CH646191A5

CH646191A5 - Procede de fabrication d'un produit adhesif et produit adhesif obtenue par la mise en oeuvre de ce procede.

Info

Publication number: CH646191A5
Application number: CH24180A
Authority: CH
Inventors: Folke Johan Edler
Original assignee: Edler & Co Faergind Ab
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1979-04-23
Publication date: 1984-11-15
Also published as: FI72338B; IT7922141A0; DK551379A; GB2043087B; BE875808A; DK149637B; CA1117693A; NO151708C; DE2835752C2; DE2835752A1; JPS55500316A; NZ190271A; FI782314A; NO151708B; FI72338C; SE7808082L; DK149637C; FR2426720A1; AT365622B; WO1979000977A1

Description

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un produit adhésif comprenant une résine d'urée/formaldéhyde avec addition d'une liqueur sulfitique acide usée, ainsi que le produit adhésif obtenu par la mise en œuvre de ce procédé.

L'invention concerne, de manière plus particulière, la fabrication de produits adhésifs tels qu'on les utilise généralement en rapport avec des panneaux de particules de bois obtenus par voie sèche et des produits similaires, et tels qu'on les utilise pour la fabrication de contre-plaqué, de panneaux de fibres et de panneaux de fibre à densité élevée.

D'autres chercheurs ont jusqu'à présent examiné la possibilité de combiner diverses résines synthétiques, y compris des résines d'urée/ formaldéhyde, ou leurs composants, à diverses liqueurs sulfitiques usées. Parmi ces chercheurs, on peut citer Hartwig et coll. (brevet USA N° 2405650), Keim (brevet USA N° 2622979) et Walther et coll. (brevet USA N° 3313745).

Schmidt-Hellerau (brevet USA N° 3390920) décrivent l'utilisation d'une résine d'urée/formaldéhyde et d'une proportion très faible (1-5%) de ligninesulfonate de sodium pour la production de panneaux de particules de bois. Willegger et coll. (brevet USA N° 3994850) décrivent la fabrication de panneaux de particules de bois en utilisant un adhésif préparé en faisant réagir de l'urée, une liqueur sulfitique usée à base de sodium et du formaldéhyde.

Les brevets USA Nos 3296159 et 3935139, DE Nos 745418 et 2516327, CH N° 477484 et SE N° 397834 constituent, quant à eux, un arrière-plan technologique de l'invention.

Cependant, aucun des procédés des techniques antérieures précitées n'a réussi à résoudre avec succès le problème de l'incorporation d'une importante proportion de liqueur sulfitique usée dans des adhésifs pour panneaux de particules de bois. C'est devenu un axiome dans l'industrie que l'utilisation de quantités importantes de ces matières pour la fabrication de tels adhésifs doit être évitée, pour des raisons d'incompatibilité avec les constituants résineux des adhésifs et en raison des propriétés inacceptables des panneaux de particules fabriqués en utilisant les adhésifs en question.

Cette idée est fondée sur les résultats d'expériences poussées et se justifie totalement par la complexité moléculaire des deux réactifs, c'est-à-dire la liqueur sulfitique usée et la résine d'urée/formaldéhyde, comme aussi par la diversité des réactions chimiques qui peuvent potentiellement se produire au cours de la préparation de la résine, du mélange de la résine et de la liqueur sulfitique usée, et de l'opération de compression à chaud subséquente. Par conséquent, les liqueurs sulfitiques usées sont incompatibles avec, et insolubles dans, certaines des résines à base d'urée.

Dans certaines conditions, l'urée et le formaldéhyde se combinent pour former des produits de condensation résineux contenant une proportion élevée de mono-, di- et polyméthylolurées, c'est-à-dire des produits riches en méthylol. Dans d'autres conditions, l'urée et le formaldéhyde se combinent pour former une proportion élevée de méthylène-urées, c'est-à-dire des produits riches en méthylène. Les produits riches en méthylol sont compatibles avec les liqueurs

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sulfitiques usées, tandis que les produits riches en méthylène ne le sont pas. Par conséquent, si l'on doit combiner la résine de formaldéhyde avec succès à la liqueur sulfitique usée, elle doit être du type riche en méthylol.

En second lieu, lorsque l'on mélange la résine d'urée/formaldéhyde à des quantités substantielles d'une liqueur sulfitique usée à base d'ammonium non traitée qui contient de l'ammoniac sous forme de ligninesulfonate d'ammonium, l'ammoniac élimine rapidement tout formaldéhyde libre ou lâchement lié présent dans, ou fourni par, la résine d'urée/formaldéhyde, la transformant en un produit relativement inactif, à savoir l'hexaméthylènetétramine. La réaction libère un excès d'acide ligninesulfonique qui abaisse le pH du mélange adhésif, surcatalyse l'adhésif et entraîne un durcissement excessivement rapide et une gélification prématurée. Inversement, lorsque la résine est mélangée à une liqueur sulfitique usée à base de calcium, de magnésium ou de sodium, il n'y a pas du tout d'ammoniac présent, la libération susmentionnée d'acide ligninesulfonique ne se produit pas et l'adhésif demeure sous-catalysé.

Par conséquent, il est important que la teneur en ammoniac de l'adhésif soit réglée avec précision.

En troisième lieu, les variations du pH tant du produit adhésif que de ses constituants peuvent matériellement affecter l'activité et les propriétés de l'adhésif. Un pH trop élevé amène l'adhésif à durcir trop lentement. Un pH trop faible amène l'adhésif à durcir trop rapidement. Pire encore, dans la presse chaude, l'excès d'acidité peut altérer la teneur en cellulose du bois sur lequel on applique l'adhésif. Pour ces raisons, il est nécessaire de soigneusement régler le pH tant de la liqueur sulfitique usée que des composants à base de résine d'urée et de formaldéhyde du produit adhésif souhaité.

Le produit adhésif obtenu par la mise en œuvre du présent procédé de fabrication convient pour être utilisé au cours de la fabrication de panneaux de particules de bois, lequel produit comprend une importante proportion de la liqueur usée provenant de la transformation en pulpe sulfitique de la lignocellulose, est aisé et simple à fabriquer, est aisément applicable à la fabrication de panneaux de particules en utilisant des procédés et des appareils classiques, et conduit à la production de produits à base de bois collés de propriétés commercialement acceptables, qui répondent aux standards commerciaux imposés à de tels produits et qui sont pleinement compétitifs avec des produits apparentés fabriqués en utilisant des adhésifs peu coûteux classiques.

La fabrication du présent produit adhésif fait appel à une large proportion d'un produit résiduaire de très faible coût, à savoir la liqueur sulfitique usée, et résout de la sorte en même temps le problème classique posé par l'élimination de la liqueur sulfitique usée des broyeurs à pulpe, tout en permettant de réaliser des économies lors de la fabrication d'un adhésif pour panneaux de particules qui, dans le cas d'une installation de fabrication de panneaux de particules moyenne, peuvent s'élever annuellement à une somme de l'ordre du demi-million de dollars.

