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Procédé de fabrication de panneaux revêtus.
La présente invention concerne la fabrication de panneaux revêtus.
L'invention concerne des panneaux qui sont définis ici comme étant principalement des panneaux de fibres et des panneaux de particules. Ces produits, comme on le sait, sont fabriqués à l'état de feuilles de formes plus ou moins compliquées à partir de fibres, de fragments ou de particules de bois ou d'autres ma- tières lignocellulosiques agglomérés sous pression à l'aide ou non d'un liant résineux synthétique. On utilise habituellement des particules de bois, mais on peut traiter de cette façon d'autres matières lignocellulosiques comme le lin, la bagasse, le lemon grass, la paille etc. On recourt habituellement à des liants,tels
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que des résines synthétiques thermoduroissables à prise rapide comme des résines urée-formaldéhyde, urée-mélamine-formaldéhyde et phénol-formaldéhyde.
Le procédé pour fabriquer les panneaux consiste de façon générale à mélanger les particules(ou les fibres)de bois avec le liant résineux, ;puis à former une nappe du mélange. La nappe est introduite dans un dispositif de façonnage approprié où. les par- ticules sont pressées à la. forme voulue et chauffées de façon à provoquer le durcissement de la résine de la nappe et l'adhérence des particules les unes aux autres. L'humidité présente dans le bois et celle'formée pendant le durcissement de la résine sent chassées du panneau soue l'effet de la chaleur et de la pression.
Tendant le durcissement, la résine s'écoule entre les particules de bois et les colle intimement les unes aux autres,en conférant au produit fini la rigidité et la solidité requises. Au sortir du dispositif de façonnage,qui peut être une presse hydraulique ou une extru- deuse, le panneau chaud peut être soumis à d'autres traitements comme l'huidification ou le sablage. Par la suite, le panneau traité est fini., souvent à l'aide de vernis et de peintures de diverses natures.
L'application de revêtements de vernis et de peintures de diverses espèces sur les panneaux offre certains inconvénients.
Ainsi, beaucoup de revêtements de ce genre sont sensibles à l'hu- midité, de sorte que pour pallier une exsudation ou le manque d'adhé- rence, il est essentiel d'appliquer le revêtement sur un panneau sec, froid et ayant subi le durcissement. Beaucoup de peintures requièrent des temps de séchage relativement longs et, par oonsé- quant, des étuves de séchage ou des locaux de grande dimension pour le stockage des panneaux franchement peints. Les revêtements comprenant des solvants organiques volatils doivent être appliqués sur des supports froide pour éviter les risques d'apparition de soufflures et une médiocre adhérence. Par oonséquent, il faut pré- voir dans ce cas des moyens permettant de refroidir rapidement les
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panneaux ou un local pour les stocker.
La finition des panneaux est donc une opération onéreuse et fastidieuse.
L'invention procure un procédé perfectionné pour revê- tir des panneaux. En outre, on peut reoourir au nouveau procéda même lorsque le panneau encore chaud exsude de l'humidité,pour obtenir un revêtement durable, résistant au choc et bien adhérent.
Le procédé suivant l'invention pour fabriquer des pan- neaux revêtus consiste à appliquer une composition de revêtement à base de polyuréthanne durcissantpar l'humidité qui comprend des' groupes isocyanate libres sur un panneau qui exsude de. l'humi- dité et qui se trouve à une température d'au moins 37,8 C.
Le panneau peut être un panneau de particules ou un panneau de fibres. Un panneau de.ce genre est fabriqué d'habitude à chaud et sous pression dans les conditions où il reçoit se, forme, tandis que le liant résineux durest. La température de dur- cissement est supérieure à 93,3 C et la pression à 14 kg/cm2.
Le panneau exsude de l'humidité tandis qu'il est exposé aux effets de la chaleur et de la pression. Cette humidité est naturellement présente dans la matière lignocellulosique ou cellulosique et dans le liant résineux et est également un produit du durcissement de la résine. La teneur en humidité peut varier entre 0,5 et 15% et en général entre 5 et 10% du poids total des constituants du pan- neau. L'exsudation de l'humidité se poursuit pendant un certain temps après que le panneau ait été soustrait aux effets de la chaleur et de la pression et, comme déjà indiqué,elle doit avoir lieu pendant l'application du revêtement. Le panneau conserve une certaine quantité de chaleur pendant quelque temps après que la source de chaleur ait été retirée et revient de façon continue jusqu'à la température ambiante.
Comme déjà indiqué, la tempé- rature du panneau doit être d'au moins 37,8 C. Elle est de préfé- renoe de 93,3 à 232,2 C, la valeur la plus favorable étant en général d'environ 121,1 à environ 176,7 C.
