Brevet FR2246596A1 — publié le 19750502

L'invention concerne un procédé de fabrication d'objets moulés à partir de matières premières minérales et d'une résine soluble dans l'eau a base de phénol et d1aldéhyde, en présence d'acide borique. 1l est connu, de la demande d'un brevet d'invention néerlandaise no. 70b6704, qu'on peut fabriquer des objets moulés, par exemple des éléments muraux, a partir de sable qui est lié avec une résine phénolique dans une quantité de 1 à 10 % en poids, de préférence environ 5 % en poids. Le durcissement de la masse comprimée en l'objet moulé voulu se fait a une température comprise entre 150 et 300 qC. Conformément à ladite demande d'un brevet d'invention il est particulièrement avantageux d'additionner a la résine une substance a réaction acide. De plus, il est considéré très avantageux d'effectuer le durcissement en méme temps que le moulage par compression. Le moulue est alors fermé et ce système est nommé ci-dessous "système fermé" alors que le moule non fermé est nommé ci-dessous "système ouvert". Conformément aux spécifications établies dans la demande d'un brevet d'invention néerlandais no. 70067p4 du 8.5.70 , le durcissement dans lesdits modes de réalisation avantageux doit se faire pendant 20 minutes au moins a une température de 150 OC ou plus. Des essais ont prouvé que l'additionnemfflt d'une substance a réaction acide comme agent de durcissement et l'emploi a la fois d'un système fermé ne comporte pas d'avantages mais plutét des désavantages par rapport au durcissement alcalin dans un système fermé ou non. L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'objets moulés a partir de matières premières minérales et d'une résine, soluble dans l'eau, a base de phénol et d'aldéhyde, en présence d'un agent de durcissement a réaction acide permettant d'obtenir, par rapport a l'état connu de la technique, un ou plusieurs des avantages suivants: 1. un temps de durcissement plus court; 2. une température de durcissement plus basse; 3. la suppression du durcissement sous pression; 4. un produit qualitativement meilleur. Conformément a l'invention ceci s'obtient en additionnant, en partant d'une résine préalablement neutralisé, i a 6 % en poids d'acide borique a la résine et en effectuant le durcissement dans des conditions déshydratantes a une température intérieure de pas plus de 150 OC environ. L'emploi d'acide borique ainsi que celui d'acide phosphorique pendant le durcissement de résines phénoliques est déja connu, entre autres du brevet d'invention néerlandais no. 15135. Par rapport aux autres acides, l'acide borique présente les avantages suivants: 1. l'acide borique forme1 en compagnie de certains composants de résine phénolique, un complexe relativement acide qui est bien soluble; 2. la réactivité de la résine phénolique étant catalysée avec de l'acide borique est plus élevée, a une valeur de pH identique, que pour les autres acides; 3. la décoloration du produit durci est tres faible; le matériau conserve son aspect naturel, L'invention montre nettement que les avantages visés ne se produisent que si l'on opère en présence d'acide borique -et dans des conditions déshydra- tantes. il parait que, pour le durcissement d'une résine catalysée pareille dans un systeme fermé, l'eau de réaction produite est me me suffisante pour diminuer radicalement la vitesse de durcissement. Cette condition essentielle de l'emploi efficace d'un agent de durcissement acide n'a pas été nommée dans la demande d'un brevet d'invention no. 7006704. Par des conditions déshydratantes on entend un durcissement dans un système où l'veau peut s'évacuer aussi bien que possible dans les conditions de température, y compris un système a vide, ou un durcissement en présence d'un agent déshydratant. ll faut faire remarquer qu'en fabriquant des panneaux en copeaux de bois a l'aide de résines phénoliques a réaction acide, on constate une réactivité relativement faible alors que les propriétés mecaniques du produit sont plus mauvaises que celles obtenues par l'emploi d'une résine phénolique a réaction alcaline. Probablement, ceci s'explique par la teneur en humidité relativement grande que les panneaux en copeaux de bois ont au début et par la possibilité imparfaite de l'évacuation d'eau (vapeur) pendant le moulage par compression. Comme agent déshydratant on peut utiliser toute substance qui est capable