On a découvert que les problèmes relatifs à la combinaison de résine d'urée/formaldéhyde et de liqueurs sulfitiques usées pour la fabrication d'un produit adhésif intéressant pouvaient être surmontés et les objectifs précédemment indiqués atteints, par la réalisation d'un produit adhésif comprenant, grosso modo, de 50 à 90 parties en poids de solides de résine d'urée/formaldéhyde et de 10 à 50 parties en poids de liqueur usée résultant de la transformation en pulpe sulfitique de la lignocellulose, sur base des solides secs. Le produit adhésif contient également, à titre de constituant principal, de 0,2 à 4,0% en poids d'ions ammonium (proportion exprimée sous forme de NH3) sur base des solides de la liqueur sulfitique usée. Les ions ammonium peuvent être fournis par l'utilisation d'une liqueur sulfitique usée à base d'ammonium à teneur en ions ammonium ajustée. Dans le cas où il est souhaitable d'utiliser une autre liqueur sulfitique usée, c'est-à-dire une liqueur sulfitique usée à base de calcium, de magnésium ou de sodium, les ions ammonium sont fournis par l'addition, en quantité appropriée, d'un sel d'ammonium hydrosoluble d'un acide fort.

Le sel d'ammonium a pour effet de fournir de l'ammoniac qui se combine au formaldéhyde libre qui est présent dans le mélange pour former le produit neutre qu'est l'hexaméthylènetétramine, libérant un acide fort et laissant substituer un mélange d'acidité accrue — mais réglée — qui favorise la condensation ou la polymérisation souhaitée du produit adhésif au cours de son emploi, comme on l'a indiqué précédemment.

Le composant du type résine d'urée/formaldéhyde du produit adhésif se caractérise par un rapport molaire du formaldéhyde à l'urée de 1,0 à 1,8 et par une teneur en méthylol correspondant à un indice de Witte de 1,0 à 1,8. Les propriétés de la résine sont par conséquent telles qu'elles assurent une compatibilité avec, et un degré de solubilité souhaitée dans, la liqueur sulfitique usée, selon les besoins, pour obtenir un produit adhésif approprié.

Le produit adhésif est fabriqué par l'intermélange de la liqueur sulfitique usée et de la résine d'urée/formaldéhyde en présence d'ions ammonium, dans des conditions de température, de pH et de viscosité qui conduisent à la production d'un mélange dans lequel le composant du type acide ligninesulfonique de la liqueur sulfitique usée et la résine d'urée/formaldéhyde ne se condensent pas rapidement l'un avec l'autre dans une mesure sensible. Le produit ainsi obtenu doit se distinguer des produits de la technique antérieure selon lesquels on fait réagir la liqueur sulfitique usée sur de l'urée et du formaldéhyde dans un mélange ternaire de ces composants. Lors de l'application du produit adhésif conforme à l'invention en vue de la fabrication de produits encollés comme des panneaux de particules de bois, on applique simplement l'adhésif à la base de bois en les quantités et proportions usuelles et on les comprime à chaud, en utilisant un appareil classique, de manière à former un produit final collé et consolidé.

Comme on l'a noté plus haut, le produit adhésif conforme à la présente invention comprend, grosso modo, un mélange des composants suivants, en parties pondérales et sur base des solides secs:

— une résine d'urée/formaldéhyde: 50-90

— une liqueur usée de la transformation en pulpe sulfitique acide de la lignocellulose: 10-50

Le produit adhésif contient également de 0,2 à 4,0% en poids d'ions ammonium (le pourcentage s'exprimant sous forme de NH3), sur base des solides de la liqueur usée.

Comme on l'a noté plus haut, la résine d'urée/formaldéhyde se caractérise par des propriétés soigneusement réglées, en particulier par son rapport molaire de formaldéhyde à urée qui varie de 1,0 à 1,8, son pH de 6 à 8 et par sa teneur en méthylol correspondant à un indice de Witte de 1,0 à 1,8. En outre, il doit posséder une teneur en solides qui varie de 50 à 72%, de préférence de 55 à 65% en poids et une viscosité qui varie de 50 à 250 mPa ■ s à une teneur en solides résineux de 65% et à 25° C.

En ce qui concerne le rapport molaire, il faut observer que, si le rapport molaire est inférieur à 1, le polymère d'urée/formaldéhyde n'est pas suffisamment fonctionnel pour développer des propriétés adhésives souhaitées dans le produit final. A un rapport molaire supérieur à 1,8, des quantités excessives de formaldéhyde sont présentes. Cela conduit à la formation d'un produit adhésif ayant une odeur désagréable et qui libère une quantité excessive de fumées toxiques dans la presse à chaud, et ensuite en service.

En ce qui concerne la limite de viscosité de 50 à 250 mPa • s, il faut noter que cette gamme est inférieure à la gamme de viscosités des résines d'urée/formaldéhyde classiquement utilisées pour la fabrication de panneaux de particules. Si la résine d'urée/formaldéhyde était à utiliser en soi à une telle viscosité, elle ne donnerait pas satisfaction en raison de ses médiocres propriétés collantes. L'addition de la liqueur sulfitique usée, ainsi qu'on la décrit dans le présent brevet, est nécessaire afin de développer les propriétés collantes voulues.

En ce qui concerne la teneur en méthylol de la résine d'urée, une teneur en méthylol correspondant à un nombre de Witte de 1,0 à 1,8 est nécessaire en vue de rendre la résine d'urée/formaldéhyde compatible avec la liqueur sulfitique usée, en vue de développer une adhé5

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rence satisfaisante, ainsi que pour conférer de bonnes propriétés au produit obtenu. Théoriquement, une teneur en méthylol de la résine à base d'urée si faible qu'elle correspondrait à un indice de Witte de 1,0 ne serait pas suffisante pour assurer la réaction souhaitée avec la liqueur sulfitique usée. Cependant, il existe des raisons pour présumer qu'un indice de Witte qui est déterminé comme représentatif pour le composant dans un état avant que la réaction avec les autres composants ne commence ne sera pas adéquat avec la teneur en méthylol lorsque la réaction s'amorce. On présume que, tout au début de la réaction entre les deux composants, de nouveaux groupes élevant la teneur en méthylol sont ouverts si rapidement (fractions de seconde) que la teneur en méthylol sera suffisante pour la réaction voulue. Pour obtenir cela, il est nécessaire que la résine possède une teneur en composés du type éther qui peuvent se transformer en groupes OH. Cette condition est indiquée par le fait que des produits résineux riches en composés éther donnent un résultat acceptable même avec une résine à nombre de Witte inférieur, tandis que la teneur inférieure en composés éther doit donner un indice de Witte plus élevé dans un état avant la réaction avec la liqueur sulfitique usée.

L'indice de Witte est obtenu en résultat de détermination des groupes méthylol dans des résines d'urée/formaldéhyde, en faisant réagir les résines sur du 2,6-diméthylphénol-(2,6-xylénol). Cet indice mesure la fonctionnalité méthylolique de la résine. On le détermine comme suit.

On traite une solution de 2,6-diméthylphénol (25,0 g) dans 200 ml d'eau contenant 8,0 g d'hydroxyde de sodium par 12,5 g de la résine d'urée/formaldéhyde à tester, sous vigoureux mélange. On laisse le mélange réactionnel ainsi obtenu reposer à la température ambiante dans le noir pendant 3 d. On ajoute de l'acide chlorhydri-que concentré jusqu'à ce que le pH du mélange réactionnel atteigne 5,5-6,0. On lave le mélange réactionnel dans un ballon de 1 1 et on le distille à la vapeur d'eau jusqu'à ce que l'on recueille 700 à 750 ml de distillât.

On rince le condenseur avec un peu de chlorure de méthylène et on extrait le condensât par 3 x 100 ml de chlorure de méthylène. On filtre les extraits au chlorure de méthylène réunis à travers environ 20 g de sulfate de sodium (anhydre) et on lave le sulfate de sodium avec 2 x 25 ml de chlorure de méthylène.

