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" Procédé de fabrication dtencollages partir d'urée et/ou de dérivés d'urée et de formaldéhyde".
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1- --- - - -.... -.-...........- ¯¯¯II Dans la demande de brevet néerlandaise non pu-
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bliée no.113.522 du 15 octobre 1943, il est décrit un pro- cédé de fabrication d'.encollages à partir d'urée ou de dérivés d'urée et de formaldéhyde, dans lequel on précon- dense l'urée ou le dérivé d'urée avec la formaldéhyde en présence d'un acide organique, et dans lequel on ajoute ensuite, une monoamine aliphatique ou héterocyclique et dans lequel on concentre enfin la solution.
On a constaté qu'on peut obtenir aussi des
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condensats secs ou du moins très concentrés qui se gon- flent ou se dissolvent dans une quantité d'eau limitée et qui possèdent des propriétés très favorables, en partant d'urée et/ou de dérivés d'urée et de formaldéhyde, en se servant d'acides et de bases autres que ceux mentionnés ci-dessus. Dans ce cas, on mélange les deux composants de résine artificielle en totalité en donnant au mélange un pH au-dessous de 5, on chauffe le mélange à une tempéra- ture de 60 à 80 C et, immédiatement après la fin de la ré- action exothermique rapide qui se produit à cette tempéra- ture, on neutralise à peu près le produit trouble de la réaction, ce dernier étant ensuite complètement ou partiel- lement évaporé, de préférence, sous pression réduite.
On a constaté que, si l'on chauffe le mélange de réaction jusqu'à une température de 60 à 80 C, il se produit une réaction, dont l'intensité dépend de la rapidi- té du chauffage et qui est accompagnée d'un grand dégage- ment de chaleur. En pratique il n'est possible d'obtenir un produit encore soluble dans l'eau par concentration d'un tel mélange de réaction, que si l'on neutralise ce mélange immédiatement après la fin de la réaction exothermique.
Pour que le pouvoir adhésif du produit final ne soit pas influencé défavorablement, il est recommandable que le pH du mélange de réaction ne soit pas sensiblement 'supé- rieur à 7 pendant ou à la fin de l'opération de concentra- tion.
Par le brevet américain nr.1.972.110 et par le brevet anglais nr.288.346, on connait déjà des procédés, selon lesquels la condensation de l'urée et de la formal- dé@yde s'effectue en milieu acide et l'excès d'acide est éliminé avant que le traitement soit continué. Dans ces deux cas, oh a toutefois l'intention d'obtenir des produits insolubles dans l'eau, propres à faire des matières à mou- ler, produits qui, par leurs propriétés, diffèrent consi ;
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dérablement des produits de condensation préparés selon l'invention. Ces derniers ont notamment la propriété de se gonfler ou de se dissoudre dans une quantité limitée d'eau.
Aussi servent-ils à un tout autre but que les produits de condensation décrits dans les deux brevets susmentionnés.
On a constaté, qu'en appliquant la combinaison des mesures décrite ci-dessus, on obtient un résultat plus favorable que lorsqu'on effectue la première phase du pro- cédé non pas à un pH au-dessous de 5, mais à un pH plus élevé. Dans le premier cas, on obtient des produits qui se gonfient dans une quantité limitée d'eau ou forment une solution qui a une viscosité considérablement plus élevée qu'une solution de la même concentration des produits qu'on obtient, si la solution est déjà neutre ou presque neutre pendant la phase initiale. Par opposition à ces derniers produits dont on peut diluer les solutions à volonté, les produits suivant l'invention ne se dissolvent que dans une quantité limitée d'eau. Si l'on ajoute plus d'eau, on n'ob- tient plus une solution homogène.
En outre en utilisant une phase initiale avec un pH inférieur à 5, le procédé de préparation est considérablement accéléré, tandis que les produits obtenus sont moins hygroscopiques que si l'on opère dès le commencement avec un pH plus élevé, La réac- tion qui commence pendant le chauffage du mélange de réac- tion à 60 - 80 C, sera d'autant plus violente que le chauf- fage est effectué plus rapidement. Pendant cette réaction violente, il se produit,un mélange trouble qui est neutra- lisé immédiatement.
