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Traitement par la pression des corps de matière fibreuse préalablement moulés
Dans l'industrie des matières comprimées, il est connu de préparer, par exemple sur les machines à papier, des pièces préalablement moulées à partir de mélanges aqueux de matière fibreuse,de farine de bois etc.
et de dispersions de résines artificielles, ces pièces sont alors séchées soi- gneusement et elles subissent seulement un durcissement tel que les résines artificielles ne soient pas durcies dune faon irréversible; en effet, tout ce mode de fabrication ne sert qu'a obtenir des produits intermédiaires qui sont propres à une élaboration Ultérieure par les méthodes de l'inoustrie des matières comprimees (compression en moules et a la chaleur sous pressions élevées).
Le travail en phase aqueuse sert exclusivement à incorporer à la résine artificielle une grande quantité de substances de charge avec une répartition bien régulière et suivant un processus continu*. On ne cherche pas à produire une structure feutrée ayant une rigidité propre
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et d'ailleurs cette structure n'est pas obtenue par la dessic- cation des places préalablement moulues et leur nouvelle com- pression ultérieure;
en effet, on n'obtient '±le bonne struc- ture feutrée que quand 1'opération de dessiccation et de feutrage se produit en même temps que le moulage final.Toute modification de la position des fibres déjà séchées affaiblit la structure feutrée et par conséquent la résistance du corps
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moulée Pour cette raison, dans les procédés d'ihaboration qui viennent u PLrw écrits, les fibres ont simplement la fonction de substances de Ch?.1 ge,C'est-Ù-òÀ?e d'agents des- tinés à diluer la résine.
Dans l'industrie des plaques de fibres, il est connu
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en outre de déshydrater sur des dispositifs a talais et de mouler des suspensions aqueuses ae matières fibreuses feutra- b1eB.LOTSqV.'On veut fabriquer des plaques de construction Isolantes on n'ajoute pas de liant et les pièces moulées
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sont séchées,sans emploi de resD1on,dans des dessiccateurs ù rouleaux ou dans des appareils anlo8es.
Pour la fabrication des plaquas de fibres durcies (poids spécifique 1,0 et plus), on ajoute des liants jusqu'a un maximum de 10%,on comprime ensuite les pièces moulées 4
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l'état humicle, dans certains cas sans emploi de chaleur,puis on sèche et on comprime alors de nouveau dans des presses u chaud, Mais cette compression à chaud après dessiccation abaisse la résistance par rapport à la résistance maximum qui pourrait être obtenue, par suite des dommages causés à la structure feutrée.. Ceci est également vrai pour les pro-
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codés qui employaient une dessiccation partieile, un refroi- dissement, une dessiccation complète et ensuite une compres- sion, ou qui p3occait a la dessiccation des températures auxquelles théoriquement le liant ne fait pas encore prise.
Dans des cas particuliers, on a également essayé de fabri-
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quer un bois artificiel à partir d'une pâte fibreuse aqueuse
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avec des additions plus considérables cie liants, par exem- pie de résilies artificielles, en séchant directement les pièces moulées fabriquées a la Manière usuelle et contenant une teneur de 26A environ en 115-lit3 ou en les séchant et en
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les comprimant ensuite.Hais ces produits avaient une faible résistance quand on les comparait au bois naturel.
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Gr±ce à i±- nouvelle élaboration, qui va être décrite ci-dessous, des pièces soûlées humides .ln"E)palél?s la Maniè- re connue ,- on réussit obtenir une nouvelle matière éli>alo-- gtie eu bois qui réunit des avantages très importants par rapport Rnx matières comprimées, au bois naturel, au bois artificiel, J .\1X 1>L;>QaPx fibreuses isolantes ou ux plaques fi.Jre)"8S durcies.Les pièces moulées peuvent être prdprees suivant l'un des procèdes connus, p'ir e;xe;apip ,i partir à>à:>e fnlspns1ol1 f 1à de pâte ae bois contenant la r&sine artifi- cieiir ù un ëtat de très fine proc4iit par déshydratation et par aouige sur une mouler ià tamis allongé, à tmis l"'O:ncl ou sioei? ?à:
!e nachine R mouler fonctionnant d/une iûuniùre qui est essentiel c'est une teneur en résine artificielle de plus Q 15/,cette résine artificielle ôtant par exemple une résine ae phariol- aldéhyde formique, et le chiffre de 15,l étant rapporte la quantité de matière fibreuse supposée sèche. Il?.. pièce moulée contient environ 60 ü TEjÔ es+,J alors éli;- boi,,éc conformément à la iJi%àsriitr Llv:üt1on PH vue obtenir un produit final homogène ayant un Joies spécifique de 0$4 J'ak3q,aku 1,0 au InaX1m;'Iil.
