoque leur durcissement. Un durcissement convenable qui s'effectue au contact de catalyseurs, appelés le plus souvent durcisseurs, exige la présence d'une certaine quantité d'eau. Normalement, on réussit à maintenir la quantité d'eau requise, d'une part en réglant de façon adéquate la concentration de liant dans le bain de colle aqueux et, d'autre part, en maintenant un certain taux d'humidité du bois. Le réglage d'un certain taux d'humidité du bois et d'une certaine teneur en eau des solutions de liants aqueuses pose cependant souvent des problèmes, soit que les éléments de bois à encoller présentent des taux d'humiditité tres élevés, soit que leur caractère spécial exige l'emploi de fortes quantités de colle. Ceci est tout particulièrement le cas pour les déchets de bois très finement divisés, tels qu'ils s'obtiennent lors du défibrage du bois pour la préparation de la pâte à papier de bois. Il s'agit d'éléments de bois à fibres courtes pour desquels il n'y pratiquement pas d'emploi de sorte qu'ils sont généralement jetés ou brulés. On a essayé d'utiliser ces déchets de la pite de bois pour la fabrication de panneaux de particules où une certaine proportion d'éléments finement divisés est désirable. Il s'est toutefois avéré que la forte humidité résiduelle de. ces rébuts, ainsi que les besoins en colle extrmement élevés s'opposent à leur emploi pour des panneaux de particules. Dans cet ordre d'idées, il y a lieu de faire quelques remarques préliminaires : l'eau, présente lors du durcissement des panneaux de particules dans les presses, est en partie absorbée par le bois, en partie elle est emmagasinée sous forme de vapeur dans les cavités du matériau d'où elle s'échappe peu à peu, une fois le processus de durcissement terminé. Si toutefois la quantité d'eau est trop élevée, le condensat urée-formaldéhyde nécessaire pour l'encollage peut, le cas échéant, tre dilué à un degré tel qu'il précipite de la solution de résine en perdant ainsi ses propriétés adhésives. D'autre part, il peut s'accumuler dans le bois amé- lioré, pendant le pressage a chaud, de la vapeur d'eau surchauffée en quantité telle, que, lors de l'ouverture de la presse et de la détente, cette vapeur se fraye de force un chemin à travers le bois amélioré en détruisant ce dernier. Ce phénomène est désigné dans le langage technique sous le nom d'éclatement. Avec les résines d'urée, il n'est malheureusement pas possible, contrairement à ce qui est le cas pour les résines phénolques également utilisées comme colles à bois, d'éliminer par un séchage intermédiaire l'excès d'eau contenu dans les éléments de bois après l'encollage, étant donné que la résine perdrait alors ses propriétés adhésives. Le procédé conforme à l'invention permet de sécher préalablement, avant leur mise sous presse, les éléments de bois encollés aux résines d'urée en les faisant séjourner pendant un temps assez long à température ambiante ou à une température modérément élevée, et d'abaisser ainsi la teneur en eau du matériau à comprimer à un degré tel que l'encollage peut tre effectué sans perturbations à des températures élevées. On a trouvé en effet qu'il est possible de fabriquer du bois amélioré à partir de liants aqueux à base d'aminoplastes et à partir d'éléments de bois exigeant, pour l'encollage, des quantités de liant telles que l'eau qui leur est apportée avec le liant doit tre retirée, au moins en partie, avant le durcissement, en ajoutant aux liants aqueux à base d'aminoplastes, avant leur application sur les éléments de bois ou en mme temps, 0,5 à 7 d'une polymthylëne-diamine et en séchant les éléments de bois additionnés du liant avant de procéder au durcissement. Comme polyméthylène-diamine dans le sens de l'invention, on entend, notamment, l'hexaméthylène-diamine, ainsi que la pentaméthylène-diamine et la tétramëthylène-diamine, produits bon marché du fait qu'ils sont fabriqués à grande échelle industrielle. Le procédé convient parfaitement bien pour le travail de dé- chets finement divisés, tels qu'ils s'obtiennent comme sous-produits lors de la préparation de la pâte à papier. De façon particulière ment avantageuse, ces déchets sont utilisés comme couches de recouvrement de panneaux de particules pour lesquelles on se sert normalement de la poussière de ponçage obtenue lors de la fabrication desdits panneaux ; l'emploi de matériaux finement divisés pour la confection de ces couches de recouvrement est devenue une technique importante depuis qu'il est d'usage, par exemple en ébénisterie, de revtir des panneaux de particules de couches décoratives par un processus de pressage supplémentaire. Les condensats urée-formaldéhyde appropriés comme colles à bois sont bien