Brevet FR2557006A1 — publié le 19850628

PROCEDE DE FABRICATION DE PANNEAUX ET DE PIECES PROFILEES EN COPEAUX DE BOIS PROTEGES CONTRE LE FEU L'invention concerne un procédé de fabrication de panneaux et de pièces profilées en copeaux de bois protégés contre le feu. Le domaine d'emploi, dans le secteur du bâtiment, de panneaux et de pièces profilées en copeaux de bois non protégés contre le feu est limité. Le domaine d'emploi de panneaux de copeaux peu protégés est encore plus limité du fait que leur comportement au feu est encore insatisfai- sant. On a donc cherché à améliorer la tenue au feu des panneaux et des pièces profilées en copeaux de bois mais jusqu'a présent on a eu recours à des procédés au cours desquels la nette amélioration de la résistance des pan- neaux et des pièces profilées à l'action des flammes était acquise,aux dépends d'une perte importante des propriétés technologiques. Dans les procédés de la technique antérieure,,les panneaux de copeaux de bois protégés contre le feu sont fa- briqués par prétraitement des copeaux avec des produits de protection contre le feu. Les copeaux de bois sont ainsi imprégnés, selon un procédé cher et coûteux en main d'oeuvre, avec ou sans pression, puis séchés à une teneur en humidité convenant à la fabrication des panneaux. D'au- tres procédés produisent le produit de protection contre l'inflammation lors d'une étape de travail additionnel, par exemple, par addition de dérivés minéraux du bore tels que la Colemanite et d'acides minéraux. Les copeaux sont pré- traités avec ce mélange, séchés puis utilisés en même temps que le gypse qui a précipité pour la production de panneaux protégés contre le feu. On ajoute aux copeaux d'autres produits tels que les cendres volantes ou la ver- miculite. On a aussi proposé d'utiliser, à la place des liants organiques et spécialement des résines de collage, des liants minéraux, tels que le ciment ou les silicates. On a, de plus, proposé de remplacer une partie importante des copeaux de bois par des charges minérales ce qui a conduit à des pertes importantes de résistance, spéciale- ment pour les couches de recouvrement. Lors de l'emploi, comme liant, de mélanges de magnésite (DE-PS-2 550 857), on a déterminé que les panneaux présentent une nette hy- groscopie après pressage et stockage de plusieurs jours. Le travail ultérieur et la finition de ces panneaux de copeaux, ainsi protégés contre le feu, posent aussi des problèmes. La décoration directe de ces panneaux, par exemple, à l'aide de papiers imprégnés de résine mélamine n'est pas possible. Des outils spéciaux sont nécessaires pour le travail ultérieur, et il faut installer des dispo- sitifs spéciaux d'aspiration, puisqu'il se dépose, avec les matériaux de ce type, des poussières relativement lour- des,de ciment par exemple. Afin de maintenir la proportion de bois, on a re- cherché à mélanger les résines de collage habituelles avec des produits de protection contre le feu, mais, comme dé- jà mentionné, la protection contre le feu obtenue est très limitée. Il est, de plus, très possible que les résines collantes employées possèdent, après addition des produits de protection contre le feu, et spécialement d'acide bo- rique, une tendance au durcissement prématuré. La présente invention s'est donné pour but de proposer un procédé permettant d'obtenir des panneaux et des pièces profilées en copeaux de bois qui permette d'arriver à une très bonne protection contre le feu tout en conservant les propriétés technologiques des articles en copeaux de bois de telle sorte que ces panneaux et ces pièces puissent être travaillés et terminés sans pro- blèmes, comme les panneaux et pièces non traitées. Selon l'invention, la résine de collage est rendue fortement acide lors de l'addition des produits de protec- tion contre le feu et les copeaux de bois préencollés sont mélangés avant la dispersion avec les produits de charge évitant l'incendie; le mélange liant-copeaux de bois avec ces produits de charge est neutralisé de telle sorte que le liant durcisse de façon classique. Le procédé selon l'invention comporte plusieurs