J1. cet effet, l;. p1$ce Biouioe est introduite azilo :r,f> 1)l"fHje c:{1:.,'f:fe &.4. lûoo Ot est comprimée df;::1S ctt et elle 8t soumise a 1action conjuguée ùe t"1<1#>=-:<x<-<;.ii<eB ;; 100 18JO et due pression qui n'est pas sup,ori?àrv a io lg/ cm2 :P9ilc.lclt une à>ce<;1 tPiâe qi=.e ,aùi?iiiit 1P processus 0 dessiccation et de durcissement qui se déroule en ffiP1fi.Q Zoiùps, la position des fibres les
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unes par rapport aux autres se m2ii tie>;mnt> et q19 , C.#'j:1S la même passe, on obtienne 1:. cieasi té d< sl.â; de 0,4.
U J., 0 du produit final to:t en ââe dépassant pcls 1"1 5db"l.t finale d03irÓP, Cette cumpression chaud, conforme & la présente invention, des pièces mcuics humides contenant plus G: 15% ae liant, a pour effet que les opérations de dessiccation, de feutrage, de condensation et ds polymérisation dont 2e compose ." 0^:,j,n totale de prise d'una plaque Q. bols artificiel, s' ei19ct.ùe.it pendant que :es particules da iaa- t1àre fibreuse et (le liant se trouvent Géloà dans leur posi- tion ciaf'lilitive4 Par ce traitement, on ;é.assil huiic obte- nir une résistance optimum avec un minimum CL8 poids spcif'1- que< Cette CoMpreSSioi-1 à chaud úes pièces moulées humides diffère donc profondément Ce tout autre procède úans lequel
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les opérations de, dessiccation et de compression se succè- dent.. comme il était usuel jusqu'ici, dans un ordre quelcon- que.
Le progrès résulte nettement de tressai comparatif qui suit.
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Une plaque de matière fibreuse moulée humiàe,;contenant environ 65ja d'eau et provenant CL$Une, substance sortant du dé- fibrateur et d'une réside finement répartie de crésol et djal- déhYde formique à l'état A, est subdivisée en deux parties.
L'une des moitiés est sôch6e à froid ou à ebaud, puis elle est comprimée à chaud et elle offre alors une résistance la flexion de 148 kg/cm2 pour un poids spécifique de 0,57, tandis que l'autre moitié présente,. aprss le traitement cyon- forme l'invention, C"''st-.-Cl.ï' après compression à chaud l'état humide, un? résistance cie 2 4 i''aG'.1. pour U1 poids spécifique de 0,64.
Cet essai montre l<extraordinaire avan- targe industriel obtenu grâce au nouveau procède. ce progrès resuite aussi des résistances à ll flexion suivantes obtenues ù. l'aide du procédé conforme invention : 150 kgÍ cm2 pour u3l densité de .4 t 25 (te- résine artificielle; z60 kg/cm2
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avec un? densité de 1d4 et 26 de résine artificielle; 400 kgf cm2 ivec une densité de 0 J6 et 25 c1e résine artificielle etc...; des résultats de ce genre bavaient 9S encore été
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obtenus par aucun autre procède ou par aucun autre produit
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avec ces densités et ces teneurs en liante ' '1.
La mesure qui est essentielle pour l' o'l:;t.l1t1011 de cet effet est,, comme on l'a indiqué ci-dessus, le fait que l'on provoque l'opération ae dessiccation et les opérations con- nexes de feutrage ainsi que ' condensation et de polyméri- sation,dans des conditions telles que le liant et les parti- cules de fibres se trouvent,, pendant :'.( cours (le l'opération, <12.1S leur position dcifiu1tiv@...Les observations microscopiques' qui suivent éclairent le. situation cte fait Cú...fo;r'Jl1r u :;'0> pré- sente invention Lorsqu'on observe U...L dispersion aqueuse de matière fibreuse et de liant nu microscope, on a une image qui correspond au schéma de 12- figure l, c;t--ei qUe le& articules de fibres et de liant (ces 11't'..1','! se présentant par exemplg à l'8tt à gouttelettes colloïdales), se dÓP18- cent librement dans l' e±-u.