On évapore le chlorure de méthylène sous vide jusqu'à obtention d'un poids constant du flocon d'évaporation. On détermine le poids du 2,6-diméthylphénol résiduel et on le soustrait de son poids d'origine. La différence entre ces deux poids représente la quantité de 2,6-diméthylphénol qui a réagi sur la résine d'urée/formaldéhyde et constitue une mesure de la teneur en méthylol de la résine. On appelle cette valeur l'indice de Witte. On calcule cette valeur conformément à l'équation suivante:

poids de xylénol récupéré

; = indice de Witte

12,5 x % de solides de la resine d'uree formaldehyde

Cette équation comporte une relation directe avec la teneur en méthylol de la résine, comme montré dans le tableau qui suit, de résultats d'essais typiques au cours desquels on a déterminé les indices de Witte pour une série de résines d'urée/formaldéhyde de divers rapports molaires (moles de formaldéhyde par mole d'urée) préparés de manière à maximiser la fonctionnalité méthylolique.

Rapport molaire

de la résine

Indice de Witte d'urée/formaldéhyde

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100% diméthylolurée

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En ce qui concerne le composant de type liqueur sulfitique usée du produit adhésif conforme à l'invention, par l'expression liqueur sulfitique usée, on entend désigner la liqueur résultant d'un procédé de transformation à pulpe sulfitique acide classique au cours duquel il existe d'environ 5 à 7% en poids d'anhydride sulfureux au total et de 0,9 à 1,2% d'anhydride sulfureux combiné.

La liqueur sulfitique usée provient de l'un quelconque des procédés de transformation en pulpe acide sulfitique classique de la lignocellulose. Elle peut par conséquent comprendre n'importe laquelle des liqueurs sulfitiques acides usées couramment produites, qu'elles soient à base d'ammonium, de calcium, de magnésium ou de sodium.

Cependant, sont spécifiquement exclues les liqueurs sulfitiques usées provenant de la transformation en pulpe de la cellulose par les procédés à la magnafite, à la sodafite et semi-chimique au sulfite neutre (NSSC). Ces trois liqueurs usées ne peuvent s'utiliser aux fins de la présente invention et sont exclues par définition de leur description, parce que chacune d'entre elles contient des quantités substantielles d'ions sulfite résiduels dans ses liqueurs concentrées. Ainsi qu'on l'explique plus en détail dans la suite du présent brevet, cela entraînerait une modification défavorable du pH de la liqueur si ces liqueurs étaient appliquées à la composition des adhésifs précédemment décrite.

On peut employer les liqueurs sulfitiques usées sensiblement sous la forme sous laquelle on les obtient à partir de l'opération de concentration de la liqueur du broyeur, sans désucrage préalable.

Telles qu'ainsi obtenues, les liqueurs usées comportent généralement une teneur en solides qui varie de 40 à 55% en poids, habituellement 50 ± 2% ; une viscosité, par exemple, de 500 à 4000 mPa ■ s à 25 C et à une concentration de 50%, et un pH qui varie de 3,5 à 4,5.

Si la teneur en solides est inférieure à environ 40% en poids, la liqueur usée contient trop d'eau pour être commodément applicable à la fabrication de produits adhésifs. Si la liqueur contient plus de 55% de solides, elle est trop visqueuse pour pouvoir être manipulée commodément dans l'installation.

La viscosité de la liqueur usée doit varier, de préférence, d'une plage de viscosités de travail entre lesquelles la liqueur est pompable à la température ambiante et aisément mêlangeable à la résine d'urée/formaldéhyde. Des viscosités plus élevées peuvent s'utiliser, mais il faut chauffer la liqueur dans ce cas pour en permettre la manipulation. Cela permet l'emploi de liqueurs ayant des viscosités aussi élevées que 15 000 mPa • s.

La viscosité proposée pour la résine et la liqueur sulfitique usée donne des constituants qui peuvent être manipulés dans le procédé et qui engendrent également un produit adhésif qui possède la viscosité souhaitée. La viscosité du produit obtenu n'est cependant pas déterminée par la viscosité des composants, mais par la quantité totale d'eau dans le produit. La teneur souhaitée en eau peut cependant également être obtenue dans le cas où les viscosités des composants ne sont pas des valeurs mentionnées plus haut, étant donné que de l'eau peut être ajoutée si la viscosité est trop élevée et qu'il est également possible de compenser une viscosité divergente d'un composant en changeant la viscosité des autres composants.

Le pH de la liqueur doit varier de 3 à 9.

Si le pH de la liqueur est inférieur à 3, l'adhésif qui la contient durcit trop rapidement et gélifie trop rapidement à la température ambiante pour permettre une manipulation commode. Si le pH de la liqueur usée est supérieur à environ 9, le produit adhésif dont elle forme un constituant durcit trop lentement pour qu'il soit d'une utilité pratique.

La liqueur usée doit, de préférence, être sensiblement exempte d'anhydride sulfuré dissous (ions sulfite), étant donné que la présence de cette matière a pour résultat final d'élever le pH de l'adhésif jusqu'à un niveau auquel le durcissement sous presse chaude est trop lent, affectant ainsi de manière préjudiciable la production et les propriétés des produits à base de bois fabriqués avec l'adhésif. Les liqueurs usées, si elles ne sont pas neutralisées, deviennent exemptes de SO,, parce que la matière en est chassée au cours de la concentra-

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tion de la liqueur. Comme on l'a discuté plus haut, un composant principal du produit adhésif conforme à l'invention, c'est-à-dire le composant responsable de la combinaison heureuse d'une importante proportion de liqueur sulfitique usée et de la résine d'urée/ formaldéhyde, est formé par les ions ammonium utilisés en une quantité de 0,2 à 4,0% en poids (pourcentage exprimé sous forme de NH3) par rapport au poids des solides de la liqueur usée. Ce composant du mélange a la fonction susmentionnée de réagir sur une partie du formaldéhyde pour former le produit relativement inactif qu'est l'hexaméthylènetétramine. Cela entraîne la réduction du pH du mélange adhésif jusqu'à un niveau où il durcit rapidement dans la presse chaude.

Si une trop forte quantité d'ions ammonium est présente, la teneur élevée en ammoniac résultante de l'adhésif réagit rapidement sur le formaldéhyde libre ou lâchement combiné dans la résine d'urée/formaldéhyde pour produire l'hexaméthylènetétramine stable et libère d'importantes quantités d'acides forts. Ces quantités excessives d'acides abaissent, à leur tour, le pH du mélange et catalysent la résine d'urée/formaldéhyde jusqu'à l'obtention d'un durcissement très rapide.

L'effet du liant durcissant rapidement sur les propriétés du panneau de particules est de provoquer l'apparition de surfaces molles et un abaissement général des propriétés de résistance par durcissement prématuré. L'absorption d'eau et l'augmentation d'épaisseur sont également affectées de manière préjudiciable. La durée de vie en pot du liant est gravement réduite, introduisant ainsi un sérieux risque de gélification dans l'équipement et les conduites de l'installation.