Un revêtement appliqué suivant l'invention sèche et
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durcit rapidement. Un revêtement d'une épaisseur de 0,0254 mm est sec au toucher en 30 secondes ou même moins et un revêtement d'une¯épaisseur de 0,127 mm peut être manipulé sans risque: après environ 4 ou 5 minutes. Cet aspect de l'invention est étonnant parce que les mêmes compositions de revêtement, appliquées sur des panneaux froids de la façon habituelle, deviennent sèches au toucher en environ 30 minutes ou davantage pour une épaisseur de 0,0254. mm ou d'environ 2 heures ou davantage pour une épais- seur de 0,127 mm. En outre, les revêtements obtenus sont exempts des soufflures qui apparaissent habituellement lorsque les surfaces' chaudes sont revêtues de diverses compositions.
Les revêtements obtenus par le procédé suivant l'invention ont d'excellentes pro- priétés d'adhérence, de durabilité et de résistance à l'abrasion, au choc, aux agents chimiques, aux solvants et à l'eau.
Les compositions de revêtement de polyuréthanne durois- sant sous l'effet de l'humidité et comprenant des groupes isocya- nate libres qui sont habituellement en position terminale de la chaîne polymère sont déjà connues.
(cf. pex. Saunders et al : Chemistry and Technology; Partie II. Technology ; High Polymers, Vol. XVI, Interscience Pu- blishers, 1964, pages 477 à 485).
Ces compositions dérivent de prépolymères obtenus par réaction de polyols, comme des polyéther polyols, d'huiles végétales comme l'huile de ricin, ou de polyesters aveo des polyisooyanates organiques,qui sont généralement utilisés en excès.
Le séchage et le durcissement rapides des revêtements de polyuréthanne jusqu'à l'état où. ils sont secs au toucher offrent des avantages économiques inattendus. Ainsi, les panneaux revêtus peuvent être manipulés et stockés quelques minutes après leur finition, ce qui réduit au minimum pratique l'espace nécessaire pour la fabrication des panneaux. Des étuves et étagères de sécha- ge ne sont pas nécessaires, étant donné que les panneaux peuvent être retirés de la chaîne de finition et empilés sur l'aire de
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stockage où le retour de la teneur en humité des panneaux à l'équili- bre et la post-vuloanisation de la composition de polyuréthanne se font de la façon habituelle.
Comme indiqué ci-dessus, les compositions de revêtement de polyuréthanne durcissant par l'humidité utilisées suivant l'in- vention sont des produits connus. Elles contiennent habituellement un prépolymère à groupes isocyanate terminaux dérivant d'un polyol et d'un diisocyanate organique, en solution dans un solvant organi- que à bas point d'ébullition anhydre comme le toluène, le xylène, l'acétate d'éthyle ou leurs mélanges. La composition peut conte- nir des additifs, comme des agents absorbant la lumière ultra- . violette et des agents agissant sur la viscosité. Les composi- tions peuvent être utilisées à l'état de vernis limpides ou de revêtements pigmentés.
Dans le dernier cas, les pigments sont habituellement inorganiques et exempts d'humidité. Les composi- tions contiennent habituellement des groupes isooyanate terminaux à raison de 1 à 5% de leur poids total. La teneur totale en solides de la composition peut varier beaucoup et dépend, en général, du mode d'application envisagé. Ainsi, des compositions s'appliquant au pistolet peuvent contenir environ 50 à 80% de solides au total,.
Les compositions s'appliquant à la brosse peuvent contenir envi- ron 30 à 60% de solides au total. Les compositions s'appliquant au pistole't sont préférées suivant l'invention.
Le panneau peut être revêtu immédiatement au sortir du dispositif de façonnage ou, comme on le préfère, après sablage pour éliminer les arêtes vives et/ou les autres irrégularités.
Cette opération, surtout lorsqu'elle est intégrée à une chai'ne de production, peut être socomplie quelques minutée après que le panneau ait été retiré du dispositif de façonnage et tandie qu'il est encore relativement chaud.
L'épaisseur du revêtement appliqué peut varier entre des limites étendues. Par exemple, l'épaisseur peut atteindre à peine 0,0102 mm ou s'élever jusqu'à 0,127 mm ou davantage. On
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préfère d'habitude appliquer rapidement plusieurs couches pour que le revstement fini soit continu, en particulier pour la pro- duction de panneaux de formes compliquées. De façon évidente, le temps de séchage et de durcissement du revêtement, appliqué aug- mente avec l'épaisseur de revêtement, mais les propriétés des revêtements appliqués sur les panneaux chauds par le procédé suivant l'invention sont toujours étonnamment supérieures à celles de revêtements appliqués sur un support se trouvant à la tempéra- ture ambiante,.