Si l'on pose, "lors sur cette pré- p:.r3 tiO1 un couvre-objet, on obtient U!,8 11"-.' qui COi'i',ipOtiC.
#1.à cct,Gm> rï 1::;. f'ig'.lre , c'est-à-dire que ..1.98 particules de liant se collent -pput être par suite dttirie, sorte d'action ae filtrage- sur les fibres. Ce dernier phsnombne s'accom- pli 1; d'abord pendant le processus de lOLi.:É; ' J m:A.is ensuite, d'une iagon encore renforcée, lors 0.e n. compression de la pièce moul..k W;Î.15 seulement tant que cette piéce est humides. cal, U1J.':! pl->èj?ilra tiOH G.c,ss3ch6e" 0.±# f: :;.' f.ppl:i:?A1C (le, # ',ur L,;11 . > dm1:@, plùi3 , qu2ild on lâ compr 1me, 1' '>PP' tj,'eJ:1ce df;> i.:... f'1- gure 2.
JÜ;:lG1 donc quand une pi0c moulue axt sochop et en- SLi,.7.t' comprimée, comme ca 1,1 t l.4.supl ;jLi:c d :C" 15'D par- ticules de liant ci'LI..L'c1f2,snt tout au b'7;,i sous x± fO?bi?> (..fI ,.JP1its grumeaux contre :;.Jà 5 fibres et entre les fibres.Un pro- duit qui a été durci de 18, sorte donne effectivement une ima-
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P microscopique qui correspond u 1 figure 3. .s¯ .liJ si on comprime i), c:Cl',1ld. une place aouibe corrrspo>iùc,nt 1t l'apparence (le 1' figura 2 les #ïï.Cl?C (le li::'.n"t sont a@ nouveau pres- sées contre les fibres pendent l'opération de chaúff2ge, et elles sont soumises dans cette sit').Sltion un eff;t ae con- densation et de polymérisation plus poussées en sorte qu'' elles se fondent iex uY"1.P C dY l?S autres, qu' Al121s l1VelOp- pont les fibres.% et !tïFP's.;
i forment un sqiei-htte Cûlri"'Ilt, Tant que i' Pau se trouve daiis les pores des SpE.CA5 entre l'F3 fibres, cette eau t"&lô3lllet hydrostatiquement 10. pression cie la 1)1'S6 e.U:i\ fibres pt aux particules GP liante et eixe à-cit de, ce flit u la fois dans le sens exprima P;:l figure 9µ u,!"i1S le jt.'is cïtuï-4 action par pression sur la O,i.Yîu's':l.i= tiUil.sLP t'LP pression hydrostatique agit a'une imniëre c.Is:a; n.' sur les régions de croisements des fibres, où irs fibres ,;0¯fï'fl se lint v..6.t fur et ù Mesura de 1'àiccroissewrii; de :.:2 ú.@ss:.i.cc3.t1on sous 'inf:iul?l1ce de la pression ainsi q> par feutre. c01101- cio-chimique. sous le microscope, avec un corps Moulé qui a été bi.iiE33. traité' cÜlformémê1t l'invention,on a uue i1Ilhb COIlfo- mat la figure 4.
Cette image suggère l'explication que là coiupressioii à chaud l@S corps soûles humides provoque un entre lacement optimum au squelette de 1i<:ixt avec la structure feu- trie, pour produire une structure homogène, il est reCOl!11'l.n- dable en outre d'avoir' un contrôle correct de le. courbe de température et de à,é1 courbe de pression pendant les pß éti.OYis ue dessiccation, de feutrage, de condensation et de polyome- "7.:3ût.01'.
