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Matériau composite' et procédé pour sa fabrication
L'invention concerne la fabrication de matériaux en feuilles, et, plus particulièrement de feuilles ayant un noyau cellulosique formé de particules de déchets de bois.
Dans l'état actuel de la technique, les matériaux en feuilles, tels que le contreplaqué, sont fabriqués ordinairement par collage ou cimentage l'une à l'autre de feuilles alternées de matières dont la direction des fibres varie de 90. d'une cou- che à l'autre. La couche composée est maintenue sous pression au moyen d'une presse ou par un procédé mécanique quelconque.
Les couches ou feuilles sont rendues adhérentes les unes aux autres au moyen d'une simple colle animale ou de poisson ou de colle de caséine ou de colle synthétique telle qu'une résine d'urée ou phénolique. La colle se solidifie sous pression au bout d'un certain tempe et peut durcir soit à froid ou par l'ap-
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plication de chaleur.
Dans un matériau tel que le contreplaqué, le noyau central peut être, et est fréquemment considérablement plue épais que les parties extérieures. Les deux faces ou surfaces extérieures sont généralement désignées sous le nom de couvertu- res. Toutes les couches comprises entre le noyau central et les couvertures sont désignées comme bandes transversales quel que soit leur nombre.
Par suite de la texture physique inhérente à la matiè- re, qui comprend un noyau central unique avec un nombre pair de bandes transversales et de couvertures,toute planche de bois contreplaqué doit nécessairement renfermer un nombre impair de feuilles, comme par exemple le trifeuillé, pentafeuillé, hepta- feuillé, etc. Spécialement dans les sections les plus épaisses de bois contreplaqué, le noyau central peut être considérable- ment plus épais que les bandes transversales et les couvertures dans le but de réduire les dépenses provenant du feuilletage d'un grand nombre de sections minces. Le noyau central est sou- vent fait de bois dur et formé par collage le long des bords d'une série de pièces plus petites. Les bandes transversales et feuillets sont collés au noyau central et les uns aux autres.
Le produit est généralement sablé au cours de la fabrication pour obtenir finalement l'épaisseur désirée.
Du fait que le bois est, par nature, considérablement plus résistant dans un sens perpendiculaire aux fibres que dans une direction parallèle aux fibres, les feuilles adjacentes sont placées avec leurs fibres disposées sous un angle de 90 de sor- te que la résistance de la pièce finie dépend moins de la direc- tion que celle du bois original. A cause du nombre Impair de feuilles, cependant,, le produit fini est inévitablement plus
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résistant dans une direction que dans l'autre.
Cette tendance est ordinairement réduite par l'emploi d'un grand nombre de feuilles pour une section épaisse, mais pour des raisons d'é- conomie de fabrication, les sections plus épaisses utilisent des couches plus épaisses et fréquemment un noyau central no- tablement plus épais, ce qui supprime l'uniformité finale de la résistance qui résulterait d'un très grand nombre de couches- minces.
Le procédé consistant à constituer les noyaux de nom- breuses pièces est coûteux et donne un produit hétérogène. Le produit fini peut être ou ne pas être résistant à l'eau, suivant la nature de colle employée. Le bois présente par sa nature la tendance à se dilater soit par la chaleur ou par absorption d'humidité, en proportion notablement plus grande dans la direc- tion transversale par rapport aux fibres que dans la direction des fibres. Par conséquent,au cours d'opérations de collage et spécialement lorsqu'on emploie une colle durcissant à. chaud, il se produit fréquemment des variations inégales de dimensions entre le noyau central et les couches extérieures.
Ceci provoque le retrait et le gauchissement de la pièce finie avec une surfa- ce inégale, et différentes parties de la pièce doivent être en- levées par grattage ou rabotage.
Le principal objet de l'invention est de créer un ma- tériau feuilleté amélioré qui évite les défauts des produits an- térieurs et constitue un produit convenable pouvant être fabriqué à bon marché. La principale caractéristique du nouveau produit feuilleté réside dans le fait que le noyau est composé de petites particules de matière cellulosique telles que des déchets de bois réduits aux dimensions appropriées, des copeaux plats, de la poussière de bois, ou des matières analogues, liées ensemble au
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moyen d'une colle appropriée pour former une feuille ou une plan- che. Un tel noyau ne possède pas de propriétés dépendant de la direction des fibres.