Les exemples suivants,dans lesquels les parties et pour- centages sont en poids et les températures en degrés centigrades illustrent l'invention.
EXEMPLE 1. -
Le liant résineux synthétique utilisé dans cet exemple comprend:
2000 parties d'un produit de réaction urée-formaldéhyde ' non résineux aqueux contenant environ 86% de solide 'au total, et ayant un rapport molaire formaldéhyde;urée de 4,7:1 et un pH d'au moins 7,0 (préparé oomme décrit dans le brevet américain n 2.652.377);
500 parties d'urée; 700 parties de mélamine;
200 parties d'eau ; et
40 parties de sulfate d'ammonium*
Le mélange formé a une viscosité de 260 poises et un pH de 5,7.
Le liant résineux synthétique, pris à raison de 928 par- ties, est pulvérisé sur 4400 parties de fragmente de bois de pin en même temps que 96 parties d'une émulsion de cire de paraffine pour conférer de la résistance à l'humidité un panneau fini. La durée de pulvérisation est de 3 minutes et les fragments de bois de pin sont passés dans un mélangeur classique pendant l'addition du liant. Le mélange obtenu contient 15% de liant et 1% de oire de paraffine. La teneur en humidité des fragments de bois de pin
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est de 2,1% avant l'addition du liant et de 8,0% ensuite.
On'forme une nappe de 35,5 cm x 63,5 cm à l'aide de
1700 parties du mélange de particules de bois et de liant. La . nappe est introduite dans une presse hydraulique munie de plateaux de 63,5 cm x 63,5 cm chauffés à l'électricité. La nappe est pres- sée sous 527 kg/cm2 au manomètre à 193,3 C en un panneau d'une épaisseur de 6,35 mm en 2 minutes..
Le panneau de particules obtenu est retiré de la presse ' et reçoit par pulvérisation une composition de revêtement de poly- uréthanne durcissant par l'humidité et pigmentée, constituant une couche d'une épaisseur de 0,0127 mm. Le panneau revêtu obtenu est sec au toucher en moins de 1 minute.
Le panneau de particules revêtu est exposé pendant
538 heures dans un Weather-Ometer. L'ép@sseur du panneau augmente de 1,3%. Un panneau de particules, préparé de façon analogue mais non revêtu de la composition de polyuréthanne ci-dessus exposé pendant 538 heures dans le Weather-Ometer accuse un accroissement de 6,6% de son épaisseur initiale. Cet essai au Weather-Ometer montre l'efficacité de la couche de polyuréthanne comme protec- tion contre l'humidité, ainsi que l'absence sensible dans le revê-r tement de piqûres provoquées par des soufflures.
La composition de revêtement de polyuréthanne utilisée dans cet essai est une composition durcissant à l'humidité, pig- mentée, peu lustrée et comprenant 2,58% de groupes isocyanato libres et au total 65,2 de solides dont 18,1% sont constitués par du chromate de plomb et 17,7% par une matière siliceuse. La fraction résineuse de la composition est obtenue en faisant réagir un excès d'un polyisocyanate avec un polyol,suivit le procédé décrit par Saunders et collaborateurs comme indiqué ci-dessus.
EXEMPLE .2. -
On panneau de particules revêtu est formé comme ci- dessus, mais le revêtement appliqué a une épaisseur de 0,0279 mm.
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Ce revêtement est sec au toucher en environ 2 minutes.
Le panneau revêtu est exposé pendant 538 heures dans le Weather-Ometer et accuse un accroissement de 0,16% seulement de son épaisseur initiale. ' EXEMPLE 3.-
Le liant utilisé dans cet exemple est un mélange com- prenant:
300 parties du produit de réaction'urée-formaldéhyde non résineux utilisé dans l'exemple 1 ci-dessus;
750 parties d'urée; .
1050 parties de mélanine;
300 parties d'eau; et 45 parties de sulfate d'ammonium.
Ce liante qui contient 70% de solides,est pulvérisé sur des frag- ments de bois de pin, comme décrit dans l'exemple 1. Dans ces con- ditions, on pulvérise 730 parties (15% de liant) et 75 parties ' d'émulsion de cire de paraffine (1%) sur 3500 parties de fragments de bois de pin dans un mélangeur en 2,5 minutes. Les fragments de bois de pin contiennent 2,9 d'humidité. Le mélange de parti- cules de bois et de liant contient 7,0% d'humidité.
Due nappe de 30,5 cm x 39,3 cm formée à paetir de $00 parties du mélange de particules de bois et de liant résineux est pressée dans une presse hydraulique sous 527 kg/cm2 au mano- mètre à 187,8 pour former un panneau de particules d'une épais- Saur de 6,35 mm en 2 minutes.