La iniàce )OU6? nu!uiu.t1 constitue un xystôùie 1 t3i'C ne complexe de fibres gonfleeu qui maintiennent 1' ;a"u, en par- tie par action colloïdale,en partie It0tat #hYrOCe1U1oset d'eau qui est retenue simplement par .c.;,J1'E"ace entre les fibre
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et de particules de liante-Ces particules peuvent être rcipi fées sur les fibres à partir de solutions,ou bien eues sont
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reparties entre 1-0 fibres à l'atat de grandeur COlloldle.Les particules de liant e,ies-mmes contiennent encore de l*ee.u de condensation ainsi que des composante libres d'origine,
qui sont chassés en partie lors du chauffage et entrent en partie en réaction.Suivant le degré de condensation auquel sont par- venus les liants lorsqu'on les emploie,l'utilisation de la pression et de la chaleur provoque une fusion plus ou Moins énergique des particules de résine en sorte que,par une coo- pération correcte de :.;:
pression et de la chaleur,on peut en-
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gendrer un squelette de liant à l'intérieur de la structure feutrée des fibres.-
Les produits définitifs u fabriquer ont en général des
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épaisseurs supérieures u. !Om et es corps mouiés humides ont des épaisseurs de 40 u 801:
).'1l" ces épai8Sù.rs ainsi que la complexité de la composition ont pour effet l.Ll 111rc11e irre- gu1lère de la déshydratation et du durcissement de lu résine, Il est donc recommandable de contrôler l'effet de la pression et l'effet de la température de façon à éviter d'avoir des produits formés de couches aistinctes. Ce contrôle peut se faire par degrés ou par une variation progressive de la pres-
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sion Pt de la température.
En général, on ùistinguera trois phases dans la marche totale des opérations de prise: les corps moules humides sont CJ:1D.,A,:r:rÓs sur les plaquée àe Ln pures- se chauffées elles-mê-nes par exemple au moyen ae vapeur, dans
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ces conditions,lorsque la température S'61ève,le gel matière fibreuse-eau passe L 1' ;;zat sol et cède de ce fait d'une façon particulièrement aisée une partie de son eau. Au cours de
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cette plillse,11 est pur suite avantageux de faire usage d'une pointe de pression de 3 kgf cm2 par exemple, grâce a laquelle cette partie de l'eau est rapiaeme-it élimina;.
Lorsqu'on atteint i?s températures nécessaires, qui 0prllient elles- mêmes du genre dU gel et !Y--V suite du genre ue la matière fibreuse,, l'eau s'écoule ou jaillit hors du gâteau de fibre
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sous l'action de la pression, Lundis que, d'autre part, à des températures plus faibles ou après expulsion de l'eau
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fixée à l'origine sous la forme clr gel, on 'le réussit pus, même au moypn de pressions élevées de 20 kg/cm2 et pl.ac , ù chasser l'eau fixée sous forme de gel (à des températures moindres) ou l'eau qui demeure dans la Matière fibreuse après expulsion de l'eau de sol,
plus vite que si l'on employait
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des pressions moindres;ceci indépend&ru3ent du fait que ces pressions élevées seraient fatales aux poids spécifiques com- pris entre 0,4 et l,o. Ceci tient directement au fait que
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l'eau fixée chimiquement ou cOlloldaleme:::1t dans les corps moulés à une vitesse de déshydratation qui est faiblement influencée par la pression.. Lors du chargement de ,et presse, une petite proportion d'eau se trouve librement entre les fibres.
Cette eau peut être exprimée par pression avant ou après chauffage,, mais elle peut avantageusement aussi sortir
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avec l'epu de gel simuitanrax2' u l'élimination de cette eau de gel libéra
Au cours de la seconde phase de l'opération de prise, les diverses zones de la matière comprimée ont sensiblement la même teneur en eau, cette eau est fixée en partie dans
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la matière fibreuse d'UuE"' manière lâche au point de vue chi- mique, et elle existe aussi en partie dans les particules de liant à l'état d'eau de condensation résiduelle ou même nou-
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ve 11l?men t produite,.
L'expulsion de cette eau se fait en pre- mier lieu sous l'influence de la chaleur-à des températures de 100 1800 environ- ; l'usage simultané de l . pression est nécessaire afin de maintenir les particules de matière
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fibreuse et les particules de liant a"lis leur position rela- tive réciproque les unes par rapport aux autres, et éven- tuellement en outre, le cas échÇ:Ja!lt pour favoriser l'opé- ration da condensation et l'opération Ce polymérisation au 11ant.La sortie de i F x provoque une diminution de volume ae
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la mat1ère comprimée;
s1 le réglage du cylinare de compression était maintenu constant, la pression sur lu i.tiàre compri- mée diminuerait et cette matière pourrait accroître de nou- veau son volume et par conséquent modifier la position de
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ses particules de ii2nl.- et de ses particules ae fibres. Afin d'éviter cet inconvénient, on adapte la pression u la diminution de volume et on la maintient constante, ou même
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on 106'-,Lbve encore, par exemple au moyen d'accumulateurs de pression.
