Brevet FR2277669A1 — publié le 19760206

Ira présente invention se rapporte à un panneau à particules agglomérées ignifugé et à son procédé de fabrication, qui consiste à traiter des particules de bois par des composés du bore, par exemple l'acide borique ou des borates de métaux al- calins combinés avec des acides à base de soufre tels que l'acide sulfurique avant de les agglomérer pour constituer un panneau. On connatt de nombreux procédés et techniques de fabrication de panneaux en particules,de bois agglomérées. De façon générale, on lie des particules de bois par exemple, au moyen de divers mélanges collants ou liants, tels que les résines de formaldéhyde-urée, de formaldéhyde-phénol, de formaldéhyde-mélamine, phénoliques, etc. Ces procédés ont été décrits par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'knérique NO 2 642 371 et NO 2 686 143. Il est aussi connu d'utiliser avec les copeaux des produits chimiques destinés à diminuer leur inflammabilité. Il a été proposé et utilisé divers composés pour satisfaire aux épreuves d'ignifugation, telles que la mesure de la vitesse de propagation de la flamme dans un tunnel de 7,60 m. Il faut aussi souvent satisfaire aux épreuves de détermination de la quantité de fumées dégagée. Ires brevets concernant ce domaine sont par exemple les brevets des Etats-Unis dtAmérique NO 3 383 274 et NO 3 360 822. Il est encore connu d'utiliser des borates pour obtenir par divers procédés des produits dits "ignifugés au borate". L'un de ces procédés consiste à traiter les copeaux encore humides au moyen du borate de sodium (Na2B8013.4H20) vendu sous la marque Folybor, utilisé en solution ou en poudre. Il est classique d'ajouter de l'acide borique (H3B03) en poudre au mélange résineux avant d'utiliser celui-ci pour lier les copeaux traités. Il faut ajouter de l'acide borique à ce mélange adhésif parce que le pH de tous les borates de sodium, en particulier celui connu sous la marque "Polybor",est est relativement élevé et peut & re égal à environ 7, ce qui ralentit la prise, notamment avec une résine de formaldéhyde-urée.L'addition à la colle d'un catalyseur fortement tamponné, comme l'acide borique, compense jusqutà un certain point cet effet retardateur. Cet acide, mélangé à la colle, tend à mo difier le pH à la surface de séparation du bois et de la résine, et permet donc une prise normale. On se heurte cependant à certaines difficultés pour incorporer l'acide borique à la colle. t'un des facteurs qui limitent la quantité d'acide incorporée est que la résine doit avoir une certaine viscosité pour pouvoir etre utilisée dans l'appareil pulvérisateur. Il est aussi très difficile de répartir uniformément cet acide dans la résine, notamment si ctest une résine de formaldéhyde-urée. Il faut utiliser un appareil mélangeur à grande vitesse et coûteux pour que l'acide en poudre soit réparti de manière satisfaisante. Par ailleurs, étant donné que cet acide est peu soluble dans le mélange résineux, il reste en grande partie en suspension, ce qui fait qu'il est difficile de pulvériser ce mélange et ce qui provoque le colmatage du pulvérisateur.De plus, il faut augmenter la proportion de résine dans le panneau, de façon à compenser sa mauvaise répartition, parce qu'il faut des buses à orifice de grand diamètre pour projeter cette suspension. Ire procédé selon l'invention remédie à ces inconvénients et permet d'obtenir un panneau aggloméré ignifugé de bonne qualité, en utilisant des composés du bore avec de l'acide sulfurique, pour traiter directement les copeaux à l'état vert. Ire mélange résineux, notamment une résine de formaldéhyde-urée, n'est pas dilué avec de l'acide borique et est donc plus stable et plus efficace, ce qui permet d'utiliser moins de résine, toutes choses égales par ailleurs. L'addition onéreuse, nécessaire jusqu'à présent,d'aci- de borique à ce mélange dans le but d'ignifuger le panneau, est supprimée. Stinvention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé, dont la figure unique est un schéma d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Des morceaux de bois sont introduits dans un broyeur 2, comme l'indique la ligne 1. Une soufflante 3 fait ensuite passer les copeaux dans un tuyau 8. Ces copeaux peuvent avoir des dimensions et une configuration quelconques,par exemple celles des copeaux utilisés habituellement pour fabriquer les panneaux agglomérés. Ils peuvent etre longs de 5 à 50 mm, larges de 5 à 10 mm et épais de 1 à 5 mm. Il est préférable que leur teneur en humidité, par rapport au bois sec, soit supérieure à 100 % ; elle peut entre comprise entre 125 et 150 %et par exemple égale à environ 135 %. Dans le tuyau 8, les copeaux sont aspergés dtune solution d'ignifugation, projetée par des buses 9. Cette solution se compose d'un borate, et avantageusement d'un mélange de borates, introduit dans un réservoir 4 par une conduite 5, et d'acide sulfurique admis par une conduite 6. Une pompe 7 refoule la solution vers les buses. Comme on vient de le mentionner, la solution d1ignifu- gation se compose d'un composé du bore, un borate ou un mélange de borates, et acide sulfurique. L'acide borique ne peut pas être appliqué aux copeaux à l'état vert parce que ceux-ci nten absorbent pas plus de 5 % environ, et que l'excès d'acide coule sur eux. L'acide préféré est l'acide sulfurique, concentré à 90-98 % et par exemple à 96 %. Ire borate peut & re choisi parmi le borax décahydraté (Na2B407. 