<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour le traitement de végétaux en vue d'en faire des particules aptes à la confection de panneaux.
Certains résidus de plantes annuelles ont déjà trouvé une utilisation dans la confection de panneaux de particules. Par exemple l'emploi d'anas de lin, de che- nevottes de chanvre, de bagasse a déjà donné lieu à un succès conunercial évident.
Beaucoup d'autres résidus agricoles n'ont pas encore trouvé un emploi ou tout au plus ont-ils engendré des matériaux dont la qualité était trop pauvre: par exemple les racines des plantes de lin, les tiges de coton, la balle de riz, les cosses d'arachides, les tiges de lia oléagineux, de colza et tant d'entrés.
La cause principale est 4 rechercher dans le fait que la plupart de ces matériaux sont réfractaires à l'agglo- mération parce qu'Ils ne sont pas aptes à être collés au moyen des colles usuelles telles que celles à base d'urée- formol ou phénol-formol.
<Desc/Clms Page number 2>
Il arrive cependant qu'un certain collage réussisse, mais il est alors limita à la couche corti- cale qui enrobe les parties végétales. L'adhérence de cette couche au substrat est souvent très faible et il en résulta un matériau aggloméré de très faible résia- tance mécanique.
Il a été trouvé qu'un grand nombre de végétaux, jusqu'à ce jour sans utilisation possible, peuvent être admis cornue matière première satisfaisante, pourvu qu'on les débarrasse de cette enveloppe corticale nuisible.
Le procédé qui fait l'objet de la présente inven- tion permet de conférer à ces résidus agricoles les qua- lités satisfaisantes pour être utilisées somme matière première pour la confection de particules pour panneaux.
Il est connu que, pour obtenir des panneaux de particules de qualité, les particules doivent avoir des dimensions et des formes géométriques bien déterminées.
Idéalement les particules doivent avoir la forme de pla- quettes de quelques dizièmes de millimètre d'épaisseur, et dont la largeur et la longueur sont dans un rapport de 50 à 100 par exemple. Les formes cylindriques ou les formes de bûchettes sont nuisibles, car les particules de ce type n'arrivent pas à juxtaposer leurs surfaces pour assurer un collage convenable,
La confection de plaquettes se fait généralement dans des appareils garnis de couteaux bien affûtas, Le tranchant des couteaux est absolument indispensable, sinon les particules sont broyas et leur forme géométrique s'écarte notablement de celle nécessaire pour l'obtention d'un panneau satisfaisant,
Or,
les végétaux ou les résidus agricoles sont, à l'état brut, souilles de particules de terre et de sable.
On a constaté qu'en alimentant un de ces appareils à cou-
<Desc/Clms Page number 3>
teaux aves la matière brute, le anchant des couteaux disparaît après quelques minces, rendant ces appareils inaptes à couper des copeaux satisfaisants.
Le procédé qui fait l'objet de la présente inven- tion pour l'élimination des enveloppes corticales nuisi- blee, permet simultanément l'élimination de toutes les impuretés terreuses et silicieuses, qu'elles soient à l'état de souillure ou qu'elles soient incrustées.
Les opérations qui constituent ce procédé peuvent être discontinues, mais elles se font de préférence d'une manière continue et ce grâce à une machine dont la descrip- tion est donner plus loin,
La première phase du traitement est un trempage qui doit prépara le lavage Ultérieur, Suivant les besoins, le trempage peut être fait avec de l'eau froide au avec de l'eau chaude, additionna éventuellement d'agents tenaio- actifs. Ceux-ci doivent être sélectionnas en vue d'éviter toute interférence avec les propriété hydrophobes qui doivent être conférées à un moment donné aux particules à agglomérer. On choisira par exemple des tensio-actifs qui sont détruits par la chaleur, par l'acidité, par le formol.
La durée de ce trempage est à déterminer pour cha- que type de matière.
