Brevet FR2213963A1 — publié le 19740809

La présente invention cQncerne un procédé de fabrication à sec en continu d'un mat de fibres lignocellulosiques utilisable principalement pour la fabrication de panneaux durs. Le procédé le plus ancien bien connu de fabrication de panneaux durs est le procédé par voie humide. Ce procédé présente des Inconvénients sérieux dont les principauxont l'u- tilisation d'un matériel important, la nécessité de recycler ou d'épurer les eaux de fabrication, l'obligation pour obtenir des caractéristiques mécaniques convenables du panneau de le soumettre à une surchauffe puis à une réhumidification afin de lui redonner une humidité d'équilibre et la stabilité dimensionnelle indispensables, enfin l'obtention d'un panneau possèdant des tolérances d'épaisseur importantes pour les faibles épaisseurs et présentant au dos la dessin en relief de la toile qui a servi à sa fabrication. Le procédé plus récent dit procédé à sec supprime l'utilisation de l'eau en transportant la fibre par air ou par tapis; il fait appel à des résines phénoliques pour l'agglomération des fibres ce qui permet d'éviter la chambre de surchauffe du procédé humide mais il exige une température de pressée plus élevée et une durée de pressage plus longue provoquant une déshydratation du panneau d'où la nécessité d'un séjour dans une chambre de réhumidification. Les panneaux obtenus dans le procédé à sec ont les deux faces lisses. On constate toutefois assez fréquemment un manque de cohésion des surfaces du panneau. Par ailleurs, l'irrégularité des épaisseurs entraSne dans la moitié des cas la nécessité d'un ponçage très onéreux par la perte de matière qu'il occasionne et le matériel qu'il exige. Les deux procédés précédents utilisent le pressage en discontinu sur presse à étages multiples ce qui donne un format de panneau unique et des chutes importantes de matière lors du délignage des quatre côtés I1 existe également un procédé intermédiaire dit "semidry" qui présente sensiblement les mêmes inconvénients que les deux autres. La demanderesse a trouvé que l'on pouvait fabriquer des panneaux durs (c'est-à-dire de densité supérieure à 0,850) sans les inconvénients cités plus haut en effectuant le pressage en bande continue d'un mat de fibres fabriqué dans des conditions bien déterminées. Ce mat se preste en outre au moulage et peut être conservé moyennant certaine précautions. Le pressage en bande continue est utilisé dans la fabrication des panneaux de particules mais il n'avait pu, jusqu'à présent autre utilisé dans la fabrication des panneaux durs de fibres lignocellulosiques. Selon l'invention le mat destiné à la fabrication en bande continue est préparé à partir de fibres lignocellulosiques encollées avec une résine aminoplaste. On a déjà utilisé des résines aminoplastes pour l'encollage des fibres dans la fabrication de panneaux dits t'médium" c' est-à-dire de densité inférieure à 0,850, mais étant donné leur réactivité on les employait de préférence sous forme -d'un mélange de leurs constituants n'ayant pas encore réagi. Dans le procédé selon l-'invention , on utilise des résines aminoplastes classiques. Ceci a pu tre réalisé grEce au maintien de la fibre avant et après encollage à des taux d'humidité particuliers.On évite ainsi une prépolymérisation trop poussée de la résine et une agglomération des fibres rendant la conformation irrégulière. Selon l'invention,la fibre contenant un minimum de poussières est amenée à une teneur en humidité de 6 à I6; elle est ensuite imprégnée d'une résine aminoplaste classique en présence d'un durcisseur de façon à recevoir 7 à 17% de résine sèche par rapport à la fibre sèche. L'humidité de la fibre encollée est alors ramenée à 8 - 15 et la fibre est conformée selon les teciiniques habituelles sur une toile métallique. Le mat obtenu selon le procédé de l'invention peut être utilisé soit au moulage de formes simples, par exemple de panneaux de portes de voiture ou d'intérieurs de carrosserie, soit à la fabrication de panneaux durs dans des dispositifs de pressée rapide à chaud atteignant des vitesses importantes et permettant le pressage en bande continue comme, par exemple, les presses à plateaux à un seul étage ou les dispositifs de compression à cylindre chauffant tels que ceux