Le composant à base d'ions ammonium du mélange est incorporé sous forme de sel d'ammonium hydrosoluble d'un acide organique ou minéral fort (constante d'ionisation Ka de 10"3 ou davantage). Comme exemples de tels sels, on peut citer les suivants:

— ligninesulfonate d'ammonium

— chlorure d'ammonium

— sulfate d'ammonium

— phosphate monoammonique

— Oxalate d'ammonium

— benzènesulfonate d'ammonium

— monochloracétoacétate d'ammonium

Il apparaîtra de toute évidence que, lorsque la liqueur sulfitique acide comprend une liqueur sulfitique acide usée à base d'ammonium, le sel d'ammonium est contenu de manière inhérente dans le composant du type liqueur usée du produit adhésif sous forme de ligninesulfonate d'ammonium. Par conséquent, dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'ajouter du sel d'ammonium supplémentaire ou étranger.

En fait, étant donné que la teneur en ions ammonium de la liqueur excède habituellement celle permise dans les produits adhésifs décrits dans le présent brevet, l'excès d'ions ammonium peut être enlevé par traitement avec la quantité prédéterminée de soude caustique, ou d'une autre base forte chassant l'ammoniac et ne laissant subsister que la teneur souhaitée en ions ammonium. Cependant, l'enlèvement de l'excès d'ammoniac par de l'alcali caustique doit s'effectuer après l'élimination de l'anhydride sulfureux (du côté acide), comme décrit précédemment.

Si l'on utilise des liqueurs usées à base de calcium, de magnésium ou de sodium, une quantité suffisante de sel d'ammonium est ajoutée pour entraîner la formation d'un produit adhésif contenant des ions ammonium en la proportion indiquée.

Lors de la confection des produits adhésifs conformément à l'invention à partir des composants primaires susmentionnés, on mélange simplement ces composants en proportions prédéterminées dans un équipement de mélange convenable et classique, jusqu'à l'obtention d'un mélange uniforme. On réalise le mélange à la température ambiante ou à une température proche de cette dernière (10 à 30° C), afin d'inhiber la condensation des composants de la liqueur sulfitique usée avec la résine d'urée/formaldéhyde. Le présent adhésif est sensiblement non condensé. La condensation de l'adhésif a lieu dans la presse à chaud au cours de son durcissement. En se référant à ce qui a été mentionné plus haut, le présent procédé se caractérise par la mise en œuvre des composants suivants:

1) résine d'urée/formaldéhyde dans les conditions suivantes:

— proportions formaldéhyde/urée: 1,0-1,8

— pH : 6-8

— viscosité, de préférence dans la gamme de 50-250 mPa ■ s sur base de 65% de solides secs et à 25° C

— indice de Witte: 1,0-1,8 avec l'indice de Witte indiquant la fonctionnalité méthylolique de la résine

2) liqueur sulfitique usée dans les conditions suivantes:

— pH: 3-9

— de préférence: 3,5-4,5

— viscosité, de préférence dans la gamme de 500-4000 mPa • s sur base de 50% de solides secs et à 25° C

la liqueur sulfitique usée étant sensiblement exempte d'anhydride sulfureux dissous, on la vérifie eu égard à sa teneur en ions ammonium qui doit correspondre à une quantité de 0,2 à 4,0% en poids (proportion exprimée sous forme de NH3) par rapport au poids des solides de la liqueur usée.

Si une trop forte quantité d'ions ammonium est présente, l'excès d'ions ammonium peut être enlevé par traitement avec une quantité prédéterminée de soude caustique, ou de toute autre base forte chassant l'ammoniac et ne laissant subsister que la teneur souhaitée d'ions ammonium sous forme de résidu. Si la teneur en ions ammonium présente est inférieure à la valeur indiquée, la teneur en ces ions peut être ajustée en ajoutant un sel d'ammonium hydrosoluble d'un acide organique ou minéral fort (constante d'ionisation Ka de 10~3 ou plus). Comme exemples de tels sels on peut citer les suivants:

— ligninesulfonate d'ammonium

— chlorure d'ammonium

— sulfate d'ammonium

— phosphate monoammonique

— Oxalate d'ammonium

— benzènesulfonate d'ammonium

— monochloroacétoacétate d'ammonium

3) eau qui s'ajoute, de préférence, sous forme incluse dans les composants 1 et 2 en fournissant auxdits composants la teneur en solides secs suivante:

— résine d'urée/formaldéhyde: 50-72% en poids (de préférence 55-65% en poids)

— liqueur sulfitique usée: 50-55% en poids (de préférence 48-52% en poids)

ou en ajoutant la quantité équivalente d'eau par mélange dans les proportions suivantes:

— résine d'urée/formaldéhyde: 50-90 parties

— liqueur sulfitique usée: 100-50 parties sur base des composants solides secs de préférence en agitant, ce qui permet d'obtenir un produit adhésif durcissable.

On peut incorporer des quantités désirées d'additifs désirés au mélange adhésif. De tels additifs peuvent comprendre, par exemple, des proportions appropriées ou classiques de cires, d'huiles, de fongicides, d'agents ignifugeants, de colorants et d'agents tensio-actifs, auquel cas les sels de type ligninesulfonate servent d'agents dispersants pour les cires et les huiles.

L'adhésif fini est stable pendant un temps raisonnable et peut être conservé et utilisé de manière classique.

Si on doit l'appliquer dans la fabrication de panneaux de particules de bois, on pulvérise l'adhésif sur les copeaux, les fibres, les paillettes ou les particules de bois, ou sur toute autre particule de bois, et on feutre les particules enduites d'adhésif à sec en un matelas des dimensions souhaitées, en utilisant une application d'adhésif de l'ordre de 5 à 10% en poids, sur base du bois séché au four. Les matelas peuvent être pressés dans des presses classiques jusqu'à la densité souhaitée, dans les conditions de compression souhaitées,

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par exemple 17,5 à 35 kg/cm2 à une température de 140 à 160°C, pendant 2,5 à 10 min, en fonction de l'épaisseur du panneau.

Ainsi que les exemples qui suivent le démontrent, les panneaux de particules obtenus possèdent des propriétés qui sont commercialement acceptables et pleinement compétitives avec des propriétés de panneaux de particules produits à l'aide d'adhésifs à base de résine d'urée/formaldéhyde classique. Les adhésifs conformes à l'invention comportent, au surplus, l'important avantage économique de comprendre une forte proportion de liqueur sulfitique usée de faible coût, ce qui entraîne d'importantes réductions du coût de la colle nécessaire à l'industriel pour leur fabrication.

Les exemples qui suivent illustrent les adhésifs conformes à la présente invention, ainsi que la manière de les préparer et la façon de les employer; les produits adhésifs résineux conformes à la présente invention y sont identifiés par l'abréviation Edler, et on y a en outre fait appel aux abréviations suivantes:

SSL = liqueur sulfitique usée

MOR = module de rupture

MOE = module d'élasticité

IB = liaison interne

On a testé les panneaux de particules comprenant les adhésifs Edler selon des procédés d'essais ASTM désignés par ASTM D1037-72.

Exemple 1:

Cet exemple illustre l'application à l'échelle industrielle des adhésifs résineux conformes à l'invention pour la fabrication de panneaux de particules de bois de qualité industrielle ayant des épaisseurs de 10,13 et 19 mm.

On a réalisé quatre résines d'urée/formaldéhyde dans le but de réaliser le présent exemple et les exemples suivants. Ces résines possédaient les propriétés représentées dans le tableau I.

(Tableaux enfin de brevet)

On a utilisé les résines A et B pour la composition des adhésifs appelés respectivement Edler N° 1 et Edler N° 2 dans le présent brevet. On a utilisé les résines C et D comme adhésifs témoins.

