Brevet FR2227947A1 — publié le 19741129

La présente invention concerne un panneau de particules résistant au feu et son procédé de fabrication. Selon la présente invention, des particules de bois sont traitées avec des composés du bore tels que l'acide borique ou des borates, en combinaison avec des acides inorganiques, en particulier des acides du phosphore, par exemple l'acide phosphorique, avant leur agglomération en panneau. On connaît de nombreux procédés et techniques pour fabriquer des panneaux de particules de bois. En général, des particules, telles que des particules de bois, de dimensions et de formes géométriques variées sont agglomérées à 1' aide de mélanges de colle, tels que urée formaldéhyde, phénol formaldéhyde, mélamine formaldéhyde, acide phénolique, résines, etc.., par application de chaleur et de pression. Des procédés de ce type sont décrits dans le brevet américain n" 2 642 371 délivré le 23 juin 1953 (inventeur Fahrni, titre : panneau de bois composite) et dans le brevet américain nO 2 686 143 délivré le 10 août 1954 (inventeur : Fahrni, titre : procédé de fabrication d'un panneau de bois composite). A ces brevets correspondent respectivement les brevets canadiens n" 521 695 et 536 289. Le demandeur de la présente demande a la licence exclusive de ces brevets aux Etats-Unis et au Canada. On a également utilisé des copeaux additionnés de produits chimiques pour réduire le risque dtincendie.De nombreux composés ont été proposés et utilisés pour des tests d'assureurs, tels que le test de vitesse de propagation d'une flamme dans un tunnel de 7,5 mètres. Des tests déterminant la quantité de fumée dégagée peuvent également être proposés avec ces compositions. Le brevet américain n" 3 383 274 (brevet canadien n" 759 866), délivré le 14 mai 1968 (inventeur : Craig, titre : matériaux de construction résistant à la flamme) et le brevet américain n" 3 630 822, délivré le 28 décembre 1971 (inventeur : Carmellini, titre : panneau de particules isolant phonique et résistant au feu). Ces brevets sont au nom de la demanderesse et leur mention est indiquée à titre de référence. On a par ailleurs également utilisé des borates pour produire des systèmes dits : "systèmes résistant au feu à base de borate. Un procédé utilisé consiste par exemple à traiter des copeaux verts avec du borate de sodium (Na2 B8 013, 4 H20) "Polybor" (marque américaine de Borax and Chem. Corp. Los Angeles, Calif.), soit en solution, soit en poudre sèche. I1 est également courant d'ajouter de l'acide borique en poudre (H3 B03) dans le mélange résineux avant d'utiliser ce dernier pour agglomérer les copeaux de bois traités. L'addition d'acide borique au mélange collant est nécessaire puisque tous les borates de sodium tels que Na2 B8 013, 4 H20 ont un pH relativement élevé, par exemple voisin de 7 qui retarde le cycle de durcissement en particulier quand on utilise une résine urée-formaldéhyde. Cet effet retardateur est compensé dans une certaine mesure par l'addition d'un catalyseur fortement tamponné, tel que l'acide borique, au mélange collant. L'acide borique dans le mélange collant a tendance à modifier le pH de l'interface bois-résine et permet ainsi le cycle normal de durcissement. Cependant, certains problèmes ennuyeux apparaissent quand l'acide borique est ajouté au mélange collant. Un facteur restrictif en ce qui concerne la quantité d'acide borique qui peut être ajoutée au mélange collant est influencé par la viscosité de la résine qui peut être traitée dans le système de pulvérisation de la résine. On rencontre aussi de grandes difficultés pour assurer une distribution uniforme de l'acide borique dans le système résineux tel qu'un système urée-formaldéhyde. Une installation couteuse de mélange à haute vitesse est nécessaire pour assurer une dispersion satisfaisante de l'acide borique en poudre. Parfois, on utilise de liteau, mais d'autres problèmes apparaissent.En outre, puisque la solubilité de l'acide borique dans ce système est faible, une plus grande quantité de cet acide reste en suspension, ce qui provoque des difficultés de pulvérisation en bouchant le système de pulvérisation. De plus, quand on utilise de l'acide borique dans le mélange résineux, il est nécessaire d'augmenter la quantité de résine du panneau obtenu