du type décrit dans le brevet français N 2 112 581. La matière première utilisée dans le procédé selon l'in- vent ion est du bois résineux ou de feuillus, de tout calibre, écorcé ou non, comme par exemple des délignures ou du bois de taillis à base principalement de feuillus tels que charme, hêtre et éventuellement chêne,mais pour ce dernier en quantité ne dépassant pas 30%. Ce bOiS est haché selon les procédés classiques, puis, après homogenéisation, régulation de l'hu midité, élimination des particules trop fines ou trop-Orosses, les copeaux sont défibrés après avoir subi une cuisson à la vapeur sous 2 à 12 kg de pression suivant l'essence du bois et l'appareillage utilisé.Cette cuisson a pour but de conférer aux particules une humidité de 70 à 100 et de les ramollir. Le défibrage peut eAtre effectué dans tous appareils appropriés comme les appareils à disques rainurés tournants dans lesquels les copeaux passent entre deux disques tournant en sens inverse ou entre un disque mobile et un disque fixe. Dans le cas de bois durs, l'addition d'eau chaude à 50-900C dans des proportions variant de 2 à 10% par rapport au bois sec peut améliorer la qualité de la fibre. Cette qualité est en effet-très impor- tante, car-il ne doit pas y avoir de fibres trop fines; la granulométrie doit être convenablement choisie, ceci afin de subir l'encollage ultérieur sans dégradation dangereuse et pertes. Au cours du défibrage, on introduit 0,5 à 3%, par rapport à la fibre sèche, de cires paraffîniques ou microparaffiniques fondues ou en émulsion. La fibre obtenue est séchée par système de transport à air chaud ce dernier étant fourni par un système permettant une régulation rapide comme,par exemple, un générateur classique à fuel. L'humidité de la fibre est amenée et maintenue entre 6 et 16%, de préférence entre 8 et 13% afin d'éviter l'ab- sorption des résines au cours de-l1encollage et de permettre la régulation de l'humidité au cours des stades suivants. Des taux d'humidité plus élevés peuvent à la limite être envisagés, mais ils exigent un séchage ou une concentration de la résine très gênants. 1' encollage de la fbre peut être effeetue- dans tous appareils appropriés, par exemple dans des appareils du type à disques tournants, à denture très espacée, avec introduction d la fibre par le centre et injection simultanée de la colle sous pression. Cet encollage produit inévitablement un abaissenient de la granulométrie de la fibre qu'il convient de surveiller afin qu'il ne détruise pas les qualités de feutrage de la fibre. Les résines utilisées sont, selon l'invention, des résines aminoplastes, en général de type urée-formol, ou du type urée-mélamine-formol lcrsqu'on désire fabriquer des panneaux susceptibles d'être utilisés à l'extérieur ou en des lieux très humides. Ces résines aminoplastes sont des résines classiques telles que celles que l'on trouve-dans le commerce, à 65% d'extrait sec, utilisées pour l'agglomération des particules dans les panneaux de particules.Il convient toutefois de choisir de préférence des résines fortement condensées, à taux de à l'eau formol libre très faible (moins de 0,4 %) et diluables/jusqu'à des concentrations de,30 à .45%. La colle injectée sur la fibre contient, cutre la résine, les constituants habituels de ce genre de colle, c'est-à-dire un durcisseur approprie comme, par exemple, un mélange. d'urée et de chlorure d'ammonium, un temporisateur de polymérisation (ammoniaque,amine) et éventuellement une émulsion de cires si l'on veut améliorer la qualité du panneau. La quantité/de colle utilisée est calculée de telle sorte que le taux de résine sèche par rapport à la fibre sèche varie de 7 à 17 de préférence 8 à 13%. La fibre encollée sort de l'appareil d'encollage à des taux d'humidité variant entre 20 et 30% environ. Ze transport de la fibre encollée étant effectué par air, elle a tendance à sécher; à l'éuilibre avec de l'air à 200C et 65% d'humidité relative, l'humidité de la fibre encollée s'établit aux environs de 10 à 12%; 11 faut donc contrôler la température et l'humidité de l'air qui sert de véhicule au moyen d'un systéme de réchauffage et d'huidificatIon. En effet, la fibre encol lés doit pouvoir être amenée à une humidité de 12 à 16% au stock de fibres avant conformation. La conformation