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METHODE PERFEOTIONNEE POUR LA FABRICATION DE PLAQUAS DURES
EN FIBRES.
L'invention concerne la. fabrication de plaquée dures en . fibres, à partir d'une bouillie de matière fibreuse, et en parti- culier le procédé de fabrication dans lequel, comme dans la fabrication du papier, on transforme préalablement la bouillie de matière fibreuse en une nappe de matières fibreuses humide, après quoi on élimine une partie de 1,'eau adhérente par aspiration ou pression. Des fragments ou sections de cette nappe de matières fibreuses encore humide spnt ensuite transformés d'une manière appropriée en plaques dures, par séchage et. compression.
L'invention s'applique particulièrement, à la fabrication de plaques en matière fibreuse de c,e genre mont la ,,race supérieure et ou la face inférieure sont unies.
Par l'appellation de plaques "dures" on comprend, dans
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l'esprit de l'invention, des plaques qui possèdent des qualités mécaniques de résistance suffisantes pour pouvoir être eployées comme succédané du bois naturel, par exemple en construction, pour la fabrication de meubles et des buts analogues. Les plaquas dénommées isolantes qui sont extrêmement, poreuses et de ce fait ne possèdent que des qualités mécaniques insuffisantes ne rentrent, pas dans le cadre de l'invention.
Le procédé conforme l'invention n'est pas par contre limité à l'emploi de fibres déterminées; les fibres végétales e,t parmi celles-.ci les fibres de bois, la bagasse et les fibres de bambou conviennent, de toute manière, de façon particulière.
Il est déjà connu d'éliminer complètement l'eau et de sécher, et en même temps de transformer en plaques dures, dans des presses chauffées, des plaques en matières fibreuses humides formées à partir de bouillie de matière fibreuse en analogie ayec la fabroica- tion du papier.
Par ce pressage, une partie de l'eau se transforme en vapeur.; pour permettre cette élimination de 1¯'eau, des garnis ou toiles ou des tôles percées de trous sont posés sur les plateaux de pres- se, qui toutefois s'impriment dans les plaques, de sorte que, sui vant le nombre de toiles ou de tôles perforées introduites l'une ou les deux faces de la plaque ne présentent pas une surface unie.
Si l'on se passe de toiles ou de t8les perforées, il se ,forme à l'intérieur de la plaque de la vapeur à haute tension qui, à l'ouverture de la presse, a pour action de déchirer la plaque par un effet analogue à une explosion. On peut éviter cet inconvénient en refroidissant la presse ayant de l'ouvrir et en condensant ainsi la vapeur emprisonnée dans la plaque. Alors toutefois la plaque sort de la presse à l'état humide. En outre, cette façon de travailler est fastidieuse et anti-économique car le passage du chauffage au refroidissement et vice-versa absorbe une grande quantité de chaleur en raison de la capacité calorifique considé- rable de la presse.
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Pour fabriquer des plaques dures en matière fibreuse, unies sur les deux faces, on peut soumettre les plaques sèches obtenues conformément au procédé mentionné au début, qui portent sur l'une ou les deux traces l'empreinte de la toile ou de la tôle perforée, â un nouveau pressage sous une pression élevée et à température élevée, entre des plateaux de presse lisses.
Mais on a constaté qu'avec ce dernier procédé les ¯qualités mécaniques des plaques finies sont amoindries. En effet, les fibres complètement sèches sont cassantes et sous l'effet de la pression, elles se courbent et se brisent, de t,,elle sorte que la réunion des fibres à l'intérieur de la plaque en souffre.
Si l'on emploie des liants en solution aqueuse ou à. l'état de dispersion dans la bouillie fibreuse, pour conférer aux plaques fabriquées une meilleure résistance, les procédés connus conduisent à d'autres inconvénients. On a constaté notamment que dans le procédé employé habituellement, presque partout actuellement, dans lequel on tr.aite une plaque humide, formée préalablement,. dans ¯une presse chauffée, sous pression élevée e,t à haute température, les liants sont .inégalement repartis dans la plaque finie et s'accumulent. dans les couches extérieures. Parfois aussi on consta- te la présence de croûtes ,et de mauvaises colorations à la surface.
Or des recherches approfondies ont démontré que ces défauts ne dépendent pas de l'irrégularité du mélange du liant avec la bouillie de fibres et non plus de la préformation de la .bouillie de fibres en une plaque humide, mais que ,c'est l'eau chaude qui s'échappe d'abord dans la presse chauffée qui véhicule le liant . vers les couches extérieures. Ces inconvénients se manifestent également quand on se sert c,omme liant de résines artificielles durcissables, car la température à laquelle s'opère le durcissement est beaucoup plus élevée que la température de l'eau qui s'écoule de la presse.
