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"Procédé pour la fabrication de comprimés de--fibres à texture plus serrée et de plus grande résistance et-produits ainsi -obtenus."
La présente invention a pour objet un procédé nouveau en vue de produire des comprimes de fibres de faible, moyenne ou haute densité, au choix, à partir de moyens techniques simples capables de grande production à rythme accéléré et dans des conditions économiques particulièrement avantageuses.
On sait qu'à l'heure actuelle le rythme de fabrica- - tien,- respectivement les prix de la production, sont subordon- nés aux capacités des presses dans lesquelles la matière fi- breuse doit rester immobilisée un temps relativement long, proportionnel à 1'-épaisseur de la matière, en vue d'assurer une liaison, respectivement une polymérisation, suffisante au
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prorata des qualités.technologiques désirées pour-lesdits comprimés en matière fibreuse.
La présente invention est basée sur une conception toute nouvelle dont le but essentiel et-atteint d'une manière systématique est de libérer les presses beaucoup plus rapide- ment afin d'augmenter, ipso facto, le rythme de production, -et par conséquent aussi de réduire les frais d'exploitation à partir d'un équipement industriel donné.
Selon-.cette conception nouvelle, les presses n'inter- viennent pratiquement que pour amener les matières fibreuses à un état de siccité prédéterminé, généralement déterminé par une compacité suffisante de la matière en vue de pouvoir être ultérieurement manutentionnée. Dans cet état relativement rigide et sec, les éléments de fibres comprimées sont, alter- nativement, sur l'une et l'autre faces, soumis à l'action d'un accélérateur d'électrons,-généralement sous la forme.d'un flux électrique d'intensité relativement réduite et dont l'action pénétrante est préréglée-à une profondeur qui sera généralement déterminée par la densité moyenne désirée pour les produits ainsi fabriqués.
Dès lors, un premier objet d'invention concerne le processus- proprement dit de caractère général consistant à soumettre les matières fibreuses à l'action des presses chauf- fées, de préférence par courant haute fréquence, pendant un temps relativement court, puis à appliquer, alternativement -sur l'une et l'autre faces, la matière ainsi traitée et, à -profondeur voulue, prédéterminer l'action de l'accélérateur d'électrons.
Un autre objet de l'invention, dans le cadre de ce processus général , consiste à mélanger préalablement la matière fibreuse à une solution de résine synthétique d'une manière homogène avant son introduction dans la-¯presse.
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Un autre objet encore de !'invention consiste à pro- duire un aggloméré fibreux de grande résistance par' une .conduite adéquate du traitement ultérieur de la matière sur .une face, puis sur l'autre, à l'intervention de 1'accélérateur d'électrons, d'une telle manière que les effets de ce traite- ment pénétrent à une profondeur n'excédant pas généralement- 1/8", restant entendu que le complément de polymérisation, respectivement de durcissement des éléments de liaison, est produit par le courant haute fréquence.
-Un autre objet encore de l'invention consiste à pro- - duire deséléments en fibres comprimées généralement sous- la: forme de panneaux pouvant atteindre une épaisseur relativement- considérable de 3" et plus, et dont la densité peut, au choix, être réduite, moyenne ou même très élevée.
On comprendra aisément que les avantages de ce procédé nouveau introduisent, dans le domaine technique de la fabri- cation des fibres agglomérées, et plus particulièrement des panneaux, des possibilités toutes nouvelles attendu que les* qualités technologiques des produits susceptibles d'être ainsi fabriqués industriellement sont infiniment variables, en raison des nombreux types de fibres susceptibles d'être utili- sées et de la possibilité de choisir, comme liant,-des fibres synthétiques de nature très différente en solution concentrée, en suspensions diverses ou, même à l'état colloïdal, toutes - choses susceptibles de varier les caractéristiques physiques et mécàniques des comprises de fibres réalisés.
