Brevet FR2630745A1 — publié le 19891103

-- 1 -- 1 - La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication de résines aminoplastes. Elle a plus particulièrement pour objet un procé- dé de fabrication de résines urée-formol contenant des dérivés acryli- ques de l'urée. Les résines aminoplastes sont des produits connus qui sont utili- sées largement dans l'industrie du bois pour la fabrication en particu- lier de panneaux de particules. Les résines aminoplastes le plus couram- ment utilisée sont les résines urée-formol. Elles sont fabriquées de fa- çon connue par condensation d'urée et de formol à pH compris entre 4 et 0 7 et à une température voisine de l'ébullition: de préférence cette réaction de condensation est réalisée en plusieurs étapes. Le principal inconvénient des résines urée-formol est de provoquer des émanations élevées de formol libre. On a essayé de réduire le taux de formol libre en mettant en oeuvre divers procédés de fabrication: malheureusement lorsqu'on veut atteindre des taux de formol particulière- ment bas, l'expérience montre que cet objectif s'accompagne à la fois d'une diminution de la réactivité et de la stabilité des résines ainsi que d'une dégradation des propriétés mécaniques des panneaux finsi. On a aussi proposé pour supprimer le formol libre, d'utiliser des résines dé- pourvues de formol en particulier des résines à base de solutions d'iso- cyanate. Malheureusement le problème du formol est remplacé par celui des isocyanates dont l'action sur l'homme est plus néfaste et plus dura- ble que ne l'est le formol jusqu'on a mis en évidence la présence de groupes isocyanates libres dans les panneaux particules même après plu- sieurs années de fabrication. On a aussi proposé de rajouter de la mélanmine lors de la fabrica- tion des résines urée-formol. Malheureusement la mise en oeuvre de la mé- lamine avec des résines urée-formol classiques ne commencent à faire ef- fet qu'à partir de taux pouvant atteindre 20 % et plus, ce qui rend son emploi commercialement rédhibitoire étant donné son prix de revient. On a ainsi proposé d'abaisser le taux de mélamine à des valeurs inférieurs à 10 %. On observe alors une di=inution-de la réactivité de ces résiies ce qui est particulièrement préjudiciable pour le maintient de caden- ces de fabrication commercialement acceptables. Par ailleurs, même si l'on observe une amélioration des propriétés des panneaux finis concer- - 2 - 1 nant leur résistance à l'humidité, cette amélioration n'est encore pas suffisamment acceptable. Le besoin se fait donc sentir de disposer de résines urée-formol qui tout en présentant de bonne réactiviti permettent de fabriquer des panneaux finis possédant à la fois de bonnes caractéristiques mécani- ques alliés à des taux d'émanation en formol libre réduits. La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication de résines urée-formol selon lequel on condense de l'urée et du formol ca- ractérisé en ce qu'on ajoute pendant la synthèse de la résine urée-for- mol des précondensats d'urée et de formol contenant de la monométhylola- crylamidométhylène urée. On a en effet trouvé que la mise en oeuvre de tels additifs dans les résines urée-formol conduisait à des résines présentant une réactivi- té suffisante, et permettait de fabriquer des panneaux de bois présen- tant de bonnes caractéristiques mécaniques en particulier une bonne ré- sistance à l'humidité tout en fournissant des émanations en formol li- bre réduites. Le procédé de la présente demande consiste à ajouter lors de la syn- thèse de la résines urée-formol des additifs constitués de formurée con- tenant de la monométhylolacrylamidométhylène urée. Ces additifs sont des produits nouveaux qui font l'objet d'une nou- velle demande de brevet déposée ce jour par la Demanderesse et intitu- lée "Nouveaux additifs convenant dans les résines aminoplastes". Ces ad- ditifs peuvent être préparés selon deux modes opératoires. Selon le pre- mier mode opératoire on fait réagir de l'acrylamidométhylène urée avec du formol. Selon le second mode opératoire on ajoute de l'acrylamidomé- thylène urée à un précondensat