Il se dilate uniformément sous l'action de la chaleur ou par absorption d'humidité, et la densité peut être variée à volonté suivant la pression utilisée pendant la fabri- cation. L'emploi de matières de déchet procure un prix notable- ment moins élevée et une réduction considérable de poids du pro- duit fini peut être obtenue par un choix convenable de la matiè- re du noyau. comme exemple de matière de noyau convenant à l'uti- lieation suivant la présente invention, on peut citer les pro- duits décrits dans la demande de brevet de la demanderesse inti- tulée: "Matériau synthétique 4 base de produits cellulosiques et procédé pour sa fabrication", de même date que la présente deman de.
Les noyaux préparés au moyen de ce type de matière conviennent de façon idéale à la préparation de produite en feuilles suivant l'invention mais il est entendu que la présente invention n'est pas limitée à remploi des produite spécifiques cités ici mais peut aussi être mise en pratique avec des noyaux produite en partant de différente types de matières cellulosiques et de air- férents types de liants.
Pour la fabrication des produite feuilletés correspon- dant à l'invention, une méthode consiste à préparer séparément la matière du noyau puis à y fixer les couvertures et/ou les bandes transversales au moyen de colle ou autre adhésif appropria,
Un autre procédé consiste à fixer les feuilles à la matière cel- lulosique mélangée au liant avant de mûrir le noyau, puis à sou- mettre l'assemblage tout entier à inaction de la chaleur et de la pression, en réalisant ainsi le produit fini en une seule opéra- tion Les couvertures et bandes transversales peuvent être en bois, tissu, papier, métal ou tout autre genre de matériau plat.
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L'invention est exposée avec plus de détails dans les exemples ci-dessous.
EXEMPLE 1
On mélange des copeaux de bois,poussières de bois ou autre matière cellulosique, séchés à moins de 5 d'humidité, avec 15 à 50 % d'une résine appropriée et d'un catalyseur acide à ac- tion rapide tel que l'acide sulfurique et le talc comme il est décrit dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus. La: rési- ne? est de préférence un produit de faible condensation d'urée et de formaldéhyde qui a été chauffée' à un pH de 8 ) 9 jusqu'à avoir une densité de 29 Bé. Le mélange est soumis à une température de 163 C entre des plateaux sous pression de 15 à 150 Kgrs/cm2 pour former une feuille de noyau marie.
Les bandes transversales et les couvertures sont prépa- rées par application d'un côté seulement d'une colle synthétique convenable du type urée telle par exemple que la Beckamine fabri- quée par la Reichold Chemioal Company. Les bandes transversales, couvertures et noyau central sont assemblée en un sandwich placé dans une presse hydraulique entre des plaques chauffées à la va- peur. L'assemblage est soumis à une température de (150-175 c
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et une pressionc:25.'a.'30 Kgraem2 pendant 2 1/2-3 minutes puis est enlevé de la presse. Le produit final est une plaque feuilletée pouvant être utilisée pour de nombreux usages.
EXEMPLE 2.
Une feuille de couverture est placée dans une presse,des déchets de bois et un liant lont étendus sur la couverture jusqu'à. l'épaisseur désirée et une couverture additionnelle est placée'au- dessus pourformer un sandwich. l'assemblage est alors chauffé à une température de 150-175 C sous une pression supérieure à 40 Kgrs/cm2 pendant 3 1/2-4 minutes ou plus longtemps. Le produit ré-
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sultant est une plaque feuilletée dont le noyau et les feuillets sont liée en une matière intégrée.
EXEMPLE 3.
La matière du noyau est préparée à partir de déchets de bois en rognures et de colle de poisson sous une pression suffi- sante pour former une planche solide De la colle de poisson est alors appliquée sur les deux faces de la. planche puis des feuilles métalliques d'aluminium, pa,r exemple d'un calibre de 26,, sont pla- cées de chaque côté du noyau* L'assemblage est soumis à une pres- sion d'environ 25 kgrs/cm2 pendant 20-30 minutes sans chauffage.
Le produit ainsi obtenu est un matériau composite feuilleté utile pour de nombreux usages.
Les exemples ci-dessus sont seulement représentatifs, et l'invention n'est pas limitée aux détails spécifiques qui y sont tonnés.
Les planches de matériaux composites tels que décrits ici offrent de nombreux avantages sur les matériaux ordinaires.
Du fait que le matériau principal consiste en déchets, le prix est bas et l'invention représente un moyen d'utiliser des maté- riaux de rebut dont on doit habituellement se débarrasser par d'autres moyens.
La densité du noyau peut être variée à volonté et il en résulte un produit plus léger Puisque le noyau eet formé d'innom- brabes petites particules dont les fibres sont dirigées dans tou- tes les directions, le noyau fini n'a pas de propriétés dépendant de la direction,, c'est-à-dire que la résistance est la même dans toutes les directions. Des noyaux fabriqués par cette méthode ont une stabilité dimensionnelle plus grande à ;température élevée et en présence d'un excès d'humidité que ne l'ont des noyaux ordinal- res de bois dur.