Le Demandeur ti-ent à préciser que l'on--mourra, dans le cadre de ce procédé nouveau, -utiliser toute résine convenante, c'est-à-dire toute résine capable de former un liant adéquat et de ne pas contrarier les effets de l'accélérateur d'électrons. Dans une forme préférée mais non limitative d'appli- cation , pour des raisons pratiques et économiques, on pourra
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utiliser avantageusement, comme liant, un mélange d'urée formal- déhyde et d'une résine à base d'amine cyanurique triaminotria- zi-ne (c3H6N6), restant bien entendu que ces résines ne présen- tent aucun caractère exclusif et pourraient être mises en oeuvre en présence d'autres liants adéquats.
En ce qui concerne les fibres, elles peuvent également être de nature essentiellement variable incluant les fibres cellulosiques ou lignocelleulosiques séparées par cuisson,.par des moyens mécaniques et/ou par des moyens chimiques, c'est-à- dire, d'une manière aussi générale -- que possible, par tous les moyens connus dans la technique de la fabrication des pâtes à papier dites pâtes mécaniques ou pâtes chimiques.
Les fibres elles-mêmes peuvent être à base de bois, bagasse, cisail- le, paille, bambou, coton, chanvre, manille, feuilles de palmier, plante de bananier ainsi d'ailleurs qu'isolément ou en mélange toutes fibres minérales telles que de l'asbest, toutes fibres animales telles que cheveux, fourrure, etc.. et, enfin, toutes fibres synthétiques, toutes ces fibres de nature différente pouvant être utilisées individuellement ou en mélanges divers qualitativement et quantitativement.
Ces fibres pourront celles-mêmes être amenées dans un état préalable en vue de la constitution de comprimés de fibres de texture particulière. Par exemple et selon le traitement leur appliqué, ces fibres pourront présenter un coefficient prédé- terminé d'élasticité ou bien encore être bouclées ou amenées dans toute morphologie convenante.
Dans .une forme particulière d'application du procédé de l'invention, on partira debois ramolli au moyen de vapeur et le bois ainsi ramolli: sera réduit Mécaniquement par tout appareil triturateur connu, cette action mécanique étant appli- quée de préférence lorsque les fibres de bois sont maintenues dans une ambiance de vapeur sous pression. ensuite, la masse
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fibreuse ainsi obtenue est ramenée à un degré prédéterminé de siccité puis est mélangée avec le liant en vue de former une matte, Cette dernière forme, en quelque sorte, la matière première pour 1''approvisionnement du processus selon l'invention.
,La matte ainsi préparée est soumise à l'action de la presse en vue d'atteindre l'épaisseur prédéterminée, cette opération se faisant-aisément par pressage de la matte entre deux plateaux chauffants formant les plateaux de la presse. Ces plateaux sont chauffés à une température telle qu'ils empêchent le cheminement des eaux de condensation sur les faces de panneaux pendant la phase de chauffage électrique, tout en permettant l'évacuation d'une grande partie de l'eau sous forme de vapeur.
Lorsque l'humidité est ainsi évacuée sous forme de vapeur ou tout au moins sous forme d'eau surchauffée, entre les faces du panneau et les plateaux de la presse, la dispersion de la vapeur au niveau desdits plateaux chauffants ne produit aucune rupture, ni superficielle ni dans--3'épaisseur de la texture.du compri- mé de matière fibreuse, en sorte que l'on peut aisément amener le comprimé de fibres libre d'humidité préjudiciable.
Selon l'invention, lorsque-le comprimé de fibres sort de ce traitement de pressage particulier, il se trouve condi- tienne pour subir l'action de l'accélérateur d'électrons dispose- directement en aval de la presse. L'effet d'accélération des électrons est généralement conditionné de manière telle qu'ils pénétrent à 1/8' à partir des surfaces du panneau, restant- entendu que cette profondeur de pénétration est en dépendance directe des caractéristiques de la texture désiréé.
Néanmoins, quelle que soit cette profondeur, de pénétration, on observera que 1-'action de cet accélérateur d'électrons- est extrêmement: rapide et que quelques secondes seulement sont suffisantes pour compléter l'interpénétration moléculaire entre fibres et résine en vue d'atteindre les qualités technologiques prédé-
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terminées des produits à réaliser.