La liqueur sulfitique usée utilisée pour la préparation de l'adhésif Edler de cet exemple provenait d'une liqueur sulfitique usée acide à base d'ammonium du commerce concentrée (exempte de S02) qui contenait un excès d'ions ammonium aux fins de la présente invention. On a donc ajusté sa teneur en ions ammonium entre les limites imposées en la faisant réagir sur une quantité mesurée d'hydroxyde de sodium (soude caustique). Après l'ajustement de la teneur en ions ammonium, la liqueur usée contenait 1,0% en poids d'ions ammonium (ce pourcentage s'exprimant sous forme d'ammoniac) sur base des solides secs.

Ses autres propriétés étaient les suivantes:

— viscosité à 25' C (mPa - s) : 15 000

— pH: 7,35

— teneur en solides (% en poids): 52,0

Dans une installation, on a fabriqué des panneaux de particules du type Edler en mélangeant l'une à l'autre, à la température ambiante, une résine d'urée/formaldéhyde et une liqueur sulfitique usée, en utilisant cette dernière en une quantité suffisante pour fournir 33% en poids de solides de liqueur, sur base des solides secs, dans les additifs finis. Ces additifs sont appelés dans le présent brevet Edler N° 1 et Edler N° 2.

On a réalisé les mélanges jusqu'à ce que les composants fussent intimement mélangés et jusqu'à ce que l'on eût obtenu un mélange uniforme. Au cours du mélange, on n'a pas observé d'élévation de la température ni d'indication de condensation des constituants mélangés.

Les adhésifs préparés de la manière précédemment décrite ont été pulvérisés sur des copeaux de bois pour former les mélanges de l'âme et des faces. On a ensuite feutré ces mélanges à sec en un matelas que l'on a comprimé à chaud pour former le panneau de particules consolidé. Les conditions de formage et de compression étaient les suivantes:

Base: mélanges de copeaux pour âme et face, environ 67% de pin et 33% de sapin

Formation: panneau à plis obtenu à l'aide d'air Bahre-Bison, épaisseur 13 mm Teneur en cire: 1%

Teneur en adhésif: face 8,3%, âme 8,3%

Matelas C.M.: face 10%, âme 8%

Cycle de précompression: 30 s Durée de compression: 2 min 52 s Durée jusqu'aux arrêts: 45 s

Cycle de décompression: 30 s (en plus des durées de compression)

Température de compression: 160°C On a fabriqué un certain nombre de panneaux en utilisant les deux types d'adhésif, la résine C servant de témoin. On a soumis les panneaux aux tests ASTM D1037-72 susmentionnés pour mesurer leurs propriétés, les résultats apparaissant dans le tableau II.

On a répété le même ordre opératoire pour la fabrication de panneaux de particules de bois ayant des épaisseurs respectives de 10 et 19 mm.

La résine d'urée/formaldéhyde appelée résine C dans le tableau I a de nouveau été utilisée comme résine témoin.

On a préparé un adhésif Edler N° 2 en mélangeant une liqueur sulfitique usée à de la résine B (tableau I) en quantité suffisante pour donner 33% en poids de solides de liqueur usée, sur base de l'adhésif sec. Comme la liqueur sulfitique usée utilisée pour la fabrication du panneau de particules 13 mm susmentionnée, la liqueur usée utilisée pour la production de panneaux de particules de 10 et 19 mm faisant l'objet de cet exemple comprenait une liqueur sulfitique acide usée à base d'ammonium concentré exempte de S02, contenant à l'origine un excès d'ions ammonium, mais à teneur en ions ammonium ajustée par réaction sur de l'hydroxyde de sodium en une quantité prédéterminée pour fixer la teneur en ions ammonium finale à 0,4% en poids (pourcentage exprimé sous forme d'ammoniac) sur base des solides totaux de la liqueur usée.

Les autres propriétés de la liqueur sulfitique usée ajustée étaient les suivantes:

•— viscosité à 25°C(mPa-s): 1200

— pH: 6,95

— solides (% en poids): 50,2

Tant l'adhésif résineux témoin que l'adhésif résineux conforme à l'invention ont été pulvérisés sur des particules de bois que l'on a ensuite formées à sec en un matelas, lequel matelas a été comprimé à chaud, les conditions de formage et de compression utilisées étant les suivantes:

Fournitures: mélange de copeaux pour âme et face, environ 67% de pin et 33% de sapin

Formation: panneau à plis formés à l'aide d'air Bahre-Bison, épaisseurs telles que montrées Teneur en cire: 1%

Teneur en adhésif: face 8%, âme 8%

Matelas C.M.: Edler 10%; témoin 9,6%

Cycle de précompression: 30 s

Durée de compression: 19 min, 4,5 min; 10 min, 2,5 min Durée jusqu'aux arrêts: 19 min, 65 s; 10 min, 35 s Cycle de décompression: 19 min, 40 s; 10 min, 20 s (en plus des durées de compression)

Température de compression: 160°C (19 min); 154°C (10 min) On a soumis plusieurs échantillons d'essai des panneaux de particules ainsi obtenus aux essais ASTM classiques, avec des résultats d'essais moyens indiqués dans le tableau III.

Les tests susmentionnés démontrent clairement que les présents adhésifs contenant Vi en poids de liqueur sulfitique usée peuvent s'utiliser pour la production de panneaux de particules de bois de propriétés commercialement acceptables qui se comparent favorablement aux propriétés des panneaux témoins réalisés à l'aide d'adhésifs à base de résine d'urée/formaldéhyde du commerce. Cela indique que les propriétés rhêologiques et le durcissement des pré5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

646191

sents adhésifs sont pleinement compatibles avec des procédés de fabrication de panneaux de particules normaux, et qu'on peut les utiliser sans devoir modifier les procédés ou sans provoquer de réduction de la capacité de l'installation.

A cet égard, les performances des adhésifs contenant la liqueur usée se comparent favorablement à la performance des adhésifs à base de résine d'urée/formaldéhyde du commerce que l'on a ajustés avec précision, au cours de plusieurs années d'emploi, aux besoins particuliers des techniques de fabrication de panneaux de particules. En fait, les panneaux de particules fabriqués en utilisant les présents adhésifs démontrent nettement des qualités de résistance à l'eau améliorées par rapport à celles obtenues avec des résines du commerce de la même classe.

Au contraire, l'absence de reproduction d'une telle performance a été observée dans le passé lorsque l'on testait d'autres compositions à base de résine et de liqueur sulfitique usée. Au cours de ces tests, on a non seulement constaté que l'on avait fabriqué un panneau de particules de propriétés physiques inférieures, mais qu'en raison des propriétés rhéologiques défavorables de l'adhésif il se produisait une réduction immédiate du rendement de l'installation en raison de l'incapacité de formage et de manipulation d'un matelas approprié.

Exemple 2:

Cet exemple illustre la préparation des présents adhésifs contenant de 10 à 50% de liqueur sulfitique usée, ainsi que les propriétés de tels produits.

Au cours de l'étude en laboratoire, on a préparé une série d'adhésifs à base de résine d'urée/formaldéhyde et de liqueur sulfitique usée par mise en œuvre du procédé décrit à l'exemple 1. Les adhésifs contenaient respectivement 10, 30 et 50% en poids, sur base des solides secs, de liqueur sulfitique usée. On a appliqué les adhésifs à des copeaux de bois que l'on a ensuite déposés en matelas et comprimés à chaud en panneaux de particules dont les propriétés ont été testées. Les propriétés des panneaux expérimentaux ont ensuite été comparées à celles de panneaux témoins réalisés de manière similaire, mais ne contenant pas de liqueur sulfitique usée.