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De même, par suite du mode de fabrication, les particu- ,ies de bois ou de matières cellulosiques sont scellées par la ré- sine ou le liant utilisé, et nécessitent par conséquent moine de colle pour donner une adhésion plus grande.
REVENDICATIONS
1.- Matériau composite caractérisé en ce qu'il comprend un noyau de particules cellulosiques liées entre elles, muni d'au moins une mince couche de matière de finissage en une autre matiè- re liée à ce noyau.
2.- Matériau composite caractérisé en ce qu'il comprend un noyau de particules cellulosiques liées entre elles, sur le- quel est fixée par un liant une mince couche de couverture.
3.- Matériau composite caractérisé en ce qu'il comprend un noyau de particules cellulosiques liées entre elles, sur le- quel est fixée par un liant une mince couche de métal.
4.- Matériau composite caractérisé en ce qu'il comprend un noyau de particules cellulosiques liées entre elles, sur le- quel est fixée par un liant une mince feuille d'aluminium.
5.- Matériau composite caractérisé en ce qu'il comprend une feuille plate formant noyau en particules de déchets de bois liées entre elles, et de minces couches de finissage collées sur les faces opposées de cette feuille noyau.
6.- Matériau composite caractérisé en ce qu'il comprend une masse plate intégrée, formée de particules de déchets de bois collées ensemble à l'aide d'un produit de faible condensation d"urée et de formaldéhyde, et des minces couches de finissage collées sur les faces opposées de cette, masse.
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Composite material 'and process for its manufacture
The invention relates to the manufacture of sheet materials, and more particularly of sheets having a cellulose core formed from particles of wood waste.
In the present state of the art, sheet materials, such as plywood, are ordinarily made by gluing or cementing together alternating sheets of material varying in fiber direction from 90 to 90 degrees. layer to the other. The compound layer is kept under pressure by means of a press or by any mechanical process.
The layers or sheets are made adherent to each other by means of a simple animal or fish glue or casein glue or synthetic glue such as urea or phenolic resin. The glue solidifies under pressure after a certain time and can harden either cold or by application.
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heat plication.
In a material such as plywood, the central core can be, and frequently is, considerably thicker than the exterior parts. The two exterior faces or surfaces are generally referred to as covers. All the layers between the central core and the covers are designated as transverse bands regardless of their number.
Due to the physical texture inherent in the material, which comprises a single central core with an even number of transverse bands and covers, any plywood board must necessarily contain an odd number of sheets, such as trifoliate, for example, pentafeuille, hepta- leaf, etc. Especially in the thicker sections of plywood, the central core can be considerably thicker than the crossbands and covers in order to reduce the expense of laminating a large number of thin sections. The central core is often made of hardwood and formed by gluing along the edges of a series of smaller pieces. The transverse bands and leaflets are glued to the central core and to each other.
The product is generally sanded during manufacture to finally obtain the desired thickness.
Because wood is inherently considerably stronger in a direction perpendicular to the fibers than in a direction parallel to the fibers, adjacent sheets are placed with their fibers arranged at an angle of 90 so that the strength of the finished part is less dependent on direction than that of the original wood. Due to the Odd number of sheets, however, the finished product is inevitably more
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resistant in one direction than in the other.
This tendency is usually reduced by the use of a large number of sheets for a thick section, but for reasons of economy of manufacture, the thicker sections use thicker layers and frequently a notable central core. thicker, which eliminates the final uniformity of resistance that would result from a very large number of thin layers.
The process of forming the cores of many parts is expensive and results in a heterogeneous product. The finished product may or may not be water resistant, depending on the nature of the glue used. Wood by its nature has the tendency to expand either by heat or by absorption of moisture, in a significantly greater proportion in the transverse direction to the fibers than in the direction of the fibers. Therefore, during gluing operations and especially when using a glue hardening to. When hot, uneven dimensional variations occur frequently between the central core and the outer layers.
This causes shrinkage and warping of the finished part with an uneven surface, and different parts of the part must be removed by scraping or planing.
The main object of the invention is to provide an improved laminated material which avoids the defects of prior products and provides a suitable product which can be produced inexpensively. The main feature of the new laminated product is that the core is made up of small particles of cellulosic material such as scrap wood down to the proper size, flat chips, wood dust, or the like, bonded together. at
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using a suitable glue to form a sheet or board. Such a core does not have properties depending on the direction of the fibers.
