Brevet FR2183176A1 — publié le 19731214

L'invention concerne un liant ou une colle pour fabriquer des bois modifiés, tels que des panneaux de particules, des panneaux de bois lamellé et des panneaux de latté, ainsi que pour le collage ou l'encollage de matériaux de différents types, notamment de bois et de matières plastiques. Depuis plusieurs décades, on utilise comme liants ou comme colles pour les bois modifiés, ainsi que pour coller le bois des résines synthétiques, de préférence durcissables, qui ont fait leurs preuves. Etant donné que pour la fabrication de panneaux de particules notamment, il s'agit de quantités considérables de résines synthétiques, dont le prix représente un poste important de dépenses aussi bien dans le secteur privé que dans le secteur public, les essais n'ont pas manqué pour trouver des liants meilleur marché. On a entre autres envisagé comme matière première de départ pour fabriquer des liants ou des colles, des lessives sulfitées ou sulfatées de déchets provenant de la fabrication de la cellulose, dont on pouvait attendre qu'elles conviennent comme bases pour les colles à bois, du fait de leur teneur élevée en lignine. Dans les essais effectués jusqu'à présent avec ces lessives de déchets de cellulose comme liants dans la fabrication de panneaux de particules, on a constaté que les produits obtenus n'avaient une solidité suffisante que Si l'on utilisait pour leur fabrication des températures de compression élevées (plus de 200 C) et des temps de compression prolongés (plus de 1,5 minute par millimètre d'épaisseur de panneau). (B. Roffael et W. Rauch, Rolzforschung 25, (1971), page 112). Ces panneaux avaient des densités apparentes d'environ 0,8 g/cm3 et se désagrégeaient la plupart du temps sous l'action de l'humidité. Les panneaux soumis ultérieurement à une température de 200 C présentaient une plus faible sensibilité à l'humidité. (Bre- vet britannique 993 693 (1962)). En ajoutant des condensés d'aminoplastes, on a pu abaisser les temps de compression, la densité apparente et le gonflement en épaisseur des panneaux (Brevet allemant 1 223 534), mais dans ce cas, il faut toutefois ajouter de l'acide sulfurique comme agent de condensation.Récemment, des panneaux de particules contenant comme liant, outre la lessive sul fitée de déchets, 10 à 14 i0 de résine phénolique du type nNovolack", ont montré de bonnes valeurs de résistance (E. Roffael et W. Rauch, Rolzforschung 25, (1971), page 149). Mais, dans ce cas également, les températures de compression étaient encore de 220-2500C et les densités apparentes des panneaux étaient encore relativement élevées, autour de 0,8 g/cm3. Enfin, on a également proposé la lessive sulfitée de déchets avec addition de sels de chrome hexavalent comme ciment pour coller des revêtements de passage (Brevets allemands 975 049 et 977 363). Lorsqu'on utilise des lessives sulfitées ou sulfatées de déchets comme liants, il s'agit de faire passer par réticulation à l'état insoluble dans l'eau le constituant principal de ces lessives, à savoir la lignine. Dans les procédés précédemment décrits pour fabriquer des panneaux de particules, la réticulation de la lignine s'opérait par des réactions de condensation (H. Niez, Rolzforschung 23, (1969), page 84) qui nécessitaient des températures élevées, des temps de compression prolongés, un traitement thermique ultérieur, ainsi que l'addition d'acides et d'aminoplastes ou de phénoplastes. Partant de cet état de la technique, l'invention se propose de procurer un liant ou une colle du type mentionné ci-dessus à base de lessive sulfitée ou sulfatée de déchets provenant de la fabrication de la cellulose, qui permet de supprimer l'utilisation de températures élevées, de temps de compression prolongés, de traitements thermiques ultérieurs, ainsi que d'additions d'acides et d'aminoplastes ou de phénoplastes.Ce problème est résolu conformément à l'invention par une composition à mélanger avant emploi dans des proportions déterminées, constituée par a) de la lessive sulfitée ou sulfatée de déchets provenant de la fabrication de la cellulose b) un composant redox, par exemple du ferrocyanure de potas- sium c) un agent d'oxydation, par exemple l'eau oxygénée, qui durcit par réticulation des radicaw par suite de la copulation oxydante des substances à base de lignine contenues dans la lessive de cellulose. Cette réticulation radicale de la lignine par copulation oxydante distingue, à maints égards, le liant selon l'invention des liants actuellement connus ayant la même base.La réticulation commence déjà à la température ambiante ou légèrement en dessous et le chauffage est superflu, si ce n'est pour accélérer le durcissement. On peut fabriquer sans difficultés des panneaux de densité apparente relativement faible, donc sans utiliser des pressions élevées. Ces deux facteurs ont pour conséquence une économie en énergie et en matières. L'addition d'aminoplastes ou de phénoplastes est inutile. Il faut noter qu'en utilisant le liant selon l'invention, il se produit des combinaisons chimiques entre le bois et le liant qui contribuent à l'homogéneisation et au renforcement des corps composites ou des joints