a lieu par répartition de la fibre par exejrple our une toile métallique à aspiration inférieure afin de former une couche de fibres d'épaisseur et de densité régulières. Plusieurs couches peuvent être formées successive- ment avec la même fibre ou avec des fibres de granulornétrie ou de teneur en résine differentes. Il est essentiel de conserver pendant la conformation une humidité de 8 à 15% , de préférence 10 à 13%. Pour une épaisseur de panneau terminé dennée, l'épais- seur du mat conformé est fonction de la granulométrie de la fibre, de l'aspiration sous toile pour une humidité et un taux de résine donnés. En général, elle est de 5 à 10 fois l'épais- seur du panneau dur fini. Le mat peut être employé tel quel lorsqu'il est utilisé immédiatement à la confection d'un panneau dur d'épaisseur comprise entre 1,5 et 4 mm. Par contre, lorsque l'on veut manipuler le mat pour exécuter des moulages, ou lorsque l'on veut assurer sa/conservation pendant au moins une semaine ou faciliter ltopération de pressée dans la fabrication de panneaux durs de 5 à 8 mm d'épaisseur, une prépressée est nécessaire; elle est effectuée selon les méthodes habituelles de façon à amener la densité du mat entre 0,25 et 0,45. Si le mat est destiné à être conservé, il convient de l'envelopper d'une pellicule étanche à la vapeur d'eau de façon à conserver l'humidité et de le maintenir à une température inférieure à 220C. Le mat fabrique selon le procédé de l'invention peut être utilisé pour le moulage ou pour la fabrication de panneaux durs dans les dispositifs permettant la pressée en bande con- tinue par exemple les dispositifs de compression à cylindre chauffant ou les presses rapides à un étage.Bien que les cycles de pressée soient totalement différents dans ces deux types de dispositifs, on peut atteindre, par exemple dans la fabrication d'un panneau dur de 3 mm d'épaisseur et de densité 0,95 à 1,00, des vitesses au mètre linéaire de 10 à 15 mètres à la minute à 155 C et de 15 à 20 m à la minute à 18000. Le dispositif de compression à cylindre chauffant permet d'atteindre ces vitesses de pressée; les presses à un étage à fermeture et mise en pression rapides peuvent également convenir, mais, en général, leur emploi. est plus délicat et nécessite de maintenir les taux d'humidité indiqués au voisinage de leur valeur minimale. Ainsi qu'il a été dit,les panneaux ainsi obtenusont d'excellentes caractéristiques et ne présentent pas les défauts des panneaux obtenus par les autres procédés. Ils possèdent notamment - une éraisseur constante à # 0,15 mm ce qui permet d'éviter le ponçage; - une humidité suffisante à la sortie de la pressée, ce qui supprime l'opération de réhumidification ha bituelle; - des caractéristiques physico-chimiques satisfaisantes n ' exigeant pas un traitement ultérieur tel que la surchauffe. Ils présentent de plus les avantages suivants - ils sortent en bande continue ce qui permet une dé coupe immédiate au format demandé par la clientèle, d'où une économie importante de matirez - ils produisent très peu de chutes dites de délignage puisque, le panneau étant produit en bande continue, le délignage n'est nécessaire que sur les deux côtés; - par ailleurs, la plasticité du panneau avant son re froidissement permet de le former dans le sens longi tudinal pour lui donner des aspects ondulés, etc... L'exemple suivant est donné pour illustrer l'invention mais il n'en constitue nullement une limitation. Exemple On utilise, comme matière première, des copeaux cons titués par un mélange de charme 40% hêtre 45% chêne 15% contenant 47% d'eau et de granulométrie suivante : refus tamis 3 cm : 1% 2 cm : 18% 1 cm : 54% 0,5cm: 24% passe au tamis 0,5 cm 3% Ces copeaux sont cuit 5 minutes sous 7 bars de vapeur. Ils sortent à 8 d'eau, et sont défibrés dans un appareil à deux disques à rotation inversa en injectant 5% d'eau à 50 C et 2% de cire fondue par rapport aux oopeaux secs. Après séchage, les flbres contiennent de 10 à 12% d'eau; elles ont la granulométrie suivante refus tamis o,-8 mm : 45 % 0,63mm : 31 % 0,315mm: 16 % passe au tamis 0;315 mm : 8% Le sirop utilisé pour l'encollage contient - 100 kg de résine urée-formol commerciale à 65% d'ex- trait sec et moins de 0,47 de formol libre. - 32,1 kg de durcisseur à 3,1% d'extrait sec.