It expands uniformly under the action of heat or by absorption of moisture, and the density can be varied at will according to the pressure used during manufacture. The use of waste materials provides a significantly lower cost and a considerable reduction in the weight of the finished product can be obtained by a suitable choice of the material of the core. as an example of a core material suitable for use according to the present invention, there may be mentioned the products described in the applicant's patent application entitled: "Synthetic material 4 based on cellulosic products and method for its production. manufacture ", of the same date as the present request for.
The cores prepared by means of this type of material are ideally suited for the preparation of sheet product according to the invention but it is understood that the present invention is not limited to the use of the specific products mentioned herein but can also be applied in practice with cores produced from different types of cellulosic materials and different types of binders.
For the manufacture of the laminated products corresponding to the invention, one method consists in separately preparing the material of the core and then in fixing the covers and / or the transverse bands thereto by means of glue or other suitable adhesive,
Another method is to attach the sheets to the cellulosic material mixed with the binder before curing the core, and then subject the entire assembly to inaction of heat and pressure, thereby making the finished product by just one operation The covers and transverse bands can be made of wood, fabric, paper, metal or any other type of flat material.
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The invention is set out in more detail in the examples below.
EXAMPLE 1
Wood chips, wood dust or other cellulosic material, dried to less than 5 moisture, are mixed with 15 to 50% of a suitable resin and a fast acting acid catalyst such as acid. sulfuric acid and talc as described in the patent application mentioned above. Resin? is preferably a weak condensation product of urea and formaldehyde which has been heated to a pH of 8) 9 until it has a specific gravity of 29 Be. The mixture is subjected to a temperature of 163 ° C. between trays under pressure of 15 to 150 Kgrs / cm2 to form a sheet of water core.
The transverse bands and covers are prepared by applying on one side only a suitable synthetic urea type glue such as, for example, Beckamine manufactured by the Reichold Chemioal Company. The transverse bands, covers and central core are assembled into a sandwich placed in a hydraulic press between steam heated plates. The assembly is subjected to a temperature of (150-175 c
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and pressure: 25.'a.'30 Kgraem2 for 2 1 / 2-3 minutes and then removed from the press. The end product is a laminated sheet that can be used for many purposes.
EXAMPLE 2.
A cover sheet is placed in a press, scrap wood and binder spread over the cover up to. desired thickness and an additional blanket is placed on top to form a sandwich. the assembly is then heated to a temperature of 150-175 C under a pressure greater than 40 Kgrs / cm2 for 3 1 / 2-4 minutes or longer. The product re-
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sultant is a laminated plate whose core and leaflets are bonded in an integrated material.
EXAMPLE 3.
The core material is prepared from chipped wood waste and fish glue under sufficient pressure to form a solid board. Fish glue is then applied to both sides of the. board then metal sheets of aluminum, for example of a caliber of 26 ,, are placed on each side of the core * The assembly is subjected to a pressure of about 25 kgrs / cm2 for 20 -30 minutes without heating.
The product thus obtained is a laminated composite material useful for many uses.
The above examples are representative only, and the invention is not limited to the specific details discussed therein.
Planks of composite materials as described here provide many advantages over ordinary materials.
Since the main material is waste, the price is low and the invention represents a means of using waste materials which usually have to be disposed of by other means.
The density of the core can be varied as desired and the result is a lighter product. Since the core is formed of countless small particles whose fibers are directed in all directions, the finished core has no properties. direction dependent, that is, the resistance is the same in all directions. Cores made by this method have greater dimensional stability at elevated temperature and in the presence of excess moisture than do ordinary hardwood cores.
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Likewise, due to the method of manufacture, the particles of wood or cellulosic material are sealed by the resin or binder used, and therefore require less glue to give greater adhesion.
CLAIMS
1.- Composite material characterized in that it comprises a core of cellulosic particles bonded together, provided with at least one thin layer of finishing material in another material bonded to this core.
2.- Composite material characterized in that it comprises a core of cellulosic particles bonded together, on which is fixed by a binder a thin covering layer.
3.- Composite material characterized in that it comprises a core of cellulosic particles bonded together, on which is fixed by a binder a thin layer of metal.
4.- Composite material characterized in that it comprises a core of cellulosic particles bonded together, on which is fixed by a binder a thin aluminum foil.
5.- Composite material characterized in that it comprises a flat sheet forming a core of wood waste particles bonded together, and thin finishing layers bonded to the opposite faces of this core sheet.
6.- Composite material characterized in that it comprises an integrated flat mass, formed of particles of wood waste stuck together using a product of low condensation of urea and formaldehyde, and thin layers of finishing glued on the opposite sides of this mass.
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