urée-formol. Selon le procédé de la présente demande on ajoute lors de la synthè- se des résines urée-formol des additifs constitués de formurée conte- nant de la monomithylolacrylamidométhylène-urée. Selon l'invention les quantités d'additifs sont telles que le pourcentage de précondensat urée- formol contenant du monométhylolacrylamidométhylène-urée dans la résine soit compris entre 16 à 32 % en poids exprimé par rapport au poids de la solution de résine. Les additifs consistant de formurée contenant de la monométhylola- crylamidométhylène-urée sont mis en oeuvre dans les résines urée-formol lors de la synthèse de ces résines. Ces résines urée-formol sont des 1 résines classiques qui présentent un rapport molaire F compris entre 0,8 et 2. La mise en oeuvre de ces résines ainsi modifiées permet de fa- briquer des matériaux à base de bois: panneaux de particules ou contre- plaqué présentant de bonnes caractéristiques physico-chimiques. Les exem- ples suivants illustrent la présente invention. Exemple 1 a) Préparation de formurée contenant de la monométhylolacrylamidométhylè- ne-urée selon le mode opératoire décrit dans la demande intitulée': "Nouveaux additifs convenant pour la fabrication d'aminoplastes". On introduit dans un réacteur 60 g d'acrylamidométhylène-urée, mg d'éther méthylique de l'hydroquinone à une solution de 349,8 g de formurée (49,02 % de formol, 20,13 d'urée). Le pH du milieu réac- tionnel est de 7,5, la température est maintenue à 70'C jusqu'à disso- lution de l'acrylamidométhylène-urée, ce qui nécessite 30 minutes. b) Préparation de la résine modifiée Dans un réacteur on introduit 723,95 g d'un précondensat urée- formol (formol 49,02 %, urée 20,I3 %) 133,6 g d'eau et 192,25 g d'u- rée. Le milieu réactionnel est chauffé 20 minutes à reflux, à pH égal à 7 par addition de soude. On ramène ensuite le pH à 5 par addi- tion d'une solution d'acide formique à 10 %. Le pH est ensuite ajusté à 7 par addition d'une solution de sou- de, le milieu réactionnel étant maintenu à 80'C. On ajoute ensuite les 409,8 g de formurée modifiée par la monométhylolacrylamidométhylè-' ne-urée que l'on a préparé ci-dessus, puis 47,5 g d'eau. On élimine 69,15 g d'eau par distillation sous vide. On ajoute ensuite 562,5 g d'urée à une température de 40'C et 0 pH = 9,2. La résine finale obtenue contient 20 % de précondensat urée-for- mol contenant de la monométhylolacrylamidométhylène-urée. Les caractéristiques de la résine obtenue sont résumées dans le tableau 1. Dans ce tableau on indique les caractéristiques des pan- neaux fabriqués avec cette résine. A titre de comparaison on a fabri- qué des panneaux avec une résine urée-formol contenant 3 % de mélami- ne, et avec une-résine urée-formol classique. Les trois résines utili- sées ont toutes le même rapport F. NH2 -4-. 1 Les panneaux ont été réalisés dans les conditions suivantes: - Encollage: 7 % résine sèche / copeaux secs - Epaisseur panneau: 16 mm - Pressage: Pression: 30 daN/cm2 Température: 180C Temps pression: 4 minutes constante Les caractéristiques des panneaux ont été déterminés selon les nor- mes suivantes: - Teneur en formol: Norme EN 120 (perforateur) - Epaisseur, masse volumique: Norme NFB 51 222 - Traction V 20: Norme NFB 51 250 Gonflement (%): Norme NFB 51 252 Exemple 2 On fabrique de la formurée contenant de la monométhylolacrylamidomé- thylène-urée selon le mode opératoire de l'exemple 1 en utilisant 50 g d'acrylamidométhylène-urée et 188 g de formurée (formol 48,8 %,urée 20, 13 %): on obtient 238 g de formurée modifiée. Dans un réacteur on ajoute 330,4 g de formurée (formol: 48,8 %, urée: 20,35 %) 60,2 g d'eau et 86,3 g d'urée. Le milieu réactionnel est chauffé à reflux pendant 20 minutes, le pH étant maintenu à la valeur de 7, par addition d'une solution de sou- de. On ramène ensuite le pH à une valeur voisine de 5 par addition d'u- ne solution d'acide formique. Après avoir ajusté le pH par une solution de soude à environ 7 et chauffé le mélange réactionnel, on ajoute les 238 g de solution de formu- rée modifiée par la monométhylolacrylamidométhylène-urée préparées ci- dessus. On ajoute ensuite 35 g