Les préparations obtenues selon l'invention sont très stables. Elles peuvent être conservées pendant plu- sieurs mois, sans qu'une condensation sensible ait lieu.
Cela n'est le cas que lorsqu'on ajoute un catalyseur. Leurs solutions mélangées avec un catalyseur, sont spécialement propres à servir comme colle pour le bois, par exemple, .
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pour l'encollage du bois de placage, à chaud aussi bien qu'à froid, et pour la fabrication de triplex et de multi- plex. Elles donnent des collages plus forts que les solu- tions de préparations pour lesquelles la précondensation a été effectuée au-dessus d'un pH = 5 et éventuellement pen- dans plusieurs heures. Les collages résistent à l'eau froi- de et à la moisissure.
S'il n'est pas nécessaire que l'en- collage satisfasse à des exigences aussi strictes, la colle. peut être mélangée à sec ou en solution à des-charges tel- les que la farine de seigle, le bois, la terre d'infusoire, : le gypse etc... ou à des matières épaississantes solubles dans l'eau, telles que des éthers cellulosiques, des es- ters cellulosiques, des polymères à base de vinyle etc.
Des produits d'addition très appropriés sont les solutions d'amidon ou de dérivés d'amidon, par exemple les différen- tes espèces d'amidon natif, comme la fécule de pommes de terre et de manion, l'amidon de mais, de riz et de froment, l'amidon gonflant à froid, l'amidon soluble, la dextrine, les éthers et esters d'amidon contenant des groupes hydro- xyliques libres etc. Par l'expression l'amidon gonflant à on froid" désigne dans le présent mémoire, le produit obtenu ! en chauffant un mélange d'amidon ou d'un dérivé d'amidon avec une quantité d'eau limitée pendant peu de temps au- dessus de la température de gélatinification en pressant ce mélange afin de former une couche mince, la masse étant séchée en même temps ou immédiatement après.
Pour acidifier le mélange des composants de la réaction à un pH inférieur à 5, on peut se servir d'acides inorganiques ou organiques, tandis que pour fixer le pH à une valeur d'environ 7 à la fin de la réaction exother- mique, on n'est pas limité à une base spéciale. on peut donc employer des bases inorganiques, par exemple, des hydroxydes ou des carbonates alcalins, aussi bien que des bases organiques, par'exemple des amines.
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On obtient des résultats spécialement favora- bles en neutralisant l'acide avec de l'ammoniaque ou avec une autre substance qui se combine avec la formaldéhyde, éventuellement en ajoutant aussi de l'alcali. L'ammoniaque a non seulement l'avantage, qu'un excès.éventuel est éva- poré par chauffage, de sorte qu'on obtient un produit final neutre ou à peu près neutre, mais on a constaté également que les solutions des produits obtenus après neutralisa- tion avec de l'ammoniaque ou une autre substance qui se combine avec la formaldéhyde restent utilisables plus long- temps en présence d'un catalyseur que les solutions cor- respondantes de préparations dont le mélange de réaction a été neutralisé avec une autre base et sans application d'une substance se combinant avec la formaldéhyde.
En outre les préparations selon l'invention sont moins ou pas du tout hygroscopiques. Les avantages susmentionnés se pré- sentent surtout si le précondensat est mélangé avec de l'amidon ou unérivé d'amidon.
La proportion dans laquelle l'urée et la formal- déhyde sont condensées, ne doit, de préférence, pas dépas- ser la proportion moléculaire de 1 : 2. Parfois il est
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avantageux d'employer un Bxoba atur6e. Au l1eu àt ua6 on peut aussi se servir de dérivés d'urée, tels que la thiou- rée.