Lorsque l'expulsion de 1'eau de gel dans la pre- mière phase doit se produire très vite, et par conséquent lorsqu'on emploie une pointe de pression relativement élevée,
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on peut amorcer par un abaissement de pression le pssa6a la seconde phase du contrôle de pression, pendant la seconde phase, les zones ext iie,ir.es ue la matière comprimée commen- ceîit u sécher et a se durcir plus rapidement que les zoeies 1..1t!'.LleS, ú.U fait Cl une J1.f'i:&..i..'ure adduction de la chs-.lr par lS p1ElCiUfS métalliques chauffantes.
Il en recuite le passage une troisième phase du traitements AU cours de cette troisième phase, les zones extérieu-
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res sont cit',14 suffisamment durcies pour oUPai'.'Les soient OEeve- nues beaucoup moins compressibles que les zones intérieures lorsqu/on utilise la pression.
Les zones intérieures sont plus mais aussi plus riches en -Lorsque la pres- sion est trop forte, ces couches sont écrasées et devien- nent plus denses que les couches extérieures, lorsque la
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pression est trop faible, iL vapeur des couchas intrleu- res engendre dans ces couches une structure trop poreuse
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et par conséquent une mo:LiICre, que dans les couches extérieures.
Afin d'éviter ces inégalités, il est par con- séquent extrêmement importent cie contrôler 1± pression le f-U0-il que la compressibilitë plus élevée ues couches intérieures et leur pression ae vapeur .Le provoquent pas d.i ir1>egUlal'1 tés au produit final. -Etant donne que l'opra-
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tion de durcissement est un processus qui progresse peu a
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peut ae l'extérieur vers l'111ter1eur: il est rCCrnnil:.n de faire en sorte que le contrôle Ci la pression suive ce processus progressivement ou par degrés.
En dehors du réglage de la pression, le maintien de tem-
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pJtur correctes est important pour l'obtention de pro- duits aussi bons que possible et de durées broves ue trai- tements 011 a Cij .1 indiqué que l'adduction de chaleur a une importance décisive pour la séparation de l'eau fixée sous forme de gel. Un chauffage rapide de la matière est donc recommandable au début.- Au cours de la seconde et de la troisième phase , les températures élevées accélèrent l'ex-
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pulsion ae l'eau et le durcissement des Ü,...1tS.
D'autre part l'élévation des températures a utiliser est limitée par les dommages causes aux fibres par surchauffe (dommages qui sont bien connus aussi dans l'industrie du papier). ces dommages se manifestent d'autant plus fortement que les matières fi
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'c!'au.ss soi,.t plus sèches.Quand la ClEi. 3r3.C'rG.. 'tl (.e la matière comprimée progresse, la tempünl. tUI'e doit donc être a.aJ.ïf.C..s En outre, la température est limiter pr la vitesse de du#?- cissement des zones extérieures 6a il-1 Bt13re. Lur dur- cisseroent trop raplue 2 pour efft une ûeslccat1on plue difficile des couches intérieures..
Grace à un réglage conforme 19à?Qsente invention o.e la pression et de le t'lJlpJ1"'r'.;x' pendant le traitement des corps ae û1atiàre fibreuse préalablement moulas,on réus- suit de la Sorte à obtenir des produits hom02;SeS, exempts de couches et analogues au bois, ceis corps ayart une résis- tance a2evée avec un polos spJc1fiQua relativement faible* La valeur du contrôle de température et ae pression est con- Cii t1onnée, ainsi qu'il :rm:3lG. tA des explications ci-aessus, par le genre de la natiore floreusee le genre du liante l'épaisseur et la úeuk3itè Ce la place moulée que l'on s'e:fu
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force à' obtenir.,
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Le mode d'exécution qui suit et la courbe de tempéra-
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ture et la courbe de pression ci-J ointes, qui conc*:?1.ie:
it un autre mode ape.1-bécutione illustrant le procédé, sans limiter ce procédé aux moo-es d'exacution en question.