Les adhésifs pour panneaux de particules à base de résine d'urée/ formaldéhyde du commerce, utilisés à titre de témoins, possédaient les propriétés indiquées dans le tableau I de l'exemple 1, sous les rubriques Résine C et Résine B respectivement.

Le composant à base de résine d'urée/formaldéhyde de l'adhésif d'essai de cet exemple possédait les propriétés énumérées dans les colonnes intitulées Résine A et Résine B du tableau I de l'exemple 1.

Le composant à base de liqueur sulfitique usée de l'adhésif d'essai comprenait une liqueur sulfique acide usée à base de sodium, concentrée, sensiblement exempte d'anhydride sulfureux, à laquelle on avait ajouté une quantité suffisante de sulfate d'ammonium pour obtenir une liqueur usée résultante contenant 0,425% en poids d'ions ammonium, ce pourcentage étant exprimé sous forme d'ammoniac, sur base des solides de la liqueur usée.

Les autres propriétés de la liqueur usée étaient les suivantes:

— viscosité à 25% (mPa • s) : 830

— teneur en solides (% en poids): 50

— pH : 6,8

Les conditions de formation et de pression utilisées pour la fabrication des panneaux étaient les suivantes :

Fourniture: copeaux de sapin de Douglas Formation: feutrés à l'air Teneur en adhésif: 7% de solides au total Teneur en humidité du matelas: 9,5%

Durée de compression: 4 min, 4,5 min, 5 min; 4,5 min en moyenne

Température de décompression: 163°C Epaisseur du panneau: 19 mm Densité du panneau: 0,73 + 0,15

Après l'essai, les panneaux de particules produits présentaient les propriétés suivantes:

Adhésif témoin

Adhésif Edler

Solides de liqueur usée (%)

0

10

30

50

Composants résineux

Résine A MOR

20837

21237

21719

19996

IB

779

758

690

462

Résine D MOR

21650

22202

21099

16755

IB

779

814

772

379

Il faut noter que les compositions d'adhésifs Edler contenant jusqu'à 50% de solides de liqueur sulfitique usée possédaient des propriétés commercialement acceptables à diverses fins. Il est également à noter que les résines avec des indices de Witte variant de 1,0 à 1,8 donnent de bons adhésifs Edler.

Exemple 3:

Cet exemple illustre l'effet sur les propriétés des panneaux à particules de l'incorporation dans les présents adhésifs d'une quantité d'ions ammonium supérieure à la quantité indiquée, c'est-à-dire plus de 4,0% en poids d'ions ammonium (pourcentage exprimé sous forme de NH3 sur base des solides secs et sur base des solides de la liqueur usée).

On a intimement mélangé une résine d'urée/formaldéhyde, une liqueur sulfitique usée à teneur élevée en ammonium du commerce et 1 % en poids de cire, et on a mélangé le tout à la température ambiante en utilisant une quantité suffisante de liqueur sulfitique usée pour fournir 33% de solides de liqueur sulfitique usée dans le produit adhésif obtenu, sur base du poids à sec. La liqueur sulfitique usée à base d'ammonium contenait 5,7% en poids d'ions ammonium (proportion exprimée sous forme d'ammoniac) sur base des solides secs de la liqueur usée. Ses autres propriétés et les propriétés de la résine soumise à l'essai, appelée résine E, comme aussi celles d'une résine d'urée/formaldéhyde de commerce utilisée comme témoin et appelée résine F, apparaissent dans le tableau IV.

On a utilisé la résine E pour la fabrication d'adhésif Edler N° 3. On a utilisé la résine F comme témoin.

On a fabriqué deux séries de panneaux de particules de bois de 10 mm avec les deux adhésifs susmentionnés, en utilisant les conditions de formage et de compression suivantes:

Fourniture: mélanges de copeaux pour âme et face, environ 67% de pin et 33% de sapin

Formation: panneaux à plis formés à l'air Bahre-Bison à l'épaisseur indiquée

Teneur en cire: 1%

Teneur en adhésif: face 8,3%, âme 8,3%

pH de l'adhésif: témoin 7,8; Edler 4,4 Matelas C.M.: témoin 8,5%; Edler 9,5%

Cycle de précompression: 30 s Durée de compression: 2 min 45 s Durée jusqu'aux arrêts: 45 s

Cycle de décompression: 40 s (en plus de la durée de compression)

Température de compression: 154°C

L'essai des panneaux produits a donné les valeurs indiquées dans le tableau V.

Le tableau V montre clairement l'effet indéniable qu'exerce sur les propriétés des panneaux produits l'incorporation de proportions élevées d'ammoniac dans la liqueur sulfitique usée. Tant les valeurs relatives à la résistance que les propriétés de résistance à l'eau sont fortement réduites. Le liant à teneur élevée en ammoniac durcissant rapidement provoque l'apparition de surface de panneaux tendres, et abaisse de manière générale les propriétés de résistance par durcissement prématuré. De même, la durée de vie utile du liant est fortement réduite, ce qui introduit un sérieux risque de gélification dans l'équipement et les conduites de l'installation.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

646191

Exemple 4:

Cet exemple illustre l'application de diverses catégories de liqueurs sulfitiques usées exemptes de S02 pour la fabrication des présents produits adhésifs. Les liqueurs usées testées étaient les suivantes:

— une liqueur sulfitique acide usée à base de sodium du commerce, concentrée, à laquelle on avait ajouté une quantité suffisante de sulfate d'ammonium pour obtenir une teneur en ions ammonium (exprimée sous forme de NH3) de 0,4% sur base des solides de la liqueur usée;

— une liqueur usée à base de calcium du commerce, concentrée, qui avait été désucrée et qui présentait une teneur en ions ammonium (exprimée sous forme de NH3) de 0,34% en poids, sur base des solides secs;

— une liqueur sulfitique usée du commerce, à base d'ammonium, à forte teneur en ammoniac, concentrée, que l'on avait fait partiellement réagir sous de la soude caustique jusqu'à une teneur en ions ammonium résiduelle (exprimée sous forme de NH3) de 0,46% sur base des solides secs.

Les propriétés de ces liqueurs sulfitiques usées figurent dans le tableau VI. Le pH de chacune des liqueurs a été ajusté à environ 7,0 avant son incorporation dans l'adhésif.

On a utilisé un adhésif pour panneaux de particules à base d'urée/formaldéhyde du commerce à titre de témoin et on l'a appelé résine D (tableau I).

La résine d'urée/formaldéhyde utilisée pour la confection des adhésifs d'essai était la résine B et possédait les propriétés physiques indiquées dans le tableau I de l'exemple 1.

Les adhésifs ont été réalisés comme décrit dans les exemples précédents. On les a pulvérisés sur des particules de bois que l'on a déposées en matelas et comprimées à chaud dans les conditions de formage et de compression suivantes:

Fourniture: particules de bois de sapin de Douglas

Formation: feutrées à sec

Teneur en cire: 0%

Teneur en adhésif: 7%

Teneur en humidité du matelas: 9%

Epaisseur du panneau: 19 mm

Durée de compression: 4,5 min (2 panneaux); 5 min (2 panneaux)

Durée jusqu'aux arrêts: 70 s

On a testé les panneaux de particules ainsi obtenus conformément au procédé d'essai ASTM D1037-72, et on a obtenu les résultats indiqués dans le tableau VII, ces résultats étant les moyennes d'essais effectués sur quatre échantillons de chaque panneau.