Afin de prévenir autant que possible d'autres réactions dans le mélange pendant la concentration, il est avantageux d'effectuer la concentration sous vide. On peut évaporer la solution jusqu'à ce qu'elle ait une con- sistance sirupeuse, mais on peut aussi continuer l'évapo- ration jusqu'à ce qu'on obtienne un produit sec, qui peut ensuite être moulu. On peut aussi obtenir un produit sec en atomisant/de manière connue, la solution de condensat dans un dispositif propre à ce but.
Le brevet allemand nr.744.777 décrit un procé- ' ' /
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dé, dans lequel on effectue la condensation également à /on ' un pH inférieur à 5 et dans lequel/ajoute ensuite de l'am- moniaque au mélange de réaction. Cependant, d'après les exemples on commence la condensation à un pH plus élevé et ce n'est qu'après cela que le pH est abaissé jusqu'al- dessous de 5, en sorte que le cours de la réaction devient tout autre que dans le cas présent. Ce n'est que dans l'exemple 3 qu'il est décrit un procédé dans lequel la condensation s'effectue dès le début à un pH inférieur à /on fait couler lentement une solution d'urée 5.
Cependant, d'après cet exemple, dans une solution de formaldéhyde chaude, en sorte que, surtout'au commencement, la condensation a lieu en présence d'un très grand excès de formaldéhyde et dans des conditions entièrement dif- férentes. Dans ce cas, le cours de la réaction est tout autre que dans le procédé selon l'invention, où la quan- tité totale des réactifs est mélangée, avant que l'on ef- ectue la condensation de la manière indiquée. Selon le brevet allemand précité, on obtient des solutions claires donnant des produits secs qui, non seulement sont très hygroscopiques, mais possèdent en outre une faculté trop limitée de retenir l'eau. Les solutions de ces produits possèdent une viscosité beaucoup plus faible qu'une solu- tion de lq même concentration de préparations obtenues selon le présent procédé.
Contrairement aux solutions obtenues par le procédé suivant l'invention, qui ne se dissolvent que dans une quantité d'eau limitée et qui se précipitent lorsqu'on ajoute plus d'eau, les solutions des produits selon le brevet allemand peuvent être diluées à volonté. La faculté trop limitée de retenir l'eau est non seulement désavantageuse en ce sens que les produits de cette nature sont peu économiques à l'emploi, mais elle présente encore l'inconvénient important selon lequel les solutions de ces produits ne peuvent être mélangées avec une solution d'amidon ou d'un dérivé d'amidon, par
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exemple, une solution d'amidon gonflant à froid, parce que dans ce cas la viscosité deviendrait trop faible, en sorte que le mélange ne serait plus propre à l'emploi.
Or, la capacité d'être mélangé avec des ratières épais- sisantes peu couteuses dissoutes dans l'eau, comme par exemple celles à base d'amidon, est très importante en pratique et les produits selon l'invention possèdent cette propriété à un haut degré.
Les.produits obtenus selon l'invention ne sont pas seulement intéressants comme agents d'encollage,mais aussi comme matières épaississantes, fixateurs, liants pour toutes sortes de matières pulvérulentes, granuleuses et fibreuses (briquettes, liège artificiel, plaques de fibres ou de bois artificiel), matières à mouler, etc.
Si l'on se sert du produit comme agent d'encol- lage, on peut le dissoudre dans une petite quantité d'eau.
Pour que la condensation puisse continuer pendant l'appli- cation, on ajoute un catalyseur, par exemple un acide, un sel acide ou une matière produisant de l'acide ou un mé- langé de ceux-ci. A titre d'exemple une solution ammonia- cale de chlorure d'ammonium, à laquelle on a ajouté éven- tuellement de l'urée, convient à cet effet.