effets surprenants. On a constaté de façon surprenante que le mélange des produits de protection contre le feu à la résine thermocollante ne pose pas de problème s'il est fait en milieu très fortement acide, par exemple, à un pH d'environ 2. De plus, ce mélange rendu fortement acide possède une aptitude très importante à l'imprégnation des copeaux. On peut ainsi introduire sans problème dans la matière une partie des produits de protection contre le feu. Une autre partie de ces produits ainsi que les matiè- res empêchant l'incendie sont, selon l'invention, amenés aux copeaux déjà préencollés par mélange des charges avec lesdits copeaux, ce qui permet avant tout de travailler sans problèmes et sous une forme très homogène puisque le préencollage des copeaux de bois conduit à ce que ces char- ges amenées comme à l'habitude sous forme pulvérulente ne se séparent pas par dispersion ce qui ne conduirait pas à un produit final homogène. Ce mode de travail rend donc impossible toute séparation. On obtient ainsi un produit final très bien protégé contre le feu et qui conserve les propriétés technologiques d'un produit à base de copeaux de bois, tant en ce qui concerne la solidité que l'aptitu- de au travail ultérieur, propriétés que l'on retrouve quand on utilise les résines de collage habituelles pour la fa- brication des panneaux en copeaux de bois. L'addition des produits de charge pulvérulents évitant la formation d'in- cendie permet aussi de neutraliser parfaitement le mélange copeaux de bois-liant rendu fortement acide, de façon adap- tée au travail ultérieur. Le prétraitement coûteux des copeaux disparaît. La fabrication peut être entreprise avec seulement de faibles modifications dans l'installation. Malgré la proportion de charges communiquant une très bonne protection contre le feu, qui conduit automati- quement à une diminution de la proportion en copeaux de bois dans le produit final, on a pu constater, de façon tout à fait surprenante, que, pour ce procédé il suffisait pratiquement de la même quantité de liant que pour un panneau non protégé, ce qui permet de conclure à un certain effet de "diluant" des sels et matières ajoutées. Malgré cette proportion de charges, les produits obtenus par ce procédé présentent, de façon surprenante, une résistance élevée et, d'autre part, une très faible densité de fumée lors de la combustion. La possibilité offerte d'utiliser les liants ha- bituels, malgré la protection élevée contre le feu, permet tout d'abord de conserver pratiquement complètement les propriétés technologiques des panneaux de copeaux de bois non traités; d'autre part, certaines propriétés sont nette- ment améliorées, spécialement l'absorption d'eau, le gonfle- ment en épaisseur et le dégagement de fumée. C'est ainsi que pour les panneaux fabriqués selon ce procédé les gonflements au bout de deux heures se situent autour de 2 % et les gon- flements au bout de 24 heures autour de 3 à 4 %. L'étanchéité aux gaz de combustion est d'environ 10 %. Des essais au feu ont, par ailleurs, montré que la résistance résiduelle était encore notable. Après un essai au feu de 20 minutes à 700 C, la résistance à la flexion de l'éprouvette n'est plus que d'environ 1/3 de celle du panneau de départ. Les panneaux obtenus par mise en oeuvre du procé- dé selon l'invention, du fait des valeurs élevées de solidi- té spécialement des couches de recouvrement peuvent être ensuite traités sans problème, comme les panneaux non trai- tés et, par exemple, plaqués ou revêtus de papiers impré- gnés de résine. Le travail des panneaux encollés ou pla- qués peut être effectué avec l'outillage classique servant au travail sur panneaux. Il n'est pas nécessaire, pour ces panneaux protégés contre le feu, de disposer d'installations spéciales d'aspiration sur les lieux de travail. Les panneaux obtenus selon ce procédé peuvent être fabriqués selon les températures et les conditions de pres- sage classiques pour les panneaux de copeaux. On peut grâce à ce procédé fabriquer sans problèmes des panneaux mono- et multicouches, ainsi que les pièces profilées corres- pondantes. D'autres