pour compenser la mauvaise distribution de la résine qui résulte des buses nécessairement plus grandes pour pulvériser la suspension d'acide borique. La présente invention pallie ces inconvénients et propose un panneau de particules résistant parfaitement au feu en utilisant des composés du bore conjointement avec des acidesinorganiques, en particulier l'acide phosphorique, dans le traitement direct des copeaux verts. Le mélange résineux, en particulier un mélange de résine urée-formaldéhyde, n'est pas dilué avec de l'acide borique et est de ce fait plus stable et plus efficace en permettant une utilisation moindre de résine, tous les autres facteurs étant égaux. Par suite, l'étape coûteuse et jusqu'ici nécessaire qui consiste à ajouter de l'acide borique au mélange résineux pour réaliser un panneau de particules résistant au feu est éliminée. La présente invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est un diagramme illustrant un mode de réalisation. Du bois brut est introduit dans un broyeur ou déchiqueteur 2 comme indiqué par la ligne 1. Les particules ou copeaux sont alors envoyés à travers un souffleur 3 dans une section d'un tuyau de soufflage 8. Les copeaux peuvent avoir des dimensions et la forme de ceux que l'on utilise couramment dans la fabrication de panneaux de particules. Ils peuvent par exemple avoir de 5 à 50 mm de long, de 5 à 10 mm de large et de 1 à 5 mm de haut. I1 est préférable qu'ils aient une teneur en humidité supérieure à environ 100 % par exemple de 125 à 150 %, et de préférence d'environ 135 % par rapport au bois sec. Dans l'appareil de soufflage 8, les copeaux sont aspergés avec une solution résistant au feu à partir de buses de pulvérisation 9 ou de dispositifs équivalents. La solution résistant au feu contient un borate, de préférence un mélange de borates, et un acide inorganique introduits respectivement dans un réservoir de stockage 4 suivant les lignes 5 et 6. La solution résistant au feu est envoyée dans les buses 9 au moyen de la pompe 7. Comme indiqué ci-dessus, la solution résistant au feu contient un composé du bore, ou un borate, ou un mélange de borate, et un acide inorganique. L'acide peut être l'acide phosphorique, l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique. L'acide borique ne donne pas entière satisfaction lorsqu'il est appliqué sur des copeaux verts car ceux-ci ne sont pas revêtus de plus de 5 % environ d'acide borique. Au-dessus de cette quantité, l'acide borique en excès s'écoule des surfaces des copeaux. L'acide inorganique préféré est l'acide phosphorique dont la concentration est de 50 à 90 %, de préférence de 75 à 85 %, par exemple de 80 %. Le borate peut être choisi dans la classe du borax décahydraté (Na2B407, 10 H20), du borax déhydraté (Na2B407), du borax pentahydraté (Na2B407, 5 H20) et du Polybor (Na2B8013, 4 H20). Dans certaines conditions, l'acide borique peut également etre utilisé conjointement avec le borate et l'acide phosphorique pour que le rapport Na2O/ B203 convenable confère au mélange final la solubilité maximum. Ainsi, une solution préférée de pulvérisation résistant au feu contient un borax Na2B407, X H20 dans lequel X est 5, 10 ou O et un acide phosphorique à 80 X, le rapport borax / acide phosphorique étant de 1,5 à 4,00/1 en poids, de préférence 2/1. Le pH de la solution résistant au feu est de l'ordre de 4,5 à 6,0, de préférence de 5,0 à 5,5 par exemple voisin de 5,25.La solution est ajustée avec de l'eau pour contenir 30 à 50 % de particules solides, par exemple 40 x en poids, et est chauffée à une température de l'ordre de 65 à 1070C, par exemple de 85"C, en vue de sa pulvérisation sur les copeaux. Les copeaux chauffés sont ensuite envoyés dans un cyclone 10, puis dans une enceinte de stockage humide 11. Après un séjour (supérieur à dix minuteS), par exemple de 20 à 60 minutes dans l'enceinte ou silo, les particules ou copeaux humidifiés sont envoyés dans un séchoir 13 au moyen d'un cyclone non représenté ou d'un convoyeur 12. L'enceinte 11 de stockage humide ou de conditionnement permet aux copeaux d'être complètement imprégnés et saturés par la solution résistant au feu. Après séchage, les copeaux sont envoyés à travers le conduit 14 dans un cyclone 15 puis dans un silo de stockage à sec 16. De là, les copeaux