collés.Contrairement aux liants employés la plupart du temps pour fabriquer les panneaux de particules à base d'aminoplastes et de phénoplastes, il n'y a pas d'odeurs incoimodantes, notamment dues au formaldéhyde. Les faibles températures de compression évitent, lors de la compression, la formation de vapeur. Enfin, il faut mentionner qu'en présentant un liant à base de déchets provenant de la fabrication de la cellulose, l'invention, non seulement met à la disposition de l'industrie correspondante un moyen économique, mais elle apporte une contribution considérable à la lutte contre la pollution, notamment des eaux, du fait du réemploi d'un sous-produit industriel nuisible. De préférence, on emploie des lessives sulfitées ou sulfa tées de déchets ayant une teneur en substances solides de 8 à 60 % en poids, qui sont éventuellement préalablement concentrées jusqu'à une teneur en substances solides de 40 à 55 % en poids. Comme composants redox, on peut utiliser à la place de ferrocyanure de potassium des sels et/ou des sels complexes de métaux lourds se présentant avec différents degrés de valence, tels que les sels de fer, de cuivre, de chrome, de plomb, de cobalt, de manganèse d'étain ; par ailleurs, on peut employer, seules ou en combinaison, d'autres substances redox telles que l'hyposulfite de sodium (Rongalit) ou des réductones telles que l'acide ascorbique, les quinones et les enzymes, de préférence des peroxydases. Comme agents droxydation, on peut utiliser à la place ou en plus de l'eau oxygénée, d'autres composés de peroxydes tels que des hyper-acides organiques, leurs sels ou leurs esters ; des hydroperoxydes organiques, tels que l'hydroperoxyde de cumène ou l'hydroperoxyde de butyle ; on peut utiliser en outre des peroxydes acides, tels le peroxyde de dibenzoyle ou le peroxyde de diacétyle ou analogue. Enfin, on peut également utiliser des péroxydes inorganiques, tels que le péroxyde de sodium, le pérolydisulfate de potassium ou analogue, seuls ou en combinaison, avec d'autres moyens d'oxydation. Dans le cadre de l'invention et de son domaine d'utilisation, on peut incorporer en plus au liant des substances hydrophobes connues, des substances ignifuges ou antiparasites, notamment des fongicides, soit isolément, soit en combinaison, afin de conserver la substance bois des produits traités avec le liant selon l'invention et de protéger ceux-ci contre l'humidité. Dans des cas particuliers, on peut améliorer les propriétés liantes en ajoutant de faibles quantités de phénols ou de polyalcools, de glycérine, de niannite ou de polysaccharides. On peut faire varier dans de larges limites les quantités des différents composants de la composition. Ainsi, on peut utiliser des compositions constituées par 10 à 80 % en poids, de préférence 15 à 45 % en poids de lessives sulfitées ou sulfatées de déchets (comptées comme substances solides), 1 à 4 % en poids d'eau oxygénée (à 33 % ) ou une quantité numériquement correspondante d'une autre combinaison de péroxyde et 0,1 à 2 % en poids de ferrocyanure de potassium, ou d'une autre substance redox en quantité numériquement correspondante (le complément à 100 : eau) et ceci avec de bons résultats. Le liant, conforme à l'invention, convient pour la fabrication de panneaux de particules constitués par des copeaux de bois pour la transformation du bois naturel, par exemple pour le placage, pour la fabrication de panneaux de contre-plaqué ou de latté et pour la transformation de tous les matériaux possibles contenant de la cellulose : il eonvient, en outre, comme matière première des colles pour lier des bois modifiés et des matières plastiques, ou des matières plastiques entre elles et avec d'autres matériaux, par exemple pour des revêtements de passage sur des planchers, pour des revêtements de matière plastique sur du bois ou autres bases. Les températures et les temps de compression sont déterminés par les systèmes redox utilisés et peuvent être facilement calculés par de simples essais. On peut utiliser des températures de compression de 10 à 1600C ; elles doivent, de préférence, être comprises entre 40 et 80OC. les temps de compression à utiliser vont de quelques secondes à une minute, ils sont de préférence d'environ une demi-minute. Les exemples d'essais donnés ci-après, dans lesquels tous les pourcentages doivent être considérés comme des pourcentages en poids, permettront de mieux expliquer l'invention. Exemple 1. 