Brevet FR2364761A1 — publié le 19780414

La présente invention concerne l'industrie des matériaux de construction et, plus précisément, un procédé de fabrication de panneaux de fibres à orientation verticale des fibres. L'invention peut trouver des applications dans diverses branches d'industrie et de génie civil où llon emploie des panneaux de fibres de résistance mécanique améliorée. A l'heure actuelle, l'industrie produit des panneaux de fibres variés, aussi bien à orientation horizontale qu'à orientation verticale des fibres, c'est-à-dire respectivement parallèle et normale au plan de compression. Un inconvénient des panneaux à orientation horizontale des fibres tient à ce que, pour améliorer leur résistance mécanique, il est indispensable d'augmenter la masse volumique, ou densité, des panneaux, ce qui entraîne un accroissement de consommation des matières premières par unité de production ainsi qu'une élévation du prix de revient des ouvrages. On peut réaliser une augmentation de la charge de rupture à la compression des panneaux de fibres, sans en augmenter sensiblement la masse volumique, en fabriquant des panneaux de fibres dont les fibres doivent etre orientées de préférence verticalement par rapport au plan de compression. On connait à présent un procédé de fabrication de panneaux dits-lamellés à orientation verticale des fibres (brevet suisse nO 450.700). D'après ce procédé, on débite des panneaux de fibres ordinaires, à orientation horizontale des fibres, en bandes de 40 à 100 mm de largeur, on les fait tourner de 900 et on les contreplaque de matériaux de revetement. Les panneaux fabriqués par ledit procédé présentent une charge de rupture à la compression de 3 à 5 fois supérieure à celle des panneaux de meme masse volumique dans lesquels les fibres sont orientées horizontalement par rapport au plan de compression. Toutefois, pour réaliser ce procédé de fabrication des panneaux de ce genre, il est indispensable de mettre en oeuvre des matériaux complémentaires, tels que des adhésifs et des matériaux de revetement ou contreplaqués. En outre, la technologie de fabrication desdits ouvrages demande beaucoup de main-d'oeuvre, alors que la productivité dans ledit procédé de fabrication des panneaux est basse, ce qui limite l'utili- sation en grand des panneaux dits lamellés dans la construction. On connait d'autre part un procédé de fabrication de panneaux de fibres du type lamellé à fibres orientées verticalement suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3.345.241. Suivant ce procédé, on applique sur une couche de fibres traitées thermiquement une couche d'adhésif, après quoi on débite la couche de fibres en ébauches que l'on superpose de façon à former un parallélépipède que l'on soumet ensuite à une compression préalable. Après ladite compression préalable, on débite ce parallélépipède en bandes composées d'ébauches superposées collées les unes aux autres. On fait tourner ces bandes de 900 de façon à réaliser l'orientation verticale des fibres et on les contreplaque, on les soumet ensuite à un traitement athermique, après quoi on les débite en panneaux. Les panneaux obtenus par le procédé qui vient d'litre décrit présentent une résistance mécanique plus élevée, étant donné que les différentes bandes sont encore collées entre elles.Toutefois, un inconvénient de ce procédé tient à ce qu'il utilise des traitements thermiques réitérés pour le collage des bandes visant la fabrication de panneaux à fibres orientées verticalement. Le but de l'invention consiste à éliminer les inconvénients susdits. On s'est donc proposé de créer un procédé de fabrication de panneaux de fibres, à orientation verticale de fibres, qui soit caractérisé par une résistance améliorée à la compression des panneaux fabriqués allant de pair avec des masses volumiques. La solution consiste en ce que, dans ce nouveau procédé de fabrication desdits panneaux, consistant à former un cube ou parallélépipède de grandes dimensions stratifié en ébauches de panneaux, à comprimer ce cube et à le débiter ensuite en panneaux isolés, on forme ledit cube de grandes dimensions suivant