L'invention remédie à tous les inconvénients qui viennent , d'être mentionnés; elle permet de fabriquer des plaques dures serrées et unies de partout, possédant une excellente résistance;les
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liants employés sont répartis uniformément dans la plaque et lui confèrent ainsi des qualités mécaniques régulières et un aspect irréprochable.
Conformément à l'invention, les plaques obtenues d,e façon conne à partir de bouillie de fibres, et débarrassées, de façon connue, d'une partie de l'oau adhérente, sont séchées, sans intervention, ou sans intervention notable de pression, pendant un temps suffi- sant ppur que la plus grande partie de l'humidité soit évaporée et qu'il ne reste dans les plaques que l'humidité résiduelle ppur laquelle les fibres sont encore suffisamment souples et flexibles.
De préférence, les plaques doivent âtre séchées à l'air, ce qui correspond à une humidité résiduelle d'environ 14% au plus (par rapport au poids total).
La limite inférieure de l'humidité résiduelle est de préféren- ce 6%, et une humidité résiduelle inférieure à 3% est plus ou moins indésirable; on recommande alors d'humidifier ces plaques dans la mesure requise pour qu'elles atteignent les limites préci- tées.
Le séchage préliminaire peut s'effectuer de préférence à, l'ai- de d'air chaud o,u un autre agent chauffé gazeux ou à. l'état de vapeur, par exemple à l'aide de vapeur surchauffée, grâce à quoi les plaques sont chauffées à des t,empératures de 100 environ ou guère supérieures.
La plaque séchée obtenue de cette manière est ensuite soumise, entre des plateaux de presse imperméables, à l'action de la chaleur, et de la pression dans une zone progressivement croissante, et l'on peut en outre augmenter progressivement l'action de la pression.
On peut commencer à faire agir la pression dans une zone du centre de la plaque ou à une extrémité de celle-ci. On peut interrompre temporairement l'action de la pression. On décrira plus loin un dispositif convenant pour ce traitement.
Grâce à l'action progressive de la pression qui commence dans une certaine zone de la plaque et au fait que l'on augmente petit à petit la superficie de cette ,zone, jusqu'à ce que la plaque
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toute entière soit soumise à l'action de la chaleur et de la pression, la vapeur formée peut s'échapper vers 1,'extérieur, latéralement, par les parties de la plaque qui ne sont pas encore sous pression et qui, par conséquent, sont encore plue poreuses) l'élimination de l'humidité résiduelle s'effectue donc en direction latérale à partir du centre de la plaque vers les deux extrémités ou d'une extrémité de la plaque vers 1'autre extrémité.
En choisissant convenablement la valeur de la pression, on peut r,égler la compacité et le poids spécifique de la. plaque. En faisant agir des pressions finales spécifiques de 20-50 kg/cm2, on obtient des plaques d'un poids spécifique de 0,4 à 0,6; en ap- pliquant des pressions spécifiques finales de 50 à 100 kg/om2, on obtient un poids spécifique de 0,6 à 1.0 Le poids spécifique et partant la résistance sont d'autant plus considérables que la pression finale est plus élevée.
La température de la presse peut variera cependant elle doit dépasser notablement 1000 et être d'au moins 130 C, et elle peut, atteindre 230 C
Avec ce procédé on fabrique des plaques en matière fibreuse de grande résistance, unies sur les deux faces.
Si L'on introduit dans la bouillie de fibres des liants et des amonts aquaphobes, en solution aqueuse ou à 1¯' état de disper- sion, par exemple des .résines, des cires et des matières adhési ves, en particulier des résines naturelles, des esters résiniques et des résines artificielles de tous genres, on obtient, avec le procédé conforme à l'invention, une distribution très régulière des liants ou des agents aquaphobes dans la plaque finie.
si l'on emploie des résines artificielles durcissablea, par exemple des produits de condensation des phénols, de l'urée ou de la thiourée, de l'aniline ou des homologues, ou les produits de substitution de ces combinaisons avec des aldéhydes et en particulier avec la formaldéhyde ou avec des polymères de celle- ci, ou des matières qui dissocient la formaldéhyde, on réalise des ayantages spéciaux, lorsqu'on effectue le séchage préalable
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des plaques sans action notable de la pression jusqu'à n'avoir plus que l'humidité résiduelle, à des températures de 100 C, ou guère au dessus, et que l'on effectue le reste du ou deuxième séchage sous l'action de la pression à des températures auxquelles la résine artificielle durcit,
c'est-à-dire en présence desquelles elle se transforme en forme infusible et insoluble. Des températu- res de 140 à 180 C au moins conviennent à ,cet effet; quelques pour cent - trois pour cent par exemple - de liant ou d'agent aquaphobe par rapport au poids total de la plaque sèche suffisent et une quantité supérieure à 12% ne procure aucune amélioration notable de la plaque qui puisse se justifier économiquement.