connus ; ils sont préparés, en général, par condensation en solution aqueuse faiblement acide ou faiblement alcaline, avec un rapport moléculaire,-uree/formaldéhyde, compris entre 1/1,4 et 1/2,2, la teneur en liant de la solution colloidale aqueuse é- tant habituellement réglée à 40 à 70% suivant le mode de fabrication et l'usage prévu. Conformément à l'invention, on ajoute à ces condensats uréeformol, ou à leurs solutions aqueuses, avant ou pendant le processus d'encollage, une polyméthylène-diamine en proportion comprise entre 0,5 et 7eO, de préférence entre 1 et 3t, par exemple. De facon particulièrement avantageuse, on utilise, comme polymthylëne- diamine, le résidu obtenu lors de la distillation d'hexamethylene- diamine à grande échelle industrielle, pour l'élaboration de fibres. Les résidus de ce genre, qui s'obtiennent également lors de la production d'autres polyméthylne-diamines, contiennent généralement d'assez fortes proportions de polymthylëne-polyamines, par exemple de diéthylène-triamine et de triéthylène-ttramine lors de la fabrication d'éthylène-diamine ; il est possible que l'effet caractéristique conforme à l'invention est principalement dû à la présence de ces polyméthylène-polyamines. Le procédé selon l'invention convient tout particulièrement pour la fabrication des types de matériaux suivants : -matériaux constitués de copeaux fins ou très fins ou de fibres cellulosiques, d'une teneur normale ou accrue en liants ; -panneaux de particules dont les préformes conformées à froid sont, lors de l'alimentation de la presse, déposées directement sur les panneaux chauds de la presse, sans tôles intermédiai- res ; -matériaux en copeaux de bois constitués d'éléments de bois bruts encollés séparément, dans l'espace ou le temps, par rapport au processus de pressage ; -panneaux multiplex et panneaux de placage constitues de plis de faible épaisseur dont le pressage, dès un taux d'humidité moyen, donne lieu à la formation de bulles de vapeur d'eau. EXEMPLE 1 Pour fabriquer une pièce moulée en copeaux de bois d'une densité moyenne de 0,8, on utilise des copeaux d'une taille variant entre 0,5 et 3,0 mm. Pour obtenir la qualité désirée, on a besoin de 15 de colle de résine, rapportés aux copeaux parfaitement secs. Cette quantité de résine doit 6tre appliquée dans une encolleuse de type courant, dans laquelle le liant est injecté à travers des buses à air comprimé. Le bain de liant se compose de : 100 parties en poids de colle de résine d'urée à 66,50 5 parties en poids d'émulsion de paraffine à 50% 17 parties en poids d'eau 10 parties en poids de solution de chlorure d'ammonium a 10t 1 partie en poids d'hexaméthylène-diamine La teneur en résine du bain s'élève à 505 et la teneur en mabières sèches à 52, 7 %. Avec le liant, on fournit aux copeaux environ 13,5 % d'eau, le taux d'humidité des copeaux, avant l'encollage, s'élevant à 4%. Pour éviter une formation de bulles de vapeur lors du pressage à chaud, le taux d'humidité du matériau doit tre réglé à 9-10 $. On y parvient par un séchage à 70 C pendant environ 15 minutes. Un liant non additionné d'hexamethylene-diamine se condenserait au cours de cette opération. Un encollage des copeaux ne serait alors plus possible. Un essai de fabrication d'un panneau de particules sans préschage ne réussit pas, étant donné que le panneau se fend après l'ouverture de la presse à plateaux. EXEMPLE 2 A partir de fibres cellulosiques préalablement ignifugées, on doit fabriquer, par le procédé à sec, des panneaux difficilement inflammables, de 5 mm d'épaisseur. Les propriétés mécaniques requises peuvent tre obtenues avec une densité d'environ 0,85 et une proportion de résine de 13 a rapportée au poids des fibres cellulosiques et de l'agent d'ignifugation. Pour obtenir une répartition uniforme de la résine dans une encolleuse rotative, la teneur en résine du liant doit tre réglée a 40la. Par l'encollage, le taux d' humidité initial du matériau de départ est porté de 5 a à 24,5a. En ajoutant 2% dthexaméthylène-diamine à la résine d'urée à 7Z a, il est possible de réduire l'humidité des fibres encollées à 9 a par un séchage pendant 12 minutes à 80 C. Lors du pressage à chaud qui suit, à 130 C, la colle de résine possède encore son plein pouvoir adhésif. EXEMPLE 3 Dans une presse à panneaux de particules, on fabrique des panneaux à trois couches, les couches de surface étant constituées de copeaux extrmement fins. Les épaisseurs des panneaux poncés varient entre 8 et 32 mm. Les copeaux formant les couches de recouvrement contiennent 12% de colle ; leur taux d'humidité, après conformation du gâteau de copeaux, s'élève à 14%. Lors de l'alimentation de la presse, on pose les préformes sur