L'opération suivante consiste en une action mécani- que assez violente. La matière est vivement frappée par de. battoirs fixés sur des axe. en rotation, ce qui engen- dre une action de frottement assez complexe, les battoirs frottant les végétaux, ceux-ci se frottant les uns les autres et enfin le mouvement descendant et montant dans l'eau.
Dans certains cas cette opération suffit pour libé- rer les impuretés et pour détacher l'enveloppe corticale.
Mais il est parfois nécessaire, pour les végétaux dont
<Desc/Clms Page number 4>
l'enveloppe corticale est plus adhérente, d'accentuer le traitement et dans ce cas on procède à l'opération sui- vante :
La matière est retirée du bain de lavage, elle est égouttée puis introduite dans un appareil du genre mélangeur ou malaxeur, appareil fixe muni d'un axe à paies,rotatif ou appareil rotatif garni de galeta, de chaînas, de barres, en résumé le type d'appareil bien connu dans l'industrie pour mélanger ou broyer des matiè- res Bolides.
Dans une autre forme d'exécution de l'opération on peut aussi se servir de moulina à marteaux dont l'ali- mentation et l'extraction sont réglables et contrôlables, de même demeura que l'espace libre dans le moulin, Un type d'appareil très efficace eat le moulin à marteaux vertical,
A la sortie de l'un ou l'autre de ces appareils, la matière est à nouveau lavée et rincée, puis elle est égouttée,
Elle est enfin apte à être coupée dans les appa- reils bien connus pour ce genre d'opérations dans la techni. que des panneaux de particules.
Le traitement énoncé ci-dessus peut être avantageu- sement effectué dans une machine "laveur-batteur" qui sera, décrite ci-après et représentée au dessin annexé à simple titre d'exemple.
La figure 1 est une vue schématique de'la machine.
Les figures 2,2a montrent en détail les battoirs.
Les figures 3, 3a représentent un pulsateur.
La fleure 4 donne un détail d'un gicleur dans la trémie.
Suivant le mode de réalisation représenté aq dessin,
<Desc/Clms Page number 5>
la machine comprend un réservoir d'eau (fig. 1) surmonté d'une trémie la.} - une séria de gicleurs 2 pour l'humidification de la matière avant d'entrer dans la machine (fig. 1 et 4); - une série de moulinets à palettes 3 afin d'obtenir une submersion de la matière (fig. 1); - un ou plusieurs battoirs 4 (fig. 1, 2 et 2a) ou puisa- teurs 7 (fig. 3-3a) placés l'un derrière l'autre pour faire avancer la matière d'un mouvement accéléré dans l'eau afin d'obtenir ainsi un effet de lavage.
- un transporteur à palettes 5 incliné avec fond formé par une tôle perforée 8; - une série de gicleurs 6 au-dessus de ce fond perforé 8 et le transporteur à palettes 5 pour rincer la matière lavée.
La première opération consiste en l'humidifica- tion de la matière afin d'éviter qu'elle ne flotte sur l'eau. Cette humidification se fait pendant que la ma- tière entre dans le réservoir d'eau où les éléments de . lavage sont installés. Ceci peut se faire avec de l'eau traitée ou non. Ce traitement a pour but d'obtenir une humidification rapide de la matière et des impuretés et il se fait avec des produits en vente dans le commerce.
Pana certains cas il se pourrait qu'il soit nécessaire de travailler avec de l'eau chaude afin d'obtenir un effet de trempage plus rapide. La matière est régulièrement alimentée aux élément-.; de lavage (n . 3 tig. 1) par une série de moulinets à palettes placés sous l'ouverture d'entrée de la matière.
Cas moulinets servent surtout à la première submersion de la matière afin d'éviter qu'elle ne flotte sur l'eau et afin d'obtenir une humi dification plus rapide du sable et de la terre attachés à la matière, et par conséquent une séparation plus rapide,
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
tore de cette première nubmercion se fait également la séparation Par décantation des pièces de métal, des pierres, etc,.,
EMI6.2
Les éléments de lavage conglatent en un ou plu- sieura batto1ra 4 (fig.