Lorsqu'il s'agit de la fabrication d'un panneau, ce dernier, prétraité à la presse chauffante comme préalablement décrit, est soumis à 1'accéléra- teur d'électrons sur une face, directement en aval de la presse, puis est retourné et sa seconde face est soumise, dans de*; conditions égales ou différentes, aux effets de l'accélérateur d'électrons.
L'application du procédé de l'invention en double face- est susceptible de produire des panneaux dans lesquels la très forte liaison externe est susceptible de donner au panneau une résistance sensiblement plus grande que celle qui résulte- rait de l'application du procédé traditionnel par simple poly- mérisation à la presse dans toute l'épaisseur de la matière.
Les expériences ont démontré que, même pour des pan- neaux de très forte épaisseur, de l'ordre de 3", malgré une pénétration des effets de l'accélérateur d'électrons de 1/8" seulement sur les deux faces, on obtenait des -panneaux d'une résistance plus grande et d'unetexture sensiblement plus homogène malgré la réduction relativement considérable-du temps de fabrication.
Il apparaît superflu de faire des comparaisons de densité et de résistance entre Blêmes panneaux produits., respectivement, par un procédé traditionnel et par le procédé de l'invention attendu que rien-que--le bénéfice relativement considérable du-temps de fabrication introduit dans cette disci- pline un progrès considérable, notamment sur le plan économi- que.
En ce qui concerne les qualités de résistance, les panneaux exécutés avec des fibres de même nature mélangées à un même liant, la résistance des panneaux produits par l'ap- plication du procédé selon l'invention peut être considérée comme de l'ordre de trois fois supérieure cependant que le temps de fabrication est notoirement inférieur. En d'autres
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termes, avec un équipement industriel, c'est-à-dire une nême presse à plateaux chauffants, par exemple par haute fréquence... le rythme de production pourra être de deux, trois ou même quatre fois supérieur à celui .qui r.ésulte de l'application des pro- - cédés traditionnels.
Comme accélérateur d'électrons, on¯utilisera évidemment des moyens qui pourront être déterminés par la nature physique ou chimique du liant utilisé en mélange intime avec la matière fibreuse.
D'une manière générale, -- on pourra faire usage de moyens capables d'appliquer, sur l'une ou sur les deux faces de l'aggloméré de fibres, un courant électrique approprié, par exemple de l'ordre de 100mA. Les caractéristiques de ce courant ainsi que la durée d'application. sont également essen- tiellement variables et l'installation pourra être aisément complétée par des moyens de mesure, de contrôle et de temps en vue de rendre 1 ''installation entièrement automatique ou semi-automatique. A cet égard, l'installation comprendra égalment un moyen de renversement du panneau.au cas où ladite installation ne comporte qu'un dispositif accélérateur d'élec- trons .
La --mise en oeuvre d'un seul accélérateur d'électr ons pourrait se justifier en raison du temps extrêmementcourt de' . cette phase de pénétration par rapport à la durée de la phase de prépressage. Néanmoins, et notamment si l'on a affaire à une presse à étages, c'est-à-dire capables de prépresser simulta- nément un certain nombre de panneaux, on pourra évidement introduire dans l'installation un nombre de dispositifs accé- lérateurs d'électrons proportionnel audit nombre, de panneaux, en sorte que, dans l'économie générale de l'installation,
la somme des temps de traitement par l'accélérateur d'électrons est sensiblement la même que ie temps de prépressage desdits
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"Process for the manufacture of tablets of - fibers with a tighter texture and greater strength and - products thus obtained."
The present invention relates to a novel process for producing low, medium or high density fiber tablets, as desired, from simple technical means capable of large production at an accelerated rate and under particularly advantageous economic conditions.
We know that at present the pace of the manufacturer, - respectively the prices of production, are subordinated to the capacities of the presses in which the fibrous material must remain immobilized for a relatively long time, proportional to 1'-thickness of the material, in order to ensure a bond, respectively a polymerization, sufficient to
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pro rata of the qualities.technologiques desired for said tablets of fibrous material.