sont envoyés par soufflage ou par une courroie transporteuse 17 vers une grille 18 d'où les particules fines 20 sont séparées des particules plus grosses 19.Les particules fines sont envoyées vers un silo de stockage 22, puis vers un applicateur de colle 24, et pulvérisées pour former les couches superfi cielles 27 et 29. Les plus grosses particules sont stockées en 21, encollées dsns l'applicateur de colle 23 et utilisées pour constituer la couche interne ou centrale 28. De la résine à base d'urée 25 et 26 est introduite dans l'applica teur de colle. Le stratifié résultant est comprimé dans une presse à chaud 30 et envoyé ensuite dans un refroidisseur 31 pour devenir un panneau fini. Comme indiqué, le mélange collant à base de résine, de préférence un mélange collant à base d'urée-formaldéhyde, est ajouté aux copeaux par les applicateurs 23 et 24. La quantité du mélange utilisé est d'environ 5-9 %, par exemple d'en viron 7 % en poids par rapport aux copeaux secs. Les copeaux du centre, impré gnés comme décrit ci-dessus, sont introduits sur une résille en 27, 28 et 29. Le panneau est alors comprimé à chaud en 30. Les conditions de compression peuvent varier en fonction des facteurs opératoires. Pour un panneau ayant par exemple 2 cm d'épaisseur et une densité de 0,7 g/cc, la température sera de l'ordre de 135 à 176 C, par exemple de 1600C. La pressionsera quant à elle de kg/cm2 2 14 à 21 kg/cm2, par exemple 17,5 kg/cm2 pendant une durée de 5 à 10 minutes, de préférence 8 minutes. Le panneau est ensuite refroidi à sec dans la zone 31 d'où il est enlevé, étant enfin termine. Le composé du bore est de préférence étendu avec de l'eau pour former une solution à 20-50 x en poids, en particulier à 35 Z en poids. La concentration de l'acide est de l'ordre de 50 à 90 %, par exemple d'environ 80 %. la quantité du composé de bore utilisé par rapport à celle de l'acide est déterminée pour que îe rapport en poids du composé de bore/solution d'acide soit de l'ordre de 1/3, de préférence 2/1. Comme indiqué, il est important que le pH de la solution soit au dessous de 6,5, de l'ordre de 4,0 à 6,0, par exemple d'environ 5,25. La quantité de composé du bore-solution d'acide utilisée par rapport aux copeaux secs est de l'ordre de 5 à 30 Z en poids, de préférence d'environ 10 à 20 %, par exemple de 15 %. La présente invention est en outre illustrée par les exemples ci-dessous. Exemple 1 On ajoute une quantité suffisante de borax 10 (Na2B407, 10 H20) à de l'eau pour obtenir une solution à 35 Z. On mélange la solution l'agitant à une tem pérature de 65"C. On ajoute ensuite de l'acide phosphorique (75 %) pour obtenir un mélange de borax 10 et d'acide phosphorique (75 %) suivant un rapport de 2/1 en poids. On réalise ensuite comme décrit ci-dessus un panneau de particules résis tant particulièrement bien au feu. La quantité de solution résistant au feu était d'environ 20 Z en poids par rapport aux copeaux secs. Les panneaux obte nus avaient des taux de propagation de flamme de 25 et 30 et de dégagement de fumée de 0-lO. Exemple 2 On a réalisé des panneaux comme décrit dans l'exemple 1, mais en utilisant du borax pentahydrate (Na2B407, 5 H20). Le rapport borate/acide phosphorique était de 1,5/1,0 en poids. -Exemple 3 On a réalisé des panneaux comme décrit dans l'exemple 1, mais en utilisant du Polybor (Na2B8013, 4H20), au lieu du borax 10. Dans cet exemple, on a utilisé environ 15 Z en poids de H3P04 pour amener le pH à une valeur inférieure à 6,5, de l'ordre de 5,0 à 6,0. Dans le cadre de la présente invention, on peut également utiliser un borate et de l'acide borique conjointement avec l'acide inorganique, en particulier l'acide phosphorique. Des solutions résistant au feu préférées sont les suivantes Proportions en poids de l'ordre de de préférence Borax 10 (i) 6,0 - 10 7,0 Acide borique 1,0 - 5,0 3,0 H3 PO4 (75 %) 0,5 - 2,0 1,5 (e) de 20 à 50 % en poids par rapport à l'eau. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer un panneau de particules de bois resistant au feu, caractérisé en ce qu il consiste à asperger les particules de bois avec une solution aqueuse renfermant un composé du bore et un acide inorganique, à conditionner et à sécher ensuite ces particules, à appliquer un système collant à base de résine sur lestites particules et à agglomérer ces dernières par application de chaleur et de pression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé de bore a pour formule Na2 B4 07, X H20 dans laquelle X = 0,5 ou 10 et en ce que ledit acide est l'acide phosphorique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse a un PH de l'ordre de 4,5 à 6,0, la quantité pulvérisée sur les particules étant de l'ordre de 5 à 30 Z en poids par rapport aux particules sèches. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide inorganique est choisi dans le groupe des acides contenant les acides de phosphore, l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique. 5. Procédé pour fabriquer un panneau de particules de bois résistant au feu et pour améliorer le cycle de durcissement du système collant à base de résine, caractérisé en ce qu il consiste à asperger les particules de bois avec une solution aqueuse contenant un compesé du bore et un acide inorganique, ladite solution contenant de environ 20 à 50 % en poids de composé du bore tandis que le rapport : composé du bore/acide inorganique est de I à 3/len poids, à conditionner et à sécher ensuite les particules, à appliquer un système collant à base de résine sur ces particules et à agglomérer ensuite ces dernières par application de chaleur et de pression de manière à ebtenir un panneau résistant au feu, et ayant un cycle de durcissement satisfaisant. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le composé du bore est le borax Na2 B4 07 et en ce que l'acide est l'acide phosphorique, ladite solution contenant environ 35 % en poids de borax tandis que le rapport borax/acide phosphorique est d'environ 2/1. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite solution a un pH de l'ordre de 4,5 à 6,0, la quantité pulvérisée sur les particules étant de l'ordre de 5 à 30 % en poids par rapport aux particules de bois séchées. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le sytème collant à base de résine est un système collant de base d'urée formaldéhyde la quantité utilisée étant de l'ordre de 5 à 10 Z en poids par rapport aux particules de bois. 9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'acide inorganique est choisi dans le groupe des acides comprenant les acides du phosphore, 1 t acide chlorhydrique et l'acide sulfurique. 10. Procédé pour fabriquer un panneau de particules de bois résistant au feu et pour améliorer le cycle de durcissement du système collant à base de résine, caractérisé en ce qu'il consiste à asperger les particules de bois avec une solution aqueuse de borax (Na2 B4 07 > X H20) dans lequel X = 0,5 ou 10, et d'acide phosphorique, ladite solution contenant environ 35 Z en poids de borax tandis que le rapport borax/acide phosphorique est d'environ 2/1 en poids, la quantité de solution pulvérisée étant d'environ 15% en poids par rapport aux particules sèches, la température de pulvérisation étant de 850C alors que le pH est de l'ordre de 4,5 à 6,0, à conditionner ensuite des particules revêtues pendant au moins 10 minutes, puis à sécher et à appliquer de environ 5 à 9 % en poids d'un système collant à base d'urée formaldéhyde à ces particules, et à agglomérer ensuite ces dernières en un panneau par application d'une pression de 14 à 21 kg/cm2, à une température de l'ordre de 135 à 1769C pendant une période d'environ 5 à 10 minutes. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les particules de bois aspergées avec la solution ortune teneur en humidité de l'ordre de 125 à 150 Z par rapport aux particules sèches. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution contient de 20 à 50 Z en poids de composé du bore, ce dernier comprenant le borax et l'acide borique, l'acide inorganique étant l'acide phosphorique, la concentration en poids de ces constituants étant de BORAX 6,0 à 10,0 ACIDE BORIQUE 1,0 à 5,0 ACIDE PHOSPHORIQUE(75%)0,5 à 2,0 tandis que le pH de la solution est de tordre de 4,5 à 6,0. 13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution contient de 20 à 50 Z en poids de composé du bore, ce dernier étant Na2 B8 013 > 4 H20 tandis que l'acide est l'acide phosphorique, le rapport Na2 B8 013 > 4 H20/acide phosphorique étant 10/7,5 en poids à sec, la solution ayant un pH de l'ordre de 4,5 à 6,0, de préférence 5,5.