EXEMPLE 1
80 parties en poids d'urée sont dissoutes dans 200 parties en poids de formaline du commerce à 36% en poids et le pH est porté à une valeur de 4-5 au moyen d'acide sulfurique. Ensuite le mélange est chauffé rapidement, en agitant. A une température de 60 - 80 C une réaction exo- thermique violente se produit, en sorte que la tempéra- ture s'élève rapidement, tandis que le mélange de réaction se trouble. Immédiatement après la fin de la réaction - violente, le pH est porté à 6 au moyen d'une,solution de soude caustique et le mélange est séché sous vide à une température de 85 C.
Le produit séché est ensuite bioyéj j
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Une solution de deux parties en poids du produit ainsi obtenu dans une partie en volume d'eau, additionnée d'un catalyseur (par exemple une solution ammoniacale de chlo- rure d'ammonium contenant de l'urée) et éventuellement mélangée avec une charge (par exemple de la farine de bois ou de seigle), peut être employée avec de très bons résul- tats comme agent d'encollage pour le bois,par exemple dans la fabrication du triplex.
EXEMPLE II
Une suspension de 1000 parties en poids de fécule de pommes de terre dans 1000 parties en volume d'eau est traitée en milieu alcalin avec 10 - 100 parties en poids d'eau oxygénée à 3% et transformée ensuite en amidon gonflant à froid de la manière usuelle dans un mi- lieu presque neutre ou légèrement alcalin. Un mélange de 300 parties en poids d'urée et de 750 parties en poids de formaline du commerce à 36%, en poids est amené à l'aide d'acide formique à un pH de 4 - 4,5, puis chauffé, en agi- tant, à une température de 60 - 80 C. Il se produit alors une réaction exothermique, à la fin de laquelle le mé- lange de réaction trouble est immédiatement neutralisé avec de 1'ammoniaque jusqu'à un pH de 7 - 7,2, puis évaporé à sec sous vide sous forme de couches minces à une température de 80 - 90 C.
Be produit obtenu est pulvé- risé et au besoin tamisé. 100 parties en poids du précon- densat d'urée et de formaldéhyde ainsi préparé sont mélan- gées intimement avec 20 parties en poids d'amidon gonflant à froid. Le nélange qui peut être conservé pendant un temps illimité à l'état sec peut être employé avantageuse- ment comme agent d'encollage pour le bois.
A cet effet, 10 parties en poids du mélange sont dissoutes dans envi- ron 10 parties en volune d'eau froide, puis on ajoute une partie en poids d'une solution ammoniacale de chlorure d'ammonium contenant de l'urée. Une planchette en bois de peuplier d'une épaisseur de 4 mm est enduite des deux
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côtés avec la colle ainsi obtenue et collée ensuite, de la manière usuelle en forme de croix, avec deux pièces de bois de placage non-traitées par la colle en pressant les planchettes les unes sur les autres pendant quelques minutes à une température de 95 - 105 C et sous une pres- sion de 9 kgs/cm2. Si l'on sépare les parties composantes, la rupture d'aura pas lieu dans la couche de colle,mais presque complètement dans le bois.
EXEMPLE 3
Le mélange de réaction de l'exemple 1 est porté à un pH de 7 - 7,2 immédiatement après la réactionexothermique avecde l'am- moniaque concentré au lieu d'une solution de soude caus- tique et ensuite évaporé sous vide à une température de 85 C. Le sirop obtenu, additionné d'un catalyseur, est un agent d'encollage très utile.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de condensats d'urée et/ou de dérivés d'urée avec la formaldéhyde, solubles ou se gonflant dans une quantité d'eau limitée, dans le- quel la condensation est effectuée à chaud et dès le com- mencement à un pH inférieur à, 5, et dans lequel le mélan- ge de réaction est ensuite neutralisé, caractérisé en ce qu'on mélange les deux composants de la résine artificiel- le en totalité avant que la condensation ne commence, en ce qu'on chauffe le mélange de réaction à une température de 60 - 80 0 et en ce que immédiatement après la fin de la réaction exothermique rapide qui se produit à cette température, on neutralise à peu près le produit trouble de la réaction, qui est ensuite évaporé complètement ou partiellement.