Si l'on a recours à des liants insolubles dans l'eau, on peut les dissoudre, par des agents alcalins telle qu'une solution alcaline ou le carbonate alcalin quand ils sont de nature acide comme c'est le cas pour les condensats de phénol et de formaldé- hyde ou la colophane, et par des acides quand ils s.ont de nature alcaline comme le produit de la condensation de l'aniline et de la formaldéhyde. On peut également émulsionner dans 1,'eau ces agents et particulièrement les liants à réaction neutre, à l'aide d'agents émulsionnants appropriés tels que les savons, les agents mouillants cu analogues.
Lorsque le liant n'est pas déjà fixé aux fibres par adsorption, l'addition d'un agent qui fait dlspa- raitre l'action du solvant ou de l'émulsionnant a ppur effet de précipiter la liant sur les fibres de la bouillie de fibres qui a é,té préalablement mélangée à la solution ou à L'émulsion du liant ou de l'imprégnant.
Les déshydratations mécaniques de la plaque formée à partir de la bouillie de fibres et son séchage préliminaire n'ont aucune influence sur la régularité de la distribution du liant dans.. la plaque, car la vapeur qui s'échappe ne véhicule pas le lant. Il ne se produit pas non plus de durcissement des résines durcissa- bles artificielles lorsque l'on ne dépasse pas notablement la température de 100 Iprs du séchage préliminaire.
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On se sert ,pour effectuer le second séchage et pour le pres- sage d'un dispositif dont les parties essentielles sont illustrées par le dessin ci-joint.
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Le dessin montre deux parties .fixea a, et rassemblées entre elles par des colonnes ce Entre las plateaux h, hl de l'a presse, sont disposées les plaques chauffantes i à surfaces unies ou polies, entre lesquelles op introduit les plaques en fibres ayant subi la séchage préalable. Dans la partie a, de la presse se trouvent les
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pistons de preaae d, e, f, g et dans, la partie b, les pistons due presse dlallil qui sont actionnés successivement à, l'aide d'eau sous pression pénétrant par ,,les yannes ou soupapes 1,±!,!!,Q. dans les conduites h,g,r,s. L'arbre négulateur k règle les vannes par l'intermédiaire des cames x.yezpl et des tiges t,M,Ipw.
On introduit tout d'abord de l'eau sous pression peu élevée, ce qui . pour effet .de mettre en mouvement les plateaux h, h1 et de fermer la presse. On met ensuite en action les pistons médians d,d1 en -ouvrant la vanne ou soupape 1 par l'intermédiaire de la came x et de la tige t, En faisant tourner l'arbre k, on provoque alors l'ouverture de la vanne ou soupape d'admission m et ainsi on met sous pression les pistons et e1 et ensuite, en soulevant la
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vanne 031 soupape a.
les postons et fl Ensuite, àI!aide d'un dispositif de réglage qui n'est pas représenté dans le dessin, on évacue l'eau sous pression qui agit sur les pistons supérieurs d1,
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el,fl de telle sorte que 1,p plateau supérieur loel de In presse se soulève avec les plaques chauffantes et vient se poser contre la pièce ou traverse supérieure b. Les pistons extérieurs $ sont alors mis sous pression également par suite du soulèvement de la .vanne ou soupape o, de telle sorte que toute la surface de la presse se trouve, actuellement sous pression.
Sous le plateau de la presse h, et sur la face supérieure du plateau h1 de la presse sont disposés
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des dispositifs réfrigérante k qui refroidissent la face des plateaux l!" et!l 1 opposée 1 celle tournée vers las plaques chauffan- tes et qui, du fait de la dilatation inégale des deux faces des plateaux, provoquent un bombage de ceux-ci.