1 OH20), le borax anhydre (nua23407), le borax pentahydraté (Na2B407. 5H20), le "Polybor" (Na238013.41120) ou les sels des acides méta- ou ortho-boriques. Il est aussi possible d'utiliser sous certaines conditions de l'acide borique avec le borate et l'acide sulfurique, de façon à donner le rapport Na20/:1320; voulu pour que la solubilité du mélange soit maximale. La solution d'ignifugation préférée est donc composée d'un borax Na2B407. XH20, X étant égal à 5, 10 ou O, et d'acide sulfurique à 96 %, les proportions en poids étant d'environ 1,5 à 4,0 parties de borax pour 1 partie d'acide sulfurique, et étant avantageusement de 2,5:1 environ. Ires proportions pondérales avantageuses sont d'environ 52 parties de borax anhydre (ou parties équivalentes de borax penta- ou décahydraté) pour 15 à 25 parties d'acide sulfurique à 96 %. La proportion préférée est de 52 parties de borax anhydre pour 21 parties d'acide sulfurique. Ire pH de la solution est compris entre 4,5 et 6,0, de préférence entre 5,0 et 5,5, et est par exemple égal à environ 5,25. Cette solution est diluée au moyen dteau à une concentration en poids de 30 à 50 %, par exemple 40 %, de matières solides et portée à une température comprise entre environ 65 et 1100C, par exemple 77 , lorsqu'elle est pulvérisée sur les copeaux. Ires copeaux traités continuent à circuler dans le tuyau jusqu'à un cyclone 10, puis jusqu'à un silo Il de stockage à l'état humide. Après une période de repos dans le silo (d'une dizaine de minutes par exemple), un équipement pneumatique à cyclone (non représenté) ou un convoyeur 12 les amène à un séchoir 13. Ire séjour dans le silo Il permet à la solution de bien imprégner et saturer les copeaux. Lorsque ceux-ci ont été séchés jusqutà une teneur en humidité d'environ 3 à 7 ruz par exemple de 5 %, un tuyau pneumatique 14 les amène à un cyclone 15, puis dans un silo 16 de stockage à sec.Un conduit pneumatique ou un tapis transporteur 17 les amène de ce silo à un tamis 18 qui sépare les fines 20 des grosses particules 19 ; les fines sont envoyées à un silo de stockage, puis à un appareil encolleur 24, et sont étalées sous forme de plaques de revêtement 27 et 29. Ires grosses particules sont stockées en 21, enrobées de colle dans un appareil 23, et utilisées comme ames ou noyaux 28. Une résine d'urée est injectée dans les appareils encolleurs. L'empilage obtenu est comprimé dans une presse chauffée 30, puis passe dans un appareil refroidisseur 31, d'où il sort sous la forme d'un panneau terminé. Comme on l'a mentionné, ce sont les appareils 23 et 24 qui appliquent la colle aux copeaux, cette colle étant de préférence une résine de formaldéhyde-urée. La quantité de cette colle utilisée est comprise entre 2 et 12 % et égale à 8 % par exemple du poids des copeaux secs. Ces copeaux imprégnés sont introduits dans des hottes aux postes 27, 28 et 29. Ire panneau est ensuite comprimé à chaud au poste 30. Ires conditions de compression varient quelque peu en fonction des caractéristiques d'utilisation. Si le panneau doit avoir par exemple une densité de 0,7 et une épaisseur de 19 mm, la température est comprise entre environ 135 et 185 O, et est par exemple dlen- vircn 1700C. La compression est de 14 à 20 kg/cm2 environ, par 2 exemple de 17,5 kg/cm2 appliquée pendant 5 à 20 minutes, par exemple 10 minutes. Ire panneau est ensuite refroidi et séché au poste 31, puis retiré. Ire composé de bore et l'acide sulfurique sont avantageusement mélangés avec de liteau, de façon à donner une solution à 20-50 , par exemple à 35 % en poids. La proportion du composé de bore par rapport à celle de l'acide sulfurique est déterminée de façon à obtenir un rapport en poids de l'ordre de 52 parties de borax anhydre pour 15 à 25 parties, de préférence 21 parties d'acide à 96 %. Comme on l'a indiqué, il est important que le pH de la solution soit inférieur à 6,5, et compris entre environ 4,0 et 6,0, par exemple égal à 5,25. Ira quantité de solution utilisée, par rapport au poids des copeaux secs, est comprise entre 10 et 40 %, de préférence entre 15 et 35 %, et peut entre par exemple de 25 % environ. L'exemple ci-dessous permet de mieux comprendre l'invention. Exemple On a projeté une solution d'ignifugation à 30 % de matières solides, composée de 100 parties de tétraborate de sodium décahydraté et de 21 parties de H2S04 à 96 % dans 122 