50 g de copeaux de bois de pin à hygrométrie atmosphérique (environ 7 % d'humidité) sont mélangés pendant 5 minutes avec 40 g de lessive concentrée (à environ 50 , pH = 4,2), 1 cm3 d'une émulsion de paraffine du commerce et 300 mg de ferrocyanure de potassium ; puis, tout en mélangeant, on fait gicler 5 cm3 d'une solution à 33 % d'eau oxygénée et lton mélange encore pendant 5 minutes. Avec le gâteau de copeaux ainsi obtenu, on forme dans un moule (8 x t0 cm) un mat qui est comprimé pendant 10 minutes à 700C avec une pression initiale de 20 atmosphères sur des cales témoins pour former une plaque de 18 mm d'épaisseur. L'examen de la plaque (plaque à une seule couche) selon la norme DIN 52 360-53 365 donne les caractéristiques suivantes densité apparente : 0,55 g/cmD résistance à la traction transversale : 6,2 kp/cm2 gonflement en épaisseur après séjour de 2 heures dans l'eau : 4,8 % gonflement en épaisseur après séjour de 24 heures dans l'eau : 15,8 % Exemple 2. Avec t200 g de copeaux de pin prealablement séchés (environ 3,5 % d'humidité), 600 g de lessive concentrée (à environ 50 ), 5 g de ferrocyanure de potassium et 100 cm3 d'eau oxygénée (à 33 %), on fabrique dans les conditions citées dans l'exemple j une plaque stratifiée à trois couches de 400 x 400 x 16 mm qui a les caractéristiques suivantes densité apparente : 0,559 g/cm3 résistance à la traction transversale : 8,1 kp/cm2 gonflement en épaisseur après séjour de 2 heures dans l'eau : 9,8 % gonflement en épaisseur après 24 heures de séjour dans l'eau : 17,5 % Dans un développement de l'invention, pour faciliter la manipulation, on prévoit de préparer un stock de mélange de lessive sulfitée ou sulfatée de déchets avec le composant redox, de le conserver à l'abri de l'air sous forme de mélange à deux constituants auquel on ajoute l'agent d'oxydation juste avant l'emploi. Dans cette forme de réalisation, les additifs prévus tels que les substances hydrophobes, ignifuges et antiparasites, ainsi que les addi tifs pour améliorer les propriétés liantes, peuvent être ajoutés au mélange à deux constituants de lessive sulfitée (ou sulfatée) et de composant redox et être ainsi stockds. Dans tous les cas, avec ce mode d'utilisation, il faut mélanger l'agent d'óxydation avant l'emploi. R$VENDICATI0ffS 1. Liant ou colle pour la fabrication de bois modifiés tels que panneaux de particules, panneaux de bois lamellé et panneaux de latté, ainsi que pour le collage ou l'encollage de matériaux de différents types, notamment de matériaux à base de bois et de matières plastiques, caractérisé par une composition à mélanger juste avant l'emploi dans des proportions déterminées, constituée par a) une lessive sulfitée ou sulfatée de déchets provenant de la fabrication de la cellulose ; b) un composant redox, par exemple du ferrocyanure de potassium ; c) un agent d'oxydation, par exemple l'eau oxygénée, qui durcit par réticulation radicale par suite de copulation oxydante des substances à base de lignine contenues dans la lessive de cellulose. 2. Liant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise des lessives sulfitées de déchets ayant une teneur en substances solides de 8 à 60 % en poids, qui sont, le cas échéant, préalablement concentrées jusqu'à une teneur en substance solide de 40 à 55 %. 3. Liant selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise comme composants redox, à la place ou en plus du ferrocyanure de potassium des sels et/ou des sels complexes de métaux lourds se présentant avec différents degrés de valence, tels que les sels de fer, de cuivre, de chrome, de plomb, de cobalt, de manganèse, d'étain : d'autres substances redox, telles l'hyposulfite de sodium, la rongalit ; ou des réductones telles que l'acide ascorbique, les quinones et les enzymes, de préférence des péroxydases, tous ces éléments pouvant être employés seuls ou en combinaison. 4. Liant selon les revendications i et 2, caractérisé en ce que lton utilise comme agents d'oxydation, à la place ou en plus de l'eau oxygénée, d'autres composés de péroxydes tels que les hyperacides organiques, leurs sels ou leurs esters ; des hydropéroxydes organiques tels que l'hydropéroxyde de cumène ou l'hydropéroxyde de butyle, des péroxydes acides tels que le péroxyde de dibenzoyle ou le péroxyde de diacétyle ou analogue, ou des péroxydes inorganiques tels que le péroxyde de sodium le péroxydisuldate de potassium ou analogue, ces éléments pouvant être utilisés seuls ou en combinaison. 5. liant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient, en outre, des substances connues hydrophobes, ignifuges ou antiparasites, notamment des fongicides, seuls ou en combinaison. 6o Liant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient comme constituants supplémentaires de faibles quantités de phénols et/ou de polyalcools, tels que la glycérine, la mannite, ou des polysaccharides pour améliorer les propriétés liantes. 7. Liant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition contient 10 à 80 % en poids, de préférence 15 à 45 %, en poids de lessive sulfitée et/ou sulfatée de déchets (substance solide), I à 4 % en poids d'eau oxygénée (à 33 %) ou une quantité numériquement correspondante d'un autre composé de péroxydes et 0,1 à 2 % en poids de ferrocyénure de potassium ou d'une autre substance redox en quantité numériquement correspondante (complément à 100 = eau). 8. Procédé d'utilisation du liant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la lessive sulfitée et/ou sulfatée de déchets est mélangée à l'avance avec les composants redox, que le mélange à deux constituants est stocké à l'abri de l'air et que l'agent d'oxydation est mélangé au mélange à deux constituants juste avant l'utilisation. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le durcissement dans la pièce terminée est aidé par l'action de températuresallant jusqu'à 1600C, de préférence comprisesentre 40 et 800C.