2 et 2a) qu subMergent la ma- tière et la font avancer ²101eent dans l'eau provoquant ainsi-.une action de friction afin d'obtenir une séparation
EMI6.3
totale des impuretés. Ces mouline t'a à palettes peuvent également être remplacés par des pula4teurz qui sont ins- tallés dans les parois latérales de la machine.
Les moulinets sont munis d'un variateur de vi- tesse afin de pouvoir adapter l'effet de lavage et l'avan- cement de la matière aux nécessités.
Toutefois, une partie du sable n'a pas le temps de décanter dans l'eau qui est constamment en mouvement, et reste ainsi mélangé avec la matière lavée. C'est pour- quoi la matière est violemment rincée par un jet d'eau durant son transport. Ainsi le sable et la terre, restes Mélanges avec la Matière après l'action de lavage, sont évacués.
A titre d'exemple, noua décrivons ci-dessous le procédé suivant lequel il faut traiter les racines des plantes de lin en vue de leur conférer les qualités pour
EMI6.4
en faire des panneaux da particulpe aatiaàiaan%a, Les an4g de lin, obtenus au cours du eoillaee du lin, contiennent entre autres les tiges brisées et les racines de la plante de lin.
Alors que les tiges brisées constituent une matière première pour la non.,
EMI6.5
faction de panneaux de p4rt:eulez, les racines sont inu- tiliagbleee et elles sont même nuisible$ à la qualité du panneau. C'est d'ailleurs,la raison pour laquelle tous
EMI6.6
les procédés pour la oonfest-ion de panneaux de particules de lin prévoient l'élimination des racines, suivant la
<Desc/Clms Page number 7>
qualité du lin, la proportion de racines dans le# anas de lin peut dépasser les 20 %,
En appliquant le procède qui fait l'objet, de la présente invention les racines peuvent servir pour le confection d'un panneau de particules ayant de bonnes qualités.
A l'examen Microscopique et macroscopique des racines de lin on constate que : - les racines ont des formes cylindriques d'un diamètre de 0,5 mm à 2,5 mm et d'une longueur de 10 mm à 40 mm. @ - la partie intérieure des racines est une matière ligno- cellulosique avec une structure cellulaire qui, en coupe radiale, est similaire au bois dur, sana en avoir la structure fibreuse typique.
- cette partie ligno-cellulosique est entourée d'une écorce qui n'adhère que faiblement à la partie intérieure bois, et qui en plus n'a qu'une faible cohésion propre.
Les racines de lin sont souillées d'impuretés anorganiques telles que de la terre, du sable.
Telles que, les racines étaient inaptes à la con- fection de panneaux de particules de bonne qualité, ce qui s'explique comme suit : il est connu que les particules, pour être aptes à la confection de panneaux, doivent avoir un degré de finesse élevé ; ce degré de finesse, qui exprime la relation entre la longueur et l'épaisseur, sera de pré- férence de 50 à 100; ceci n'est pu* le cas pour les racines, qui ont une épaisseur moyenne de 1,5 mm et une longueur moyenne de 15 mm. D'autre part, la tome cylindrique ne se prête pas à l'agglomération par encollage et pressage.
Le fait que les groeses particules sont superposées provoque de fortes pressions locales qui conduisent à la destruction de la structure, et par voie de conséquence à une rigidité très faible du panneau; d'autre part, les tensions locales
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
très fortez qui se forment gn3 sont à l!origine du manque de stabilité à l'égard de 1 absorption d'humidsté et d'eau,
En outre, il n'est pas possible de cas
EMI8.2
61émeutc cylindriques pour obtenu un onnemblp forme ayant de bonnes qualités de surface, !.'écot'ce empêche toute liaison soY.i,àe dae partinu- entre e13,e< et ai on obtient parfois \H1 o1.J,age,
les torses d'adhésion entre l'écorce et les autres particules
EMI8.3
sont si faibles que les pyopriétea générales du panneau sont absolument insuffisantes,
La présence des j.t!!pureté9 inorganiques rend l'uti-
EMI8.4
lisation séparée des recinea très problématique, sinon im- possible, étant donné que ces impuretés provoquent une action d'usure très forte sur toutes les machines.