Le panneau de particules chaud est retiré de la presse et revêtu 90 secondes plus tard par pulvérisation pendant 20 secon- des de la même composition de revêtement de polyuréthanne durcis- sant à l'humidité et pigmentée que celle utilisée dans l'exemple 1.
Le revêtement, d'une épaisseur de 0,0762 mm, est sec au toucher en moins de 3 minutes.
La durabilité des revêtements après 24 heures de dur-
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cissement est déterminée suivant lé Standard Tabor Abrasion Proce- dure (norme ASTM D-1044) et donne les résultats repris dans le tableau.
XEMPLE 4.-
On panneau de particules est formé comme dans l'exem- ple 3 et revêtu de la composition de revêtement de polyuréthanne durcissant à l'humidité et pigmentée décrite dans l'exemple 1 ci- dessus. Le revêtement est appliqué en une épaisseur de 0,127 mm et est sec au tâcher en 4,5 minutes. La durabilité du revêtement après 24 heures est donnée dans le tableau ci-après'.
EXEMPLE 5.-
Un panneau de particules est formé en substance comme décrit dans l'exemple 4, la différence étant que,le mélange de particules de bois et de liant est soumis à un prédurcissement d'environ 15 à 30 secondes sur les plateaux chauffés de la presse avant le durcissement à chaud sous pression. Le panneau chaud est revêtu 90 secondes après avoir été retiré de la presse par pulvé- risation pendant 30 secondes de la composition de revêtement de ' polyuréthanne durcissant à l'humidité et pigmentée décrite dans l'exemple 1. Le revêtement, d'une épaisseur de 0,127 mm, est sec au toucher en 3 minutes. La àurabilité du revêtement durci est indiquée dans le tableau.
TABLEAU
EMI9.1
<tb> Panneau <SEP> de <SEP> Perte <SEP> de <SEP> poids <SEP> en <SEP> grammes <SEP> à <SEP> Perte <SEP> de <SEP> poids <SEP> en
<tb> 500 <SEP> cydes <SEP> x <SEP> grammes <SEP> à <SEP> 1000 <SEP> cycles.
<tb>
<tb>
<tb>
Ex. <SEP> 3 <SEP> 0,043 <SEP> 0,067
<tb>
<tb> Ex. <SEP> 4 <SEP> 0,029 <SEP> 0,045
<tb>
<tb> Ex. <SEP> 5 <SEP> 0,028 <SEP> 0,043
<tb>
x Meule "Calibrease CS-17" avec charge de 500 grammes.
EXEMPLE 6. -
On fabrique des casiers à bouteilles par moulage d'un mélange de particules de bois et de liant résineux synthétique
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analogue à celui décrit dans l'exemple 3. Le moulage 'est exécuté en remplissant à la main un moule chauffé de forme compliquée- introduit dans une presse Colli travaillant sous une pression de 200 kg/cm2 au piston à une température de 1800 et pendant 3 minutes. L'objet moulé est retiré de la presse, après' quoi 90 secondes sont nécessaires pour éliminer les traces de manipulation et adoucir les arêtes vives par sablage.
L'objet moulé chaud est alors revêtu.par pulvérisation pendant environ 1 minute d'une couche d'une épaisseur de 0,025 mm d'une composi- tion de résine de polyuréthanne durcissant par l'humidité, à l'aide' d'un pistolet travaillant sous une pression de pulvérisation de
1,75 kg/cm2. Le revêtement est sec au toucher en 30 secondes. Par conséquent, 3 minutes après avoir été extrait de la presse, l'objet ; moulé fini peut être retiré de la chaîne 'de production et stocké.
La finition normale de pièces moulées analogues requiert plu- sieurs heures pour le refroidissement des pièces et/ou pour l'ap- plication et le séchage d'un revêtement qu'on utilise ou non les étuves de séchage habituelles.
La composition de revêtement de polyuréthanne utilisée dans cet exemple contient 1,73% de groupes .isocyanate libres et au total 54% de solides,dont 25% sont constitués par du chromate de plomb servant de pigment et 3% par une matière siliceuse.
Ces exemples indiquent que l'invention procure un pro- cédé efficace et économique pour appliquer une composition de finition de polyuréthanne sur des panneaux, en particulier des panneaux de particules, et que le nouveau procédé peut être utilisé dans le cas de panneaux plats ou d'objets constitués par une matière lignocellulosique agglomérés et moulés en une forme compliquée. Les panneaux peuvent être rendus cohérents par passage à la presse-plate ou par extrusion et les compositions de revête- ment peuvent être appliquées sur les panneaux chauds par des procédés' classiques, par exemple à la brosse, au pistolet ou, au rouleau ou par immersion.