The present invention is based on a completely new concept, the essential and systematic aim of which is to release the presses much more quickly in order to increase, ipso facto, the rate of production, and therefore also. reduce operating costs from a given industrial equipment.
According to this new design, the presses are practically only involved in bringing the fibrous materials to a predetermined state of dryness, generally determined by a sufficient compactness of the material in order to be able to be subsequently handled. In this relatively stiff and dry state, the compressed fiber elements are, alternately, on either side, subjected to the action of an electron accelerator, usually in the form. an electric flux of relatively low intensity and the penetrating action of which is preset-to a depth which will generally be determined by the average density desired for the products thus manufactured.
Therefore, a first object of the invention relates to the process itself of a general nature consisting in subjecting the fibrous materials to the action of heated presses, preferably by high-frequency current, for a relatively short time, then in applying , alternately -on one and the other faces, the material thus treated and, at -depth desired, predetermine the action of the electron accelerator.
Another object of the invention, as part of this general process, is to pre-mix the fibrous material with a synthetic resin solution in a homogeneous manner before it is introduced into the press.
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Yet another object of the invention is to produce a high strength fibrous agglomerate by adequate conduct of the subsequent processing of the material on one side, then on the other, with the intervention of the accelerator. electrons, in such a way that the effects of this treatment penetrate to a depth not generally exceeding 1/8 ", it being understood that the additional polymerization, respectively hardening of the binding elements, is produced by high frequency current.
Yet another object of the invention is to produce compressed fiber elements generally in the form of panels which can reach a relatively considerable thickness of 3 "and more, and the density of which can, as desired, be. reduced, medium or even very high.
It will easily be understood that the advantages of this new process introduce completely new possibilities into the technical field of the manufacture of agglomerated fibers, and more particularly of panels, given that the technological qualities of the products capable of being thus manufactured industrially. are infinitely variable, owing to the many types of fibers capable of being used and the possibility of choosing, as binder, synthetic fibers of very different nature in concentrated solution, in various suspensions or, even in the state colloidal, all things likely to vary the physical and mechanical characteristics of the fibers included.
The Applicant ti-ent to specify that one - will die, within the framework of this new process, - to use any suitable resin, that is to say any resin capable of forming a suitable binder and of not opposing the effects of the electron accelerator. In a preferred but non-limiting form of application, for practical and economic reasons, it is possible
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advantageously use, as binder, a mixture of urea formaldehyde and a resin based on cyanuric amine triaminotriazi-ne (c3H6N6), it being understood that these resins have no exclusive character and could be implemented in the presence of other suitable binders.
As regards the fibers, they can also be of essentially variable nature including cellulosic or lignocelleulosic fibers separated by cooking, by mechanical means and / or by chemical means, that is to say, in a manner. as general - as possible, by any means known in the art of making paper pulps called mechanical pulps or chemical pulps.
The fibers themselves can be based on wood, bagasse, shears, straw, bamboo, cotton, hemp, manila, palm leaves, banana plant as well as, moreover, alone or as a mixture of all mineral fibers such as asbestos, all animal fibers such as hair, fur, etc. .. and, finally, all synthetic fibers, all these fibers of a different nature being able to be used individually or in various mixtures qualitatively and quantitatively.
These fibers may themselves be brought to a prior state with a view to forming tablets of fibers of particular texture. For example and depending on the treatment applied to them, these fibers may have a predetermined coefficient of elasticity or else be looped or brought into any suitable morphology.
In a particular form of application of the process of the invention, the wood will be softened by means of steam and the wood thus softened: will be reduced mechanically by any known crushing device, this mechanical action preferably being applied when the fibers of wood are maintained in a pressurized steam environment. then the mass
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The fiber thus obtained is reduced to a predetermined degree of dryness and then is mixed with the binder in order to form a matte, the latter forming, in a way, the raw material for supplying the process according to the invention.
The matte thus prepared is subjected to the action of the press in order to reach the predetermined thickness, this operation being easily done by pressing the matte between two heating plates forming the plates of the press. These trays are heated to a temperature such that they prevent the flow of condensation water on the faces of the panels during the electric heating phase, while allowing the evacuation of a large part of the water in the form of vapor.