Une utilisation partielle des racines a été essayée à plusieurs reprises, mais avec un succès très limité. Une des méthodes essayées consistait en un laminage des racines; l'amélioration ainsi obtenue est toutefois totalement illu- soire; les racines prennent effectivement une forme plus ou Moins plate, mais si cette déformation est définitive elle est due à une destruction totale des cellules; dans beaucoup
EMI8.5
de caz cette déformation n'est pas définitiva, et par le con- taot à l'eau ou à l'hmftidité las racines reprenhent leur for" i me originale (primitive).
En outre le racines
EMI8.6
na ahanre rien à Itécorce qui entoure In racine, de sorte que 1& force de liaison mmxlzlale reste toujours limitée par dee forcea dt4dhéaion et de cohésion de Ilcorce, Une autre méthocte de récupération des racin'3@ con- sist&it en un broyage antre deux meules; il est a remarquer que la structure des racines ne convient, pas du tout pour subir une telle opération avec succès et pour donner une fibre utile; d'autre part, la capacité de travail de ces
<Desc/Clms Page number 9>
broyeurs est minime, ce qui rend l'opération économique- ment impossible.
Une méthode de réalisation de la présente inven- tion consiste en un trempage dans l'eau de 20 à 50 C (et de préférence de 40 à 50 C). Cette eau peut contenir éventuellement un mouillant, de préférence du type catio- ni.que. Le trempage est suivi d'une action mécanique de friction et de percussion.
Cette action peut être créée par un contact avec les parties mécaniques de la machine ou par friction des racines entre elle Si.
EMI9.1
par l'aotion ee trempage la partie extérieure de la racine est ramollie et sa libère plus facilement de la
EMI9.2
partie boin, Par un lavage et un rlnçaee subséquents les parties d'éoorse aouillaea dlïmpuret4m Inorganiques sa due- tachent facilement. On a ainsi constaté que la teneur en rendras des racines, qui était de 2,5 % avant traitement
EMI9.3
pouvait Atre rédu1t à zur i a après Inaction d6arit@ Pl- dessus.
Les machines qui peuvent être utilisées pour obte-
EMI9.4
nir la friction et la percussion nécessaires a la libération den ëoorcea sont par exemple : - des tambours rotatifs munis de chines sur toute la face intérieure de façon à obtenir une surface de friction très élevée; - des malaxeurs spéciaux constitués d'un long corps horizon- tal et d'un axe sur toute la longueur du corps ;-cet axe est muni de bras et ses derniers sont munis d'élément.,, en forme de soçs; - des broyeurs à marteaux normaux peuvent également être utilisés pour obtenir l'effet désiré, pour autant qu'on puisse adapter la durée de friction et la distance entre les éléments de percussion et les tamis fixes.
<Desc/Clms Page number 10>
Après l'action de lavage et de rinçage les raci- nes sont laissées au repos pendant 1 à 3 heures pour per- mettre à 11--au d'y pénétrer.
Ensuite elles sont coupées dans des coupeuses croi. percutrice munie d'une couronne à couteaux. Ces cou-
EMI10.1
taaux doivent 3t f±nt6s aoue un ancle bien défini qui ne dépasse pas les 390, Les pae,5aqen pour l'évacuation dc la. Ma'Mare coupée doivent également être Usiitéa 8t ne dépasseront pas 0" n!Bt Dg cette gagnil on 0 t;1rt,n qu'il n'IV AU.-9 pam de P41-ti- culec de plue de Ot5 nn Q!épa1ae qn la matière coupée.