modes de réalisation de l'invention vont être décrits ci-après; ils concernent surtout l'utilisation de protecteurs d'inflammation sélectionnés à ajouter à la résine de collage ainsi que l'emploi de charges spécialement sélectionnées évitant la formation d'incendie, ainsi que les quantités de ces différents composants à utiliser. On peut utiliser, comme résinesde collage, c'est- à-dire comme liants, des produits de condensation mélamine- formol, urée-formol ou mélamine-urée-phénol-formol ou des mélanges de ces produits. On peut aussi ajouter jusqu'à 25 % d'isocyanate tel que le diphénylméthane 4-4'-diisocya- nate. On ajoute aussi des durcisseurs de résines aminées, par exemple, de 2 à 10 % de chlorure d'ammoninum, de sulfate d'ammonium ou de peroxydisulfate diammonique sous forme d'une solution aqueuse à 10-30 %. On ajoute, en tant que matière protectrice de l'inflammation conduisant à une forte acidification du mélange résine de collage-matière protectrice de l'inflammation, de l'acide phosphorique, de l'acide borique et/ou du sulfate d'aluminium. C'est l'acide phosphorique qui parait le plus adapté à une forte acidi- fication du mélange. Les rapports de poids entre la résine de collage et l'acide phosphorique peuvent varier de façon relative- ment importante entre 4: 1 et 1: 4 et, de préférence, entre 1: 2 et 2: 1. La concentration de la résine de collage et de la matière protectrice de l'inflammation est, de préférence, réglée de telle sorte que, pour une humidité de départ des copeaux d'environ 4 %, on arrive à une teneur en humidité d'environ 10 à 25 % du mélange de copeaux chargés de matiè- res protectrices de l'inflammation et de colle. La concentration des ajouts de collage en teneur en matière solide varie entre 55 et 80 %. Parmi les charges organiques qui évitent la formation de l'incendie, on peut citer comme particulière- ment avantageux l'oxyhydrate d'aluminium, le sulfate d'alu- minium, la dolomite, le kaolin, la terre d'infusoires et la barytine ainsi que des mélanges de ces produits dans des proportions, en poids, allant d'environ 10 à environ 50 %. Un panneau fabriqué selon ces indications et fortement protégé contre l'incendie se compose d'environ un tiers de copeaux de bois, d'un tiers du mélange résine de collage-matière protégeant contre l'inflammation et d'un tiers de charges minérales empêchant la formation d'in- cendie, de telle sorte que laproportion de bois se situe entre et 50 %, une fois le traitement de protection effectué. Les exemples suivants illustrent différents mélan- ges utilisés dans le procédé selon l'invention. Exemple 1 On mélange 1 200 g de copeaux de bois ayant une épaisseur de 0,2 à 0,6 mm et une longueur de 1 à 15 min, et une humidité résiduelle de 4 à 5 % à: 390 g de résine mélamnine (60 %) rapport molaire mélamine: formol 1: 2,0 8 g de chlorure d'ammonium (solution aqueuse à 25 %) 410 g d'acide phosphorique (à 60 %) On ajoute ensuite aux copeaux préencollés un mé- lange de: 500 g de sulfate d'aluminium g d'acide borique 350 g de terre d'infusoires et 360 g de barytine et on mélange à nouveau. Le mélange des copeaux est ensuite dispersé en une nappe et pressé sur presse à étages. Le panneau obtenu est poncé puis revêtu d'un papier décor imprégné de résine mélamine. Exemple 2 On mélange: 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,2-O,6 mm longueur 135 mm humidité: 4-5 % avec un mélange de: 600 g de résine mélamine (à 60 %) Rapport molaire mélamine: formol 1: 1,6 g de peroxydisulfate diammonique (à 10 %) 400 g d'acide phosphorique (à 60 %) et g d'acide borique. On ajoute ensuite: 500 g de sulfate d'aluminium 340 g de terre d'infusoires 360 g de barytine. Le mélange de copeaux est dispersé en une nappe et pressé sur presse à étages. Le panneau de copeaux est encollé après ponçage avec une solution à 60 % de résine mélamine, recouvert d'un placage en bois et pressé sur presse à étages. Le panneau de copeaux ainsi plaqué est formé à chaud, le placage est légèrement poncé et enfin traité avec une laque ignifugée. Exemple 3 On mélange 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,2-0,6 