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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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