When the humidity is thus evacuated in the form of steam or at least in the form of superheated water, between the faces of the panel and the plates of the press, the dispersion of the steam at said heating plates does not produce any rupture, nor either superficial or in thickness of the texture of the compact of fibrous material, so that the compact of fibers can easily be brought free of harmful moisture.
According to the invention, when the fiber compact leaves this particular pressing treatment, it is in condition to undergo the action of the electron accelerator disposed directly downstream of the press. The effect of accelerating the electrons is generally conditioned such that they penetrate 1/8 'from the surfaces of the panel, it being understood that this depth of penetration is in direct dependence on the characteristics of the desired texture.
Nevertheless, whatever this depth of penetration, it will be observed that the action of this electron accelerator is extremely rapid and that only a few seconds are sufficient to complete the molecular interpenetration between fibers and resin with a view to achieve the technological qualities predefined
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completed products to be produced.
When it comes to the manufacture of a panel, the latter, pretreated in the heating press as previously described, is subjected to the electron accelerator on one side, directly downstream of the press, then is subjected to the electron accelerator. turned over and its second face is submissive, in de *; equal or different conditions, to the effects of the electron accelerator.
Double-sided application of the process of the invention is likely to produce panels in which the very strong external bond is capable of giving the panel a significantly greater strength than that which would result from the application of the traditional process. by simple press polymerization throughout the thickness of the material.
The experiments have shown that, even for panels of very great thickness, of the order of 3 ", despite a penetration of the effects of the electron accelerator of 1/8" only on the two faces, one obtains panels of greater resistance and a significantly more homogeneous texture despite the relatively considerable reduction in manufacturing time.
It appears superfluous to make comparisons of density and strength between blank panels produced, respectively, by a traditional process and by the process of the invention, since nothing but the relatively considerable benefit of the manufacturing time introduced in this discipline represents considerable progress, especially on the economic level.
With regard to the resistance qualities, the panels made with fibers of the same nature mixed with the same binder, the resistance of the panels produced by the application of the process according to the invention can be considered to be of the order of three times greater however that the manufacturing time is noticeably less. In others
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terms, with industrial equipment, that is to say a neme press with heating plates, for example by high frequency ... the production rate may be two, three or even four times greater than that .qui r. Result of the application of traditional methods.
As electron accelerator, we will obviously use means which can be determined by the physical or chemical nature of the binder used in intimate mixture with the fibrous material.
In general, use may be made of means capable of applying, on one or on both sides of the agglomerate of fibers, an appropriate electric current, for example of the order of 100 mA. The characteristics of this current as well as the duration of application. are also essentially variable and the installation can be easily supplemented by means of measurement, control and timing in order to make the installation fully automatic or semi-automatic. In this regard, the installation will also include a means for overturning the panel, in the event that said installation only comprises an electron accelerator device.
The --implementation of a single electron accelerator could be justified because of the extremely short time of '. this phase of penetration in relation to the duration of the prepressing phase. Nevertheless, and in particular if we are dealing with a multi-stage press, that is to say capable of simultaneously prepressing a certain number of panels, it will obviously be possible to introduce into the installation a number of accelerator devices. of electrons proportional to said number, of panels, so that, in the general economy of the installation,
the sum of the processing times by the electron accelerator is substantially the same as the prepressing time of said
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ali part of an installation capable of applying -this process with a view to the '"' 3C 'F'as an industrial rys'he accelerates, of all fibrous tablets of variable strength and texture,
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rs? tiênt parglales.
Cosne installation C'4i part of installation = one can e7isager .'... 'l.r .., ..'. Ss .. '-' 'nd in a press with heating plates pr high frequency tooth the e. EE, 2. ' is known per se but which, according to, the invention was to be appropriate in order to be able to a3. "'â -' the net. of said - fibrous mass, sufficient to bring it to a determined degree of dryness without the evacuation of moisture in the form of steam or superheated water being capable of producing neither internal nor superficial rupture.
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