l'invention à partir d'ébauches fraichement formées, imprégnées de liant, tout en le soumettant simultanément à la compression et au traitement thermique jusqu'à la formation d'une structure monolithe, après quoi on débite ce corps en panneaux perpendiculairement à la direction des fibres. Il est avantageux d'effectuer le traitement thermique sous une pression s'échelonnant d'environ 1 à 4 atmosphères effectives. L'invention consiste essentiellement dans ce qui suit, On forme dans des chaines de fabrication courantes de fibres une couche de fibres imprégnée de liant phénol-formol à raison de 2 à 4%, ladite couche étant ensuite débitée en ébauches. On place ces ébauches fraichement formées dans une chambre-conteneur de façon à les superposer couche par couche. On soumet les ébauches mises en place à une compression préalable de façon à les compacter. On détermine la hauteur du cube ou parallélépipède et le degré de compactage par le calcul, en partant de la masse volumique de le couche de fibres de laine minérale et de la masse volumique du cube ou corps que l'on cherche à obtenir. On soumet ce corps compacté au traitement thermique, c'est-à-dire à la polycondensation du liant. Ce traitement thermique est réalisé par air chaud comprimé sous une pression effective d'environ 1 à 4 atmosphères à une température de 160 à 190"C. On admet le caloporteur à la partie inférieure de la chambre-conteneur d'où il arrive au corps fibreux. On admet le caloporteur pendant 1 à 3 mn. On sait que la polycondensation du liant phénol-formol est une réaction exothermique. Dans le cas considéré, les déperditions de chialeur, dans le milieu ambiant, sont modérées et, pour cette raison, la chaleur dégagée pendant la polycondensation élève la température moyenne du caloporteur d'environ 20 à 30 C. Pour cette raison, au bout de 1 à 3 mn, le corps fibreux devient le siège d'une réaction spontanée de polycondensation et la quantité de chaleur dégagée permet d'achever le traitement thermique sans consommation complémentaire de caloporteur. Partant de là > au bout de 1 à 3 mn, on cesse l'admission d'air chaud et on refoule de l'air sous la meme pression et dont la température correspond à celle du milieu ambiant.L'air admis chasse, dans la partie supérieure du cube, l'air réchauffé présent dans ledit cube fibreux et la polycondensation s'achève car la température à la partie supérieure du cube fibreux règle la fin du traitement thermique. On obtient en définitive un cube fibreux de structure monolithe. Simultanément, avec l'admission de l'air, dont la température est égale à celle du milieu ambiant, commence le refroidissement de la partie inférieure du cube. Le processus entier de traitement thermique du cube avec son refroidissement dure 5 à 7 mn. On extrait le cube fibreux obtenu, de structure monolithe, de la chambre-conteneur et on le débite en panneaux de dimensions requises perpendiculairement à la direction des fibres. Une telle orientation du débit ou du découpage permet d'obtenir des panneaux de fibres dans lesquels les fibres sont essentiellement orientées normalement au plan de compression. Le débit du cube en panneaux est réalisé par des dispositifs de coupe connus. Ainsi, le procédé suivant l'invention permet de fabriquer des panneaux de fibres d'une masse volumique modérée et d'une haute résistance à la compression et qui ont des fibres orientées verticalement. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples préférés de réalisation. EXEMPLE 1 On taille dans une couche fraîchement formée de fibres, d'une masse volumique de 80 ka/,3, d'une épaisseur de 0,08 m et d'un degré d'humidité de 3%, imprégnée dans un liant phénol-formol à raison de 3%, des ébauches de 1 x 1 m. On superpose ces ébauches dans une chambre-conteneur pour obtenir de cette manière un corps fibreux stratifié cubique ou parallé lépipédique. Ce corps comporte 12 ébauches d'une hauteur totale de 0,96 m. On le compacte à une hauteur de 0,5 m de façon à réaliser une masse volumique 3 de 150 kg/m Ensuite, on soumet ce corps à un traitement thermique à l'air comprimé chaud à des pressions effectives du caloporteur