mm longueur: 115 mm humidité: 4-5 % avec un mélange de: 800 g de résine mélamine urée (à 60 %) Rapport molaire mélamine: urée 1: 1, rapport molaire mélamine/urée: formol 1: 1,4 400 g d'acide phosphorique (à 60 %) et g d'acide borique. On ajoute ensuite aux copeaux préencollés 500 g de terre d'infusoires 700 g de barytine et on mélange à nouveau jusqu'à répartition uniforme. Les copeaux sont alors travaillés comme décrit dans l'exemple 1. Exemple 4 On mélange 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,2-0,6 mm longueur: 115 mm humidité: 4-5 % avec un mélange de 400 g de résine mélamine (à 60 %) . Rapport molaire mélamnine: formol 1: 1,4, à laquelle on ajoute comme durcisseur: 50 g de sulfate d'ammonium à 30 % et 800 g d'acide phosphorique (à 60 %) ainsi que 250 g d'acide borique puis on ajoute: 250 g d'oxyhydrate d'aluminium 300 g de terre d'infusoires et 700 g de barytine et on mélange à nouveau. Les copeaux ainsi traités sont travaillés comme décrit dans l'exemple 1. Exemple 5 On traite: 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,4-0,8 mm longueur 5-25 mm humidité 4-5 % avec un mélange de: 600 g de résine mélamine (à 60 %)Rapport molaire mélamine: formol 1: 1,6 150 g d'acide phosphorique (à 60 %) et g d'acide borique. On ajoute ensuite aux copeaux préencollés un mélange de: 400 g de barytine 400 g de kaolin 400 g de terre d'infusoires et on mélange à nou- veau. Les copeaux sont utilisés comme couche médiane. Exemple 6 On encolle: 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,2-0,6 mm longueur: 28 mm - humidité d'environ 5 % avec un mélange de: - 600 g de résine mélamine (à 60 %). Rapport molaire mélamine: formol 1: 1, 6 g d'acide borique 400 g d'acide phosphorique (à 60 %) et g de sulfate d'aluminium et on mélange enfin a: 500 g de kaolin 500 g de terre d'infusoires. Les copeaux sont utilisés comme couche de recou- vrement. Exemple 7 On encolle: 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,2-0,6 mm longueur 2-8 mm, humidité environ 5 % avec un mélange de: 400 g de résine mélamine (à 60 %). Rapport molaire mélamine: formol 1: 1,8 400 g d'acide phosphorique (à 60 %) et 200 g de sulfate d'aluminium et on mélange ensuite a: 500 g de barytine 500 g de kaolin 400 g d'acide borique. Le travail de ces copeaux se fait comme décrit dans l'exemple 1. Exemple 8 On mélange: 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,2-0,6 mm longueur: 215 mm humidité 4-5 % avec: 400 g de résine mélamine (à 60 %). Rapport molaire mélamine: formol 1: 1,8 g d'acide phosphorique (à 60 %) et 150 g d'acide borique. On ajoute ensuite en mélangeant: 400 g de barytine et 400 g d'oxyhydrate d'aluminium. Le travail ultérieur se fait dans les conditions décrites dans l'exemple 1. Exemple 9 On traite: 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,2-0,6 mm longueur: 115 mm humidité: 4-5 % avec un mélange de: g de résine mélamnine (à 60 %). Rapport molaire mélamine: formol i: 2,0 200 g d'acide phosphorique (à 60 %) et g de sulfate d'aluminium. On mélange ensuite le mélange de copeaux préen- collés avec: g d'acide borique 120 g de terre d'infusoires g de kaolin g de dolomite. Les copeaux sont ensuite travaillés dans les condi- tions décrites dans l'exemple 1. Exemple 10 On mélange: 1 200 g de copeaux de bois: épaisseur 0,2-0,6 mm longueur: 115 mm humidité: 4-5 % avec: 400 g de résine mélamine (à 60 %). Rapport molaire mélamine: formol 1: 1,6 g d'acide borique 400 g d'acide phosphorique, et: On ajoute ensuite::- 400 g de terre d'infusoires 400 g de sulfate d'aluminium 400 g de dolomite et on mélange à nouveau. Les copeaux ainsi traités sont travaillés dans les conditions de l'exemple 1. Exemple 11 On encolle: 1 200 g de copeaux de bois, épaisseur 0,2 à 0,6 mm longueur: 1 à 15 mm, humidité environ 4 % avec un mélange de: 400 g de résine mélamine urée formol g de diphénylméthane-4,4'-diisocyanate 460 g d'acide phosphorique (à 60 %) g de peroxydisulfate de diammonium (10 %) et 640 g de sulfate d'aluminium puis on ajoute: 450 g de terre d'infusoires 150 g de kaolin g de dicyandiamide et 450 g d'acide borique et on