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Il s'en suit que c'est la pression des pistons centraux d et d1 qui agit tout d'abord sur la matière pressée. Lorsque alors les pistons e et el sont également mis sous pression, un dispositif de réglage, monté en parallèle avec les dispositifs régulateurs d,'eau sous pression représentés, agit pour faire passer du régime de refroidissement au régime de chauffage le dispositif réfrigérant voisin des pistons sous pression, et cette action se poursuit,. de la même manière, également lorsque les pistons f et g sont amenés sous pression. Par suite de cette commutation ou passage du régime de refroidissement au régime de chauffage, les deux faces des plateaux h et h1 de la presse sont chauffées d'une manière ,égale et se dégauchissent d'une manière égale, de sorte que qes plateaux prennent insensiblement une forme droite ou rectiligne.
Les plaques chauffantes sont subdivisées en un certain nombre de cases chauf- fantes, désignées dans le dessin par les références 1,2,3,4,5,6 et 7. Lorsque les pistons et d1 sont mis sous pression, c'est la case 4, c'est à dire la partie centrale des plaques chauffantes, qui est chauffée. Lorsque les postons e et e1 sont mis sous pres- sion, les cases 3 et 5 eont également chauffées. De même le chauf- fage des cases 2 et 6 se produit lorsque les pistons f et f1 sont mis sous pression et celui des cases 1, et 7 quand la pression agit sur les pistons extérieurs g Le réglage du chauffage peut se fai- re à l'aide d'un dispositif régulateur non représenté sur le dessin qui est monté en parallèle avec le dispositif régulateur hydrauli- que.
Comme il a été dit plus haut, le dispositif régulateur hydrau- lique, de même ,que le réglage gour l,e chauffage et le refroidisse- ment des plateaux de presse et le réglage du chauffage des ,plaques chauffantes peuvent être établis de manière que la pression et le chauffage commencent, par exemple à partir da l'extrémité d gauche pour se propager rapidement vers 1,'extrémité de droite.
Dans ce cas, il convient de disposer également un contre piston en opposition au piston gauche g,
Le procédé va être expliqué ci-après à la lumière d'un exemple de réalisation.
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A une bouillie de fibres de bois, on ajoute 5% du produit -de la condensation de crésol et de formaldéhyde, dissous dans une solution de soude caustique; on mélange convenablement,. on ajoute de l'acide sulfurique dilué ou du sulfate d'aluminium jusque obtention d'une réaction neutre puis on mélange ànouveau convenablement. On forme alors, de façon connue, une nappe de la matière fibreuse, que l'on débarrasse par aspiration, par pression, ou les deux, de l'excès d'eau. Cette nappe est découpée en plaques. Les plaques humides sont Mors séchées, dans une étuve, à contre-courant, à l'aide d' air chaud à une température de 100 c environ pour ramener leur te- neur en eau à 6-14% par rapport au poids total de la plaque.
Les plaques qui ont été soumises au séchage préalable sont maintenant séchées et pressées à nouveau à,,la manière indiquée plus haut,, ce qui peut s'effectuer à l'aide du dispositif déjà. décrit., En actionnant le piston de pression central, on exerce tput d'abord une pression sur le centre des plaques .chauffantes, ce qui a pour effet de comprimer la partie centrale des plaques fibreuses se trouvant entre les ,plaques chauffantes et permet à l'eau résiduel- le vaporisée de s'échapper latéralement par les parties poreuses des plaques voisines de la zone de pression. On augmente alors pro- gressivement L'étendue de la surface pressée, du fait que d'autres pistons sont successivement actionnés jusqu'à ce que, finalement,- toute l'étendue des plaques chauffantes se trouve sous une pression élevée.
On peut alors augmenter la pression suivant le poids spéci- fique désiré.
Pour faciliter le départ des vapeurs, on peut suspendre l'ap- plication de la pression pendant de courtes périodes avant chaque augmentation de pression. La température est maintenue approximati- vement à 1,50-16000-pendant le pressage.
Au lieu du produit de la condensation du crésol et de la for- maldéhyde, on peut également employer une solution aqueuse d'un pro' duit de condensation de l'urée ou de la thio-urée et de la formal- déhyde.
Si l'on se sert d'autres liants, qui ne durcissent pas aux températures élevées, mais restent fusibles et solubles en présence de celles-ci, par exempleles résines naturelles et la colophape,
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la dammar, la gomme laque, etc, ou des résines artificielles non durcissables telles que les résines alkydiques, les combinaisons polyvinyliques, les résines de coumarone ou d'indène, on peut porter la température dans le premier stade du séchage notablement au dessus de 100 C, tandis que le second stade peut s'effectuer à des températures inférieures à 130 c et qui suffisent simplement à provoquer le départ de l'humidité résiduelle, REVENDICATIONS