(Ce durcisseur à la composition suivante Eau : 100 kg Urée : 2,6 kg NH4Cl : 0,650 kg Ammoniaque 220B : 1,300 kg) - 18,1 kg d'émulsion de cire à 30% d'extrait sec; sa viscosité est, à 200C,de 0,24 poise. On en injecte une quantité telle qu'il y ait 12% de résine sèche par rapport à la fibre sèche. Pour le séchage après encollage, l'air admis a une tem- pérature sèche de 19 C et une température humide de 12,5 C. Les fibres encollées stockées avant conformation ont une teneur en humidité de 12 à 15%; leur granulométrie est la suivante : refus tamis 0,8 mm : 26% 0,63 mm : 36% 0,315 rem : 26 % passe tamis 0,315 mm : 12% Les fibres sont conformées en vue d'obtenir un panneau fini de 2,8 à 3 mm d'épaisseur. Dans ce but, on confectionne un mat de hauteur non pressée de 20 à 22 mrn , prépressée de 7 à 10 mm, de teneur en eau de 10 à 12%. Ce mat a été conservé 6 jours entre 7 et 20 C. Une partie du mat a servi à confectionner un panneau dur dans un dispositif de compression 2 cylindre chauffant à une vitesse de production de 10 à 12 m à la minute; la longueur de mat an contact avec le cylindre chauffant était de 6,8 m et la température de- 1550C. Une autre partie du mata été pressée sous presse à un étage à plateau inférieur fixe et supérieur mobile.La température de fonctionnexent était de 1800C ; le temps de fermeture de 5 secondes ; le temps de mise en pression de 3 secondes pour atteindre une pression de 28 à 32 bars qui était maintenue 10 secondes ; la décompression jusqu'à 4 bars durait 4 secondes, suivie d'une cuisson de 7 secondes à 4 bars durée de l'ouverture : 5 secondes. A la sortie de la presse, l'humidité résiduaire était de 5 à 7 % ; après climatisation à 65 % d'humidité relative et 20 C, l'équilibre s'établissait à 7,5-8,5 %. On a fabriqué dans les mêmes conditions du panneau de 5,9 mm d'épaisseur par assemblage de 2 mats destinés à fabriquer du panneau de 3 mm. les panneaux obtenus avaient les caractéristiques sui-vantes, mesurées selon les normes AFNOR Epaisseur 3 mm 5,9 mm Densité (NF B 51 122 de décembre 1971) 0,957 0,943 Flexion kg/cm2 (NF B 51 107 de septembre 1961) 520 490 Tractions perpendiculaires aux faces kg/cm2 (T B 51 106 d'avril 1961) 20 17 ',Paeling" -(1) à 1800 sur les faces kg/cm 1,4 (1) Essai qui consiste à mesurer la force de traction nécessaire à l'arrachement d'un tissu collé à la surface du panneau avec une colle à base d'acétate de polyvinyle. les panneaux immergés 24 heures dans l'eau à 200C (NF B 51 1G4 d'avril 1961) présentaient les caractéristiques sui- vantes absorption d'eau % 26 à 32 14 à 16 gonflement % 16 à 19 6 à 9 variation dimensionnalle % 0,54 à 0,59 0,?8 à 0,3? Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement cxplicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y être apportée sans sortir de son cadre tel que défini dans les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication à sec en continu d'un mat de fibres lignocellulosiques caractérisé par le fait que les fibres ayant une-teneur-en humidité de 6 à 16% sont encollées avec une résine aminoplaste puia4ue l'humidite est ramenée à 8-15% dans le mat. 2 - Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine aminoplaste est utilisée en quantité telle qu'il y en ait 7 à 17% exprimé en résine sè che par rapport à la fibre sèche. 3 - Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine aminoplaste utilisée est une résine urée-formol. 4 - Procédé ile fabrication selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine aminoplaste utilisée est une résine urée-mélamine-Cor-mol. 5 - Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fibres ont de préférence une teneur en humidité de 8 à 13% avant encollage. 6 - Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la teneur en humidité dans le mat est ramenée à 10 à 13%. 7 - Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la résine aminoplaste est utilisée en quantité telle qu'il y ait 8 à 13% de résine sèche par rapport à la fibre sèche. 8 - Application d'un mat obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 à la fabrication en. continu de panneaux durs ,caractérisée par le fait qu'on l'admet dans des dispositifs permettant la pressée en bande continue du type dispositif de compression à cylindre chauffant ou presse rapide à un étage.