d'absorber de l'eau pendant le durcissement. Comme-exemple non limitatif d'une substance bon marché on peut citer les modifications du CaS04, de préférence les modifications qui n'absorbent pas l'eau trop rapidement. Ces substances peuvent être mélangées avec les matières premières minérales avant l'additionnement de la résine. Comme objet moulé selon l'invention on peut fabriquer par exemple un panneau mural de 3 x 4 m et d'une épaisseur de 2 a 4 cm. Comme matière première minérale on peut utiliser du sable quartzeux avec un diamètre de grain par exemple de 250 ,u en moyenne. Ce sable peut être mélangé avec une solution -aqueuse de phénolformaldéMyde à 50 % environ, jusqu'a'une quantité de 4 a 6 36 en poids de résine phénolique, calculé par rapport au poids du sable. Le procédé selon l'invention est réalisé comme suit: une solution aqueuse de résine de phenoliormaldehyde ayant un rapport molaire fornralffie- phénol de 12 1 et une teneur en niatiere solide de la solution aqueuse de 53 % èn poids, est neutralisée avec de l'acide borique et ensuite catalysée avec 2 a 3 % en poids d'acide borique. La solution de résine est injectée dans une bétonnière et mélangée avec le sable jusqu'a ce que la quantité de résine phénolique, calculée par rapport au poids du sable, est de 5 % elIviron. Ensuite, on verse la massé dans un moule, l'arase avec une poutre vibrante et la comprime jusqu'a une épaisseur de 4 cm. Ensuite, on chauffe le moule ouvert jusqu'a ce qu'au bout de 15 minutes une température intérieure de 130 C soit atteinte. Immédiatement après on fait refroidir le panneau. Dans le tableau A ci-dessous on compare les résultats de l'essai avec ceux des panneaux étant durcis, dans des conditions identiques d'ailleurs, par catalyse alcaline et dans un moule fermé. Tableau A système ouvert système fermé catalyse catalyse catalyse catalyse acide alcaline acide alcaline résistance a la 500 kg/cm2 300 kg/cm2 300 kg/cm2 compression résistance a la 180 kg/cm2 100 kg/cm2 aucune 100 kg/cm2 fi exion/traction densité 1,6 kg/litre 1,6 kg/litre durcissement 1,6 kg/litre couleur blanche jaunâtre jaunâtre A partir du mélange susdit on fait aussi des panneaux de 2 cm d'épaisseur. On chauffe les moules ouverts pendant 100 minutes jusqu'a 85 OG et, a titre de comparaison, sous pression atmosphérique et sous un vide de 10 mm de Hg esiron. En appliquant une plus basse température, la résistance a la compression obtenue est plus faible que dans l'essai précédent. L'essai étant terminé, les panneaux chauffés sous pression atmosphérique sont encore fort gluants a leur surface. Les résultats en ont été reproduits au Tableau B. Tableau B système ouvert pression atmosphérique vide résistance a la compression 113 kg/cm2 181 kg/cm2 résistance a la flexion/traction 26 kg/cm 58 kg/cm densité 1,51 kg/litre 1,58 kg/litre L'essai démontre clairement qu'en opérant sous vide les bonnes conditions déshydratantes donnent un meilleur résultat que l'opération a la pression atmosphérique. Finalement, on prépare un mélange auquel on additionne 15 % en poids de gypse (CaCO3 . Q H20) comme agent déshydratant. L'essai prouve que le durcissement peut se réaliser a une vitesse extrêmement élevée. nva sans dire que le procédé selon l'invention renferme toutes les possibilités qui sont déjà connues dans le domaine des panneaux de sable liés avec la résine phénolique. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'objets moulés a partir de matieres premieres minérales et d'une résine, soluble dans l'eau, a base de phénol et d'aldé hyde, en présence d'acide borique, caractérisé en ce que, en-partant d'une résine phénolique neutralisée au préalable, on additionne a la résine 1 a 6 % en poids d'acide borique alors qu'on fait durcir dans des conditions déshydratantes et a une temperature intérieure de pas plus de 150 OC environ. 2. Procédé selon ia revendication 1, caractérisé en ce que le durcissement a lieu dans un systeme d'où l'eau peut s'evacuer aussi bien que possible dans les conditions de température du durcissement, ce système comprenant aussi un système a vide. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait durcir en présence d'un agent déshydratant. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'on fait durcir en présence d'une modification de CaSO4. 5. Produit fabriqué par la mise en oeuvre du procédé d'une des revendications ci-des sus.