On veut préparer une plaque analogue au bois ayant
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une d?ns1t de 0,5. On met de la pâte de fibre de bois à une consistance de 5 dans un dispositif agitateur, par exem- pie dn s un malaxeur, avec une suspension ase résine artifi- cielle ou une solution de résine artificielle, d'une manière
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connue<La proportion Le liant est ue 30yo du poids des fibres..
A partir de cette pâte, on prépare, après dilution préalable
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Jusque consistance convenant aux 1;}8.chii1.9S il papier, des plaquas ayant par exemple 40mm d'épaisseur et 40% de teneur en matière sèche, cette préparation se faisant sur un tamis
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de déshydratation. Ces plaques sont porldeps a--iiis une presse u chaud pour plaques, et elles y sont chauffées 1800 en 10 minutes puis elles sont chargées peuaant 15 riiin-utes 4 une pression de 2 Kg/ca2. Ensuite, :La pression est réduite v,5 kg/cm2 et la dimlat1on.QA volume se produit jusque - 2lïltil- C. isSFUï' la pression est itialâteaup constante Ct' une ffiJ.n1àra appropriée.
Pennant ce temps, 1±. température est de 130 ; au bout de six heures la plaque est pour ainsi dire sèche et on la laisse alors dans la presse, soumise à un durcissement ultérieur, à 110 , pendant 4 heures, sous une pression de 1 kg/cm2.
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Suivant le .oC:CtE9 conforme la présente invention il est donc possible de fabriquer des matériaux dont le ca-
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ractère est ±1nsiogwe ù celui du bois naturel et qui possèdent les propriétés caractéristiques du bois en ce qui concerne la dureté, le. ras1stQi1ce, la iC...tt c.!.e ,1'vû. n un de- gré encore supérieurs pour les aensités 1ilriurs ù 1,0t, il n'a pas te possible jusque ici d'obtenir d'una autre ma- nière que par le procède conforme la présente invention
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un produit homogène du It1ême genre analogue au i,ois.
Tous les matériaux connus p"pa;?ÇJ6 i.& (le matière fibreuse et ds liants ont soit le caractère du carton, soit !0 ca- ractère de la corne ÂIVîIDIO±1'±13iI5 BT RdsifliZ 1 - Brocédé pour la préparation de corps mouldc ana- logues au bois, liomogânps et -Dor,âu:ç$ à partir de dispersions
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aqueuses de matière fibreuse et de liants durcissables par
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1(A Chaliliri, par moulage déshydratation) dessiccation et durcissement des liants. caractérise par fait que les corps moulas humides contenant environ 60 Ó.
17010 G! f'SiU et 15 45)É de, liaùts, rport aux fibres obohest sont comprimés dans une presse chauffée, sous une pression qui ne dépasse 10 kgS par OMZ, de tll façon et pendant un temps tF que le position des fibres les uii--s par rapport aux autres se maintienne durant les processus ce dessiccation et durcis- sement qui se pî o<-uis9nt s1mUtsilément, et que, ùc,ns ia nlme ps-ose) on obtienne 11--. Í.!.LlÓitê Cl,tisÜ:oee de 0,4 leo du produit dofÜ11 tif...
2.- procú POuT- la compression) 1&. dësicc&tion et 1l9 G"a:ciszeiù"iit d corps Moulue o'oteAias ù partir a'une p3te de iotià P fibreuse avc ds liants d.UJ:'CL.H3a.b:F-DS, pour la préparation de produite fibreux hosogèjps, suivant 1 en par- ticulier, caractérise par ig f,-,,It qu la pression et la tem- përature sont contrôlas par dP,±;rr:3 ou par une variation pro- gressive elitri les limites de 0 ù 10 Ugo pe-2 cn2 et de 100 È 1&Ù.0, , éie t<:
-1= iE1gon le liant reste reparti régulière- ment dans tout le corps wo.a-é et eritou-e ls particules de matière fibreuse, la densité désirée du produit dfinitlt, l' àPai3seu du produit comprimée la vitesse de déshydrata- tion GdÎ9TWànÉe par 'Ir.00 ,7± tic')res fibruss employées, et la
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vitesse de durcissement des liants déterminant la mesure
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