Les valeurs relatives à la résistance des panneaux d'essai sont ainsi sensiblement le complet équivalent de celles du panneau témoin et se situent parfaitement dans les limites commercialement acceptables.

Exemple 5:

Cet exemple illustre l'application d'une liqueur sulfitique acide usée à base de magnésium dans la composition des présents produits adhésifs.

La résine d'urée/formaldéhyde utilisée dans la confection de l'adhésif était celle identifiée sous la rubrique Résine B du tableau I. Elle possédait une teneur en solides de 58% en poids, à l'indice de Witte de 1,67, et un rapport molaire de 1,50.

La liqueur sulfitique usée comme liqueur sulfitique acide usée à base de magnésium du commerce contenait 47% de solides.

Le témoin était une résine d'urée/formaldéhyde pour panneaux de particules du commerce, possédant un rapport molaire de 1,25, qui ne contenait pas de liqueur sulfitique usée (résine G).

Les adhésifs produits pour âme et face 67/33 (solides de résine / solides de liqueur usée) (Edler Nos 7 et 7a) ont été préparés en mélangeant la résine d'urée/formaldéhyde et la liqueur sulfitique usée, en même temps que le sulfate d'ammonium servant de source d'ions ammonium, dans les proportions suivantes :

Couche formant l'âme du panneau: 320,7 g de résine B, 58,5% de solides, pH 7,0; 198,6 g de liqueur sulfitique acide usée à base de magnésium, 47% de solides, pH 4,5; 8,5 g de sulfate d'ammonium

Couche formant la face du panneau: 329,3 g de résine B, 58,5% de solides, pH 7,0; 203,9 g de liqueur sulfitique acide usée à base de magnésium, 47% de solides, pH 4,5; 3,0 g de sulfate d'ammonium

On a pulvérisé les adhésifs résineux sur des particules de bois en utilisant des applications de 11,5% dans la face et de 7% dans l'âme, sur base des solides secs. On a ensuite feutré les particules revêtues d'adhésif en matelas que l'on a comprimés en panneaux de 17,5 mm de manière classique, en utilisant une pression de presse de 3500 kPa, une durée de fermeture de la presse de 30 à 40 s, un cycle de compression de 3,5 min et une température de compression de 177°C.

Les propriétés des panneaux obtenus ont été testées (ASTM D1037-72); les résultats obtenus apparaissent dans le tableau VIII, ces résultats étant des moyennes pour cinq panneaux que l'on a laissé atteindre l'équilibre dans les conditions ambiantes pendant 48 h avant de procéder à l'essai.

Exemple 6:

Cet exemple illustre l'application des liqueurs sulfitiques usées à base de magnésium pour la confection de produits adhésifs conformes à l'invention, mais dans des conditions quelque peu différentes, en particulier l'emploi d'une liqueur usée d'un pH inférieur à celui présenté à l'exemple 5.

On a préparé des panneaux de particules de bois en utilisant la même résine témoin (résine G) que celle utilisée à l'exemple 5 et des adhésifs pour âme et face similaires (Edler Nos 8 et 8a), qui contenaient cependant 50 plutôt que 47% de solides de liqueur usée dans le rapport de solides de la résine d'urée/formaldéhyde aux solides de la liqueur sulfitique usée de 67/33, sur base du poids sec. Les compositions adhésives utilisées dans les couches formant l'âme et les faces du panneau étaient les suivantes:

Couche formant âme: 320,7 g de résine B (tableau I), 58% de solides de résine d'urée/formaldéhyde, pH 7,0; 186,7 g de liqueur sulfitique acide usée à base de magnésium, 50% de solides, pH 3,2; 2,5 g de sulfate d'ammonium

Couche formant face: 329,3 g de résine B, résine d'urée/formaldéhyde, 58% de solides, pH 7; 191,7 g de liqueur sulfitique acide urée à base de magnésium, 50% de solides, pH 3,2; 2,8 g de sulfate d'ammonium

Dans la fabrication des panneaux de particules, on a utilisé la même quantité d'adhésif, le même procédé de fabrication, la même résine témoin et la même épaisseur de panneau que ceux indiqués à l'exemple 5. Le cycle de compression a été de 3 min 12 s à 177°C. Les résultats de l'essai (moyenne de cinq panneaux) apparaissent dans le tableau IX.

D'une manière similaire à celle décrite plus haut, des adhésifs à base d'urée/formaldéhyde et de liqueur sulfitique usée ont été confectionnés, et on en a ensuite fabriqué des panneaux de particules en bois et d'autres produits en bois collés, en utilisant, au lieu de sulfate d'ammonium comme source d'ions ammonium, les substances suivantes: chlorure d'ammonium, phosphate-monoammonique, Oxalate d'ammonium, benzènesulfonate d'ammonium et monochloracétate d'ammonium.

Exemple 7:

Cet exemple illustre l'effet de l'incorporation aux présents produits adhésifs d'une résine d'urée/formaldéhyde à faible rapport molaire et à faible indice de Witte.

On a préparé un adhésif à base de résine d'urée/formaldéhyde et de liqueur sulfitique usée par mise en œuvre du procédé décrit à l'exemple 1. Le composant du type résine urée/formaldéhyde de l'adhésif soumis à l'essai possédait les propriétés suivantes:

— indice de Witte: 0,76

— rapport molaire: 0,90 (moles formaldéhyde/moles d'urée)

— solides (% en poids): 65

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

9

646191

— viscosité à 25°C: 70 (mPa■ s)

— pH: 7,3

— diluabilité : infinie

Le composant du type liqueur sulfitique usée de l'adhésif soumis à l'essai possédait les propriétés de la liqueur sulfitique usée décrite à 5 l'exemple 2.

Les conditions de formage et de compression utilisées pour la fabrication des panneaux d'essai étaient celles décrites à l'exemple 2.

Lors de l'essai, les panneaux de particules ont présenté les propriétés suivantes: MOR: 9522, IB: 152.

Cet exemple montre clairement l'effet indésirable de l'utilisation d'une résine d'urée/formaldéhyde à faible indice de Witte et à faible rapport molaire. Tant le MOR que l'IB sont bien inférieurs aux normes minimales imposées par la National Particle Board Association aux panneaux de particules (MOR 11 032, IB 414).