de 1,5 atmos phèr'e et température de 170 C, On effectue l'admission du caloporteur pendant 2,5 mn, après quoi, au lieu d'air chaud sous la meme pression, on envoie de l'air froid dont la température est de 20 C. La polycondensation du liant phénol-formol étant exothermique, le traitement thermique du corps se poursuit. Simultanément, la partie inférieure de celui-ci commence à se refroidir. Le traitement thermique et le refroidissement durent au total 7 mn. On obtient finalement un corps parallélépipédique fibreux de structure monolithe de 1 x 1 x 0,5 m que l'on extrait ensuite de la chambre-conteneur et que l'on débite en panneaux perpendiculairement à la direction des fibres. On obtient des panneaux de dimensions suivantes : longueur = 1,0 m, largeur p 0,5 m, hauteur = 0,06 m. Les panneaux de fibres à orientation verticale de 3 fibres que l'on obtient de cette manière ont une masse volumique de 1SO kg/m3 et présentent une charge de rupture à la compression égale à 1,2 kgf/cm2 pour une déformation de 10%. EXEMPLE 2 On fabrique le corps stratifié d'une façon analogue à celle de l'exemple 1. La masse volumique de ce corps est de 150 kg/m3. On applique le traitement thermique sous des conditions suivantes : pression effective du caloporteur = 3,5 atmosphères, température = 1700C. La durée totale du traitement thermique et du refroidissement est de 5 mn; pendant ce traitement thermique, l'admission d'air chaud dure 2 mn, alors que le temps restant sert à l'admission de l'air froid. On obtient en définitive un corps fibreux de structure monolithe de 1 x 1 x 0,5 m que l'on extrait ensuite de la chambre-conteneur et que l'on débite en panneaux perpendiculairement à la direction des fibres. On obtient des panneaux de dimensions suivantes : 1,0 x 0,5 x 0,05 m. Les panneaux de fibres obtenus à orientation verticale 3 des fibres d'une masse volumique de 150 kg/m3 ont une charge de rupture à kgf/cm2 la compression de 1,2 kgf/cm2 pour une déformation de 10%. EXEMPLE 3 On fabrique le corps fibreux stratifié de façon analogue b celle des exemples susdits. On superpose dans ce corps 14 ébauches atteignant une hauteur totale de 1,1 m. On compacte le corps jusqu'≈une 3 hauteur de 0,5 m. Apres compression, sa masse volumique est égale à 170 kg/m On effectue le traitement thermique sous les conditions suivantes : pression du caloporteur = 2,5 atmospberes, température = 190 C. Le traitement thermique complet avec refroidissement dure 6 mn; pendant ce traitement athermique, on refoule l'air chaud pendant 2 mn; le temps restant étant utilisé pour l'admission de l'air froid. On retire le corps fibreux obtenu, ayant 1 x 1 x 0,5 m, de la chambre-conteneur et on le débite en panneaux perpendiculairement à la direction des fibres. On obtient des panneaux de dimensions suivantes 1,0 x 0,5 x 0,08 m. Ces panneaux de fibres à orientation verticale des fibres, d'une masse volumique de 170 kg/m3, présentent une charge de 2 rupture a la compression de 1,4 kgf/cm2 pour une déformation de 10%. Les exemples cités montrent que les panneaux de fibres obtenus de la sorte, à orientation verticale des fibres, ont une charge de rupture à la compression de 8 à 10 fois supérieure à celle des panneaux de fibres de meme masse volumique, mais obtenus par des procédés connus et dans lesquels les fibres sont orientées de préférence horizontalement. REVENDICAT'IONS 1. Procédé de fabrication de panneaux de fibres à orientation verticale de fibres consistant à former un corps parallélépipédique de grandes dimensions, stratifié en ébauches de panneaux, à comprimer ce corps et à le débiter ensuite en panneaux isolés, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on forme le corps de grandes dimensions à partir d'ébauches nouvellement formées imprégnées de liant et qu'on le soumet simultanément à la compression et au traitement thermique jusqu'à la formation d'une structure monolithe, après quoi on débite le corps obtenu en panneaux, perpendiculairement à la direction des fibres. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue le traitement thermique sous une pression effective d'environ 1 à 4 atmosphères.