parties d'eau sur un mélange en quantités égales de copeaux de sapin blanc et de sapin de Douglas. Cette solution a été portée préalablement à environ 750C, de façon à assurer la dissolution de ses composants et à l'aider à pénétrer dans le bois. On a obtenu un total de 25 parties de matières solides de la solution pour 100 parties de copeaux secs. On a ensuite séché les copeaux de façon à ramener leur teneur en humidité à 3 à 7 %, puis on les a arrosés d'une résine du commerce, consistant en des condensats de formaldéhyde-urée et d'un catalyseur à base de sulfate d'ammonium. La quantité de résine utilisée est de 8 % de matières solides par rapport au poids du bois sec traité. Ensuite, les copeaux encollés ont été répandus de façon à former un empilage, et comprimés pendant dix minutes, à 1750C, ce qui a donné un panneau ayant une densité de 0,7 et une épaisseur de 19 mm. Ce panneau a été coupé en trois plaques de 510 x 2440 mm environ et soumis à l2épreuve au tunnel, selon la méthode AS E84-68. La vitesse de propagation des flammes a été de 20 unités et le dégagement de fumées égal à zéro, ce qui est une excellente qualification. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l'invention. R1351ENI)ICATIONE 1. Procédé de fabrication d'un panneau ignifugé en particules de bois agglomérées, caractérisé par le fait que l'on pulvérise sur les particules de bois une solution aqueuse d'un composé du bore et d'un acide à base de soufre, on conditionne puis on sèche ces particules, on les enrobe d'une colle à base de résine, et on les lie en les comprimant à chaud. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé de bore est un borax (Na2:B407.:E20), X étant compris entre O et 10, et l'acide est l'acide sulfurique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le pH de la solution est compris entre environ 4,5 et 6, la quantité de cette solution projetée sur les particules représentant 10 à 40 % du poids de ces particules sèches. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que. l'on projette la solution à une température d'environ 65 à îlO0C, et on laisse les particules reposer ensuite pendant 10 à 20 minutes avant de les sécher. 5. Procédé de fabrication d'un panneau ignifugé en particules de bois agglomérées et d'amélioration du cycle de maturation d'une colle résineuse, caractérisé par le fait que l'on pulvérise sur les particules de bois une solution aqueuse d'un composé de bore et d'un acide à base de soufre, cette solution contenant de 20 à 50 % en poids du composé de bore, et le rapport en poids dudit composé à l'acide étant compris entre 1,5 et 4 parties du composé pour 1 partie d'acide sulfurique concentré à 96 ffi puis on traite et on sèche les particules, on y applique une colle à base de résine de formaldéhyde-urée, et on les lie en les comprimant à chaud de façon à obtenir le panneau. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ie composé du bore est un borax anhydre (Na2B407), l'acide est l'acide sulfurique, la solution contenant environ 35 % en poids de borax et le rapport pondéral de ce borax à l'acide sulfurique étant d'environ 52:21. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le pH de la solution est compris entre 4,5 et 6,0 environ, la quantité de cette solution projetée sur les particules étant comprise entre 15 à 35 % en poids par rapport au poids de particules sèches. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 et 7,caractérisé par le fait que la colle est à base de résine de formaldéhyde-urée, cette colle étant utilisée en quantité pondérale comprise entre 2 à 12 % du poids des particules. 9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on projette la solution à une température dtenvi- ron 65 à 1100C, et on laisse ensuite les particules reposer pendant environ 10 minutes avant de les sécher. 10. Procédé de fabrication d'un panneau ignifugé en particules de bois agglomérées et d'amélioration du cycle de maturation de la colle résineuse, caractérisé par le fait que l'on projette sur des particules de bois une solution aqueuse composée d'un borax (Na,B O .XH o), X étant compris entre O et 10, 2 et d'acide sulfurique, cette solution contenant environ 35 % en poids de borax, le rapport pondéral de ce dernier à l'acide sulfurique étant d'environ 1,5 à 4,0 parties de borax pour 1 partie d'acide et le poids de la quantité de solution projetée représentant environ 25 %0 de celui des particules sèches, la solution étant pulvérisée à une température d'environ 770C et son pH étant compris entre 4,5 et 6,0 environ, ensuite on laisse reposer les particules pendant 10 à 20 minutes, puis on les sèche et on y applique environ 2 à 12 % en poids d'une colle à base de résine de formaldéhyde-urée, et on les lie en forme de panneau en y appliquant pendant 10 à 20 minutes une compression de 14 à kg/cm2' 21 kg/cm2 à une température comprise entre environ 135 et 1850C.