les plateaux de la presse chauffés à 175 C. 45 secondes s'écoulent depuis ce moment jusqu'à l'établissement de la pression voulue. Pendant ce temps, les zones extérieures des couches de recouvrement sèchent à un degré tel que sous la pression appliquée les liants usuels à base de résine d'urée ne s'écoulent plus suffisamment bien jusqu'à une profondeur comprise entre 0,75 et 1 mm. On obtient des surfaces"relâchées"ne résistant pas à l'a- brasion. En enlevant par ponçage environ 1,0 mm en épaisseur sur chaque face, on élimine les zones relâchées des couches de recouvrement coûteuses. Par contre, en utilisant, pour l'encollage des copeaux formant les couches de recouvrement, une résine d'urée contenant 1,5 % d' hexaméthylène-diamine, on obtient, dans des conditions de pressage par ailleurs identiques, des panneaux de particules à surfaces dures, résistant à l'abrasion. Il suffit alors d'enlever, sur chaque face, 0,2 à 0,5 mm en épaisseur pour éliminer la"pellicule de pressage"et pour égaliser l'épaisseur du panneau. Les résistances à la flexion sont portées d'environ 200 kg/cm2 à environ 235 kg/cm. EXEMPLE 4 Les usines de panneaux de particules sont le plus souvent des installations de production entièrement mécanisées. Elles sont gé- néralement étudiées pour la fabrication de certaines qualités de panneaux et pour certains procédés d'encollage. Des modifications ne peuvent tre apportées qu'en prévoyant d'autres machines. Avec les liants à base de résines d'urée utilisés jusqu'à présent, les copeaux doivent tre comprimés 90 minutes au plus tard après l'encollage. Par contre, en utilisant, par exemple, une préparation de liant à base de : 100 parties en poids de colle de résine d'urée à 66,5 6 parties en poids d'émulsion de paraffine à 500 15 parties en poids d'eau 1 partie en poids de sous-produit contenant de l'hexaméthy lène-diamine 10 parties en poids de solution de durcisseur, les copeaux peuvent tre comprimes encore 2 à 3 semaines après l'encollage pour l'obtention de panneaux de particules. Les usines de panneaux de particules ont ainsi la possibilité d'acheter ou de vendre des copeaux encolles. EXEMPLE 5 On désire obtenir un panneau de placages composé de 9 épaisseurs de 1,2 mm d'épaisseur chacune. Par mètre carré de panneau de placages fini, il faut encoller 8 m de surface de placages avec chaque fois 100 g de bain de colle. Le bain de colle composé de : 100 parties en poids de colle de résine d'urée à 65to 30 parties en poids de farine de blé 40 parties en poids d'eau 2 parties en poids d'hexaméthylène-diamine 10 parties en poids de solution de durcisseur à 15% contient 35, 6 % de résine, 54, 3 % de substances sèches et 45, 7 % d'eau. Par mètre carré de panneau de placages fini, on fournit aux placages, par la colle, 367 g d'eau, ce qui représente environ 8,5% du poids du bois. Pour éviter la formation de bulles de vapeur lors du pressage à chaud, une partie d'eau doit tre préalablement éli- minée. Avec des bains de colle exempts du produit d'addition conforme A l'invention, on ne peut effectuer un préséchage sans que la résine ne se condense en mme temps à un degré tel qu'un encollage n'est plus possible. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de matériaux de bois amélioré à partir de liants aqueux à base d'aminoplastes et à partir d'élé- ments de bois exigeant, pour l'encollage, des quantités de liant telles que l'eau qui leur est apportée avec le liant doit tre retirée, au moins en partie, avant le durcissement, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on ajoute aux liants aqueux à base d'aminoplastes, avant leur application sur les éléments de bois ou en mme temps, 0, 5 à 7% d'une polyméthylène-diamine et qu'on sèche les éléments de bois additionnés du liant avant de procéder au durcissement. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on utilise, comme polyméthylène-diamine, l'hexaméthylène-diamine ou les rési- dus de distillation se formant lors de sa préparation à l'état pur. 3. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on utilise comme éléments de bois, les sous-produits de la préparation de la pite à papier. 4. Procédé suivant la revendication 3, dans lequel les élé- ments de bois sont utilisés comme couches de recouvrement ou comme produits d'addition lors de la fabrication de panneaux de particules. 5. Les panneaux de particules contenant, comme couches de recouvrement ou comme produit d'addition, des éléments de bois se formant comme sous-produit lors de la préparation de la pâte à papier, qui ont été pourvus, conformément à la revendication 1, d'un liant contenant une polyméthylène-diamine et qui ont été soumis à un prschage avant leur mise sous presse.