mélange à la fin. Les copeaux ainsi traités sont travaillés comme décrit dans l'exemple 1. Exemple 12 On mélange: 1 200 g de copeaux de bois, épaisseur 0,2-0,6 mm longueur 1 à 15 mm, humidité 5 % avec: g de diphénylméthane-4,4'-diisocyanate 400 g d'acide phosphorique (à 60 %) 400 g de sulfate d'aluminium g d'eau; on ajoute ensuite un mélange de: 400 g de terre d'infusoires g de dolomite 100 g de kaolin 400 g d'acide borique et on mélange à nouveau. Les copeaux ainsi traités sont travaillés comme décrit dans l'exemple 1. Exemple 13 On mélange: 1 200 g de copeaux de bois, épaisseur 0,2-0,6 mm longueur 115 mm, humidité 4 % avec: 450 g de résine mélamine-urée-phénolformol (à 60 %) g d'eau 370 g d'acide borique et, g de lessive de soude à 50 % puis on ajoute un mélange de: 300 g de sulfate d'aluminium g de kaolin 250 g de terre d'infusoires g de dolomite et on mélange à nouveau. Les copeaux ainsi traités sont travaillés dans les conditions décrites dans l'exemple 1. - REVENDICATIONS - 1- Procédé de fabrication de panneaux et de piè- ces profilées en copeaux de bois protégés contre le feu par addition de matières de protection contre le feu, mélan- ge des copeaux avec une résine de collage, dispersion des panneaux préencollés et pressage, caractérisé en ce que la résine de collage est rendue fortement acide lors de l'addition de matières protectrices contre le feu et que les copeaux de bois préencollés sont mélangés, avant la dispersion, avec des charges, qui évitent également la formation d'in- cendie et en ce que le mélange copeaux de bois-résine collante avec ces charges est neutralisé. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration en résine de collage et en ma- tières de protection contre le feu est réglée de telle sorte que, pour une humidité de départ des copeaux de bois d'environ 4 %, on arrive à une teneur en humidité d'environ 10 à 25 % pour l.e mélange des copeaux préencollés dans lequel ont été introduites les charges évitant la formation d'incendie. 3- Procédé selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractériséence quedel'acide phosphorique est ajouté à la résine de collage. 4- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'acide phosphorique est ajouté à la résine de collage selon un rapport en poids de 4: 1 à 1: 4. - Procédé selon la revendication 1, la revendi- cation 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que de l'acide borique est ajouté à la résine de collage. 6- Procédé selon la revendication 3 ou la reven- dication 5, caractérisé en ce que du sulfate d'aluminium est ajouté à la résine de collage. 7- Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on ajoute à la ré- sine de collage un durcisseur tel que 2 à 10 % de chlorure d'ammonium, de sulfate d'ammonium ou de peroxydisulfatediammo- nique sous forme d'une solution aqueuse de 10 à 30 %. 8- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les charges évitant la formation d'incendie ajou- tées aux copeauxde bois préencollés sont des matières minérales telles que l'oxyhydrate d'aluminium, le sulfate d'aluminium, la dolomite, le kaolin, la terre d'infusoires, la barytine ou des mélanges de ces produits. 9- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les charges sont mélangées selon une proportion en poids entre 10 et 50 % calculée par rapport au poids du panneau. - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on ajoute aux copeaux de bois préencollés, en même temps que les charges, une quantité supplémentaire d'acide phosphorique et/ou d'acide borique. 11- Procédé selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'on utilise, comme résines de collage, les résines urée-, mélamine-, mélamine-urée-, mélamine-urée-phénol-formol, la résine aminée pouvant éga- lement ëtre additionnée d'une quantité d'isocyanate tel que le diphénylméthane-4,4'-diisocyanate pouvant atteindre %, la résine de collage pouvant être également un isocya- nate pur. 12- Procédé selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'une fois le traitement de protection contre le feu effectué, la proportion de bois se situe entre 20 et 50 %.