Tableau I

Résine A

Résine B

Résine C (témoin)

Résine D (témoin)

Indice de Witte (fonctionnalité méthylolique)

1,58

1,67

1,02

Rapport molaire (moles de formaldéhyde/moles d'urée)

1,60

1,50

1,35

1,15

Solides (% en poids)

57

58

65

65,5

Viscosité à 25° C (mPa • s)

70

300

140

pH

7,4

—

7,4

Diluabilité

infinie infinie infinie infinie

Tableau II

Désignation d'adhésif

Type de résine

SSL (%)

Poids spécifique (g/cm3)

MOR (kPa)

MOE (kPa)

IB (kPa)

Absorption d'eau (%)

Epaisseur de gonflement

Echantillon témoin moyen Echantillon d'Edler N° 1 moyen

Résine O Résine A

0 33

0,75 0,77

17354 16 858

2620xI03 2703 xIO3

993 972

23,0 18,9

0,84 0,79

Tableau III

Désignation d'adhésif

Type de résine

SSL (%)

Epaisseur de panneau (mm)

Poids spécifique (g/cm3)

MOR (kPa)

MOE (kPa)

IB

(kPa)

Absorption d'eau (%)

Epaisseur de gonflement

Echantillon témoin moyen

Résine C

0

10

0,76

19237

2875 x103

986

29,7

0,84

Echantillon d'Edler N° 2 moyen

Résine B

33

10

0,79

18548

3034 xlO3

800

24,6

0,79

Echantillon témoin moyen

Résine C

0

19

0,76

20133

3199 xlO3

972

22,9

0,91

Echantillon d'Edler N° 2 moyen

Résine B

33

19

0,75

17031

3082 xlO3

738

18,9

0,76

Tableau IV

Propriétés

Résine E

Résine F

Liqueur sulfitique usée

Rapport molaire

1:1,8

1:1,3

—

Solides (% en poids)

65

52

Viscosité à 21°C (mPa■ s)

400

295

3000

pH

7,4

7,5

7,2

Indice de Witte

1,72

1,02

—

Solubilité dans l'eau infinie infinie

—

Teneur en ammoniac (% en

poids)

—

5,7

646191

10

Tableau V

Désignation d'adhésif

Type de résine

SSL (%)

Epaisseur de panneau (mm)

Poids spécifique (g/cm3)

Prédurcissement (mm)

MOR (kPa)

MOE (kPa)

IB

(kPa)

Absorption d'eau (%)

Epaisseur de gonflement

Témoin Edler N" 3

Résine F Résine E

0 33

10 10

0,75 0,74

0

0,79

18617 9687

2758 x103 1855 xlO3

662 276

26,8 33,7

9,71 1,04

Tableau VI

Liqueur sulfitique usée

Viscosité à25°C (mPa ■ s)

Ammoniac (en poids)

Solides (% en poids)

pH

à25°C

A base de sodium, modifiée au sulfate d'ammonium

300

0,4

50,3

4,80

A base de calcium, désucrée

1066

0,34

51,9

3,79

A base d'ammonium, traitée à la soude caustique

740

0,46

48,7

7,12

Tableau VII

Désignation de l'adhésif

Caractérisation de l'adhésif par sa teneur en liqueur sulfitique usée

Type de résine

MOR

Liaison interne

Edler N° 4

A base de sodium, modifiée en sulfate d'ammonium

B

19133

655

Edler No 5

A base de calcium, désucrée

B

18892

627

Edler N° 6

A base d'ammonium, traitée à la soude caustique

B

19 616

669

Témoin

Néant

D

20306

772

Tableau Vili

Désignation de l'adhésif

Type de résine

Poids spécifique (g/cm3)

MOR (kPa)

IB

(kPa)

Epaisseur du gonflement en 2 d (%)

Adsorption d'eau en 2 d (%)

Témoin

SSL à base de résine UF magnésium (Edler Nos 7 et 7a)

Résine G Résine B

0,68 0,73

15397 18299

600 640

16,1 17,6

91,6 77,2

Tableau IX

Désignation de l'adhésif

Type de résine

Poids spécifique (g/cm3)

MOR (kPa)

IB

(kPa)

Epaisseur du gonflement en 2 d (%)

Adsorption d'eau en 2 d (%)

Témoin

SSL à base de résine UF magnésium (Edler Nos 8 et 8a)

Résine G Résine B

0,68 0,71

15396 17196

600 630

16,1 16,3

91,6 84,5

R

Claims

646191

1) résine d'urée/formaldéhyde ayant les propriétés suivantes:

— proportions formaldéhyde/urée: 1,0-1,8.

— pH: 6-8

— viscosité dans la gamme de 50-250 mPa • s sur la base de 65% de solides secs et à 25° C

— indice de Witte indiquant la fonctionnalité méthylolique par la résine: 1,0-1,8

1. Procédé de fabrication d'un produit adhésif comprenant une résine d'urée/formaldéhyde avec addition d'une liqueur sulfitique acide usée, caractérisé par le fait qu'on mélange les composants suivants:

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la liqueur sulfitique usée est ajustée quant à sa teneur en ammonium, qui doit correspondre à une quantité de 0,2 à 4,0% en poids (proportion exprimée sous forme de NH3) sur base du poids des solides de la liqueur usée; si trop d'ions ammonium sont présents, l'excès d'ions ammonium peut être enlevé par traitement avec la quantité prédéterminée de soude caustique, ou d'une autre base, chassant ainsi l'ammoniac et ne laissant subsister que la quantité souhaitée d'ions ammonium sous forme de résidu; si la teneur en ions ammonium présente est inférieure à la valeur indiquée, la teneur en ions peut être ajustée en ajoutant un sel d'ammonium hydrosoluble d'un acide organique ou minéral fort (constante d'ionisation Ka de 10~3 ou plus), les exemples de tels sels étant les suivants:

— ligninesulfonate d'ammonium

— chlorure d'ammonium

— sulfate d'ammonium

— phosphate monoammonique

— Oxalate ammonique

— benzènesulfonate ammonique

— monochloracétoacétate d'ammonium

2) liqueur sulfitique usée ayant les propriétés suivantes:

— pH: 3-9

— viscosité dans la gamme de 500-4000 mPa-s sur base de 50% de solides secs et à 25° C

la liqueur usée étant en quantité telle que l'adhésif contienne de 0,2 à 4,0% en poids d'ammonium (proportion exprimée sous forme de NH3) sur base des solides de la liqueur usée;

2

REVENDICATIONS

3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la liqueur usée comprend au moins une liqueur choisie dans le groupe formé par les liqueurs usées à base de calcium, de magnésium, de sodium et d'ammonium.

3) eau que l'on ajoute telle qu'incluse dans les composants 1 et 2 en conférant aux composants en question la teneur en solides secs suivante:

— résine d'urée/formaldéhyde: 50-72% en poids

— liqueur sulfitique usée: 50-55% en poids ou bien on ajoute la quantité équivalente d'eau;

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que la liqueur usée comprend une liqueur sulfitique acide usée à base de calcium et une quantité suffisante d'un sel d'ammonium hydrosoluble d'un acide fort pour fournir la teneur précitée en ions ammonium.

4) on mélange dans les proportions suivantes:

— la résine d'urée/formaldéhyde: 50-90 parties

— la liqueur sulfitique usée: 10-50 parties sur base des solides secs des composants.

5. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que la liqueur usée comprend une liqueur sulfitique acide usée à base de magnésium utilisée en même temps qu'une quantité suffisante d'un sel d'ammonium hydrosoluble d'un acide fort pour fournir ladite teneur en ions ammonium.

6. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que la liqueur usée comprend une liqueur sulfitique acide usée à base de sodium utilisée en même temps qu'une quantité suffisante d'un sel d'ammonium hydrosoluble d'un acide fort pour fournir ladite teneur en ions ammonium.

7. Procédé adhésif obtenu par la mise en œuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un mélange des composants suivants, en parties pondérales et sur base des solides secs:

— résine d'urée/formaldéhyde: 50-90

— liqueur usée provenant de la transformation en pulpe sulfitique acide de la lignocellulose: 10-50

l'adhésif contenant de 0,2 à 4,0% en poids d'ions ammonium, la proportion étant exprimée sous forme de NH3, sur base des solides de la liqueur usée.