On a observé que le lavage porte la teneur an h=:L- dite des rac$ne# eny3,ron 10Q . Qett'9 4levée bn n:Ld.t.9 intlunQ tè3 gayorablement la qu lité dge parti. cu3>es r>1QU!?<âHJ! ains. 11F, durée da vie de :1.' équipement (':'H.!t4 -lia coupa cette teneur en humidité àQ1t etre s'&!aeaa dsa valeuya normale$ d'environ 10 à 15 % .
Ceci peut ae faire par n'importa quelle installa- tion de aéch!4{:;é, Après le séchage on 4111nine par tam3age la poussière at les fibres libérées.
Une amélioration de la matière peut être obtenue par une sélection pneumatique, Il a toutefois été prouvé par des essais que, lorsque l'opération est conduite conve- nablement, cette sélection n'est pas nécessaire.
EMI10.2
L'énumération et la doscrîptlon qui précèdent ne sont nullement limitatives et sont données uniquement à titre d'illustration.
Exemple 1 -
100 kg. de racines ont été passes dans la machine "laveur-batteur" contenant de l'eau à 40 C, à laquelle on a ajoute un mouillant, notamment un composé quaternaire d'un
<Desc/Clms Page number 11>
acide gras, d'un. poids moléculaire élevé dont l'action haute température. L'absorption d'eau par les racines était de 96 %.
Par des analyses de laboratoire il a été cane- taté que la. teneur en cendres, qui avant cassai s'élevait à 2,6 %, n'ôtait plus que de 1 %, et que le* cendros ne comprenaient pas de pierres ni d'autres impuretés anorga- niques perceptibles à l'oeil nu,
Il a paiement été constaté que les racines ne comprennent pratiquement plus d'écprces (changement de couleur net).
Ensuite, les racines traitées ont été coupées dans une coupeuse, munit-;! d'une couronne de couteaux, dont l'angle de coupe était de 39 et le passage de 0,6 mm.
Après séchage, la matière coupée a été tamisée, la fraction passant à 0,33 mm étant de la poussière, et la fraction laissée sur le tamis de 4 mm étant des fibres, allas ont été éliminées. La fraction poussière s'élevait à 9 %, la fraction fibres s'élevait à 2 %. Le rendement utile s'élevait ainsi à 89 %.
Les distensions de la matière coupée ont été rame- nées à une longueur de 5 mm à. 20 mm, à une largeur ne dépas- sant pas 1,5 mm, et à une épaisseur moyenne d'environ 0,3 mm avec un nombre limite de particules de maximum 0,5 mm.
La matière ainsi obtenue a été pressée en panneaux dont la composition étatt la suivante : une solution de 400 g, de colle urée-fonnol, correspondant à 8,7 % de colle sèche par rapport à la matière sèche, a @ été répandue sur 3240 g. de racines coupas; cette colle contenait les additifs normaux, c'est-à-dire le catalyseur et l'émulsion de paraffine,
Les panneaux ont été pressée à une température de
140 C, le cycle total comprenait 15 minutes.
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
Les propriétés des panneaux strient lem euvan- te densité ; 599 kg/m3,
EMI12.2
ft ré5i8tnce h la flexion 1 186 kg/omz. module d'êlatiQ1t6 ! 2$.000 /cm2. rési-atamce é, 1, traction tran-3vermale ; 11,9 lss/cm2 par dans de 3,teau, à 20,10 êçhantillon4 de 10 cm x 10 ami immeraion pundant 94 heures ; 9,4 - échantillons de 2,5 cm x 2,5 cm, pendant 2 heures ;6 %.
Ces résultats prouvent qu'il y a un collage di- rect entre les particules, et que la liaison n'est plus affaiblie par des couches d'écorce intermédiaires. En. outre, ils caractérisent une classe de qualité.
Exemple 2 ;
50 kilos de lises de coton ont été hachée à envi- ron 2 à 3 cm. de longueur,
EMI12.3
Les morceaux ont été -lavén dans le machina Illaveur.. batteur" avec de l'eau tiède, L'écorce stimprêLnait rap;l... décent et so ramollissait tandis que la partie intérieure bois ne s'imprégnait que lentement et restait dure,
EMI12.4
Âprèa l'impréGnation le ont été trai- tées dans un broyeur à marteaux vertical dans lequel la vitessa d'avancement Q la matière 1tait régira par des batteurm inclina et l'effet de percussion était ajusta par la sortie! pins ou moina importante des contre-cou%e4ux, ..près ce peoaage on a obtenu des particules complètement dépourvuen do l'écorce. " écorce sa irpuvnit 3014.1 forme de fibres plus ou moins Itbêr6oo, La matière a été répar. tie en deux fractions.
EMI12.5
Une des fractions a été méchêe jusqu'à.une humi- dité de 20 % et la méfiera a été pressée en balles. On a
<Desc/Clms Page number 13>
constaté que par la présence des fibres corticales on obtenait des balles solides qui se laissent bien mani- puler et mettre en tas.
Sans l'opération d'écorçage il n'était absolu- ment pas possible de mettre les particules hachées en balles.
De l'antre fraction on a éliminé les fibres par tamisage sur un tambour spécial, ta :.sage Le$ fibres recueillies sont de bonne qualité et peuvent être utilisées pour différents usagea, tels que ; papier, emballage, tissus, etc...
Les particules bois ont été lavées et rincées dans l'appareil de lavage décrit ci-dessus. Ensuite on les a laissées ' égoutter et après un repos de 2 heures on les a coupées sur une coupeuse à croix percutrice avec une sor- tie des couteaux de 0,45 mm. Après séchage dans un séchoir conventionnel, on a tamisé les copeaux pour éliminer la poussière plus fins que les mailles de 0,33 mm et les fines fibres qui se trouvent encore en faible quantité dans les copeaux.
Des panneaux ont été fabriqués avec les copeaux ainsi obtenus.
Une solution de 500 g. de colle urée-formol a été répandue sur 2,870 g. de copeaux, ce qui correspond à 9,6 % de colle sèche par rapport à la matière sèche. La colle contenait les additifs normaux, c'est-à-dire le catalyseur et 1.'émulsion de paraffine.
Les panneaux ont été pressés à une température de 140 C, la cycle total de pressage comprenait 8 minutes.
Les propriétés des panneaux étaient les suivantes : - densité : 622 kg/m3.
- résistance à la flexion : 215 kg/cm2.
- module d'élasticité : 22,800 kg/cm2.
<Desc/Clms Page number 14>
EMI14.1
- résistance à la traction '';'aiâ8":rJ..' 10,9 kz/cm2w gQn±lcHnent par immersion dans de 1.'eàu à 20QQ ; - échantillons de 10 WY3 A.Y 10 N.'a5 1mme6iQn pendant 34 âRp' .S ; 4,7 ' - échantillons de 3,5 cm 2,; su: immersion pendant 2 h9!Àr$ 1 7,5 1 , Similairement des panneaux on% été fabriqués avas de::! pg=ttl<u1,ex de tiges de <?9ton n' ayant pas aubi la trai" tement décrit c1-do3SUS. t6 propriété# des p1);1nem!. atrÂoxt les suiva.ntas dessiné ? 621 kg/m3.
- résistâmes è la flexion ; 3.37 k/gm2.
- Niod.9 d'élasticité ! 142250 kgf an2 réai&tnnce à 1.a 'SycioR t^axss:aai 6,25 kgjcm2.
- gonflement par lonnera3,on c!aRs de '3-'eau à 2QQQ ; - échantillons de 10 cm x 10 cm immersion pendant24 heures ! 12,5 %.
EMI14.2
- échantUlons à Z,5 cm x 2,5 czn. itsnersion pendant 3 heures ; 15! 9 7 .
On observera donc une nette amélioration de toutes les propriétés.
L'invention a été décrite et illustrée à titre purement indicatif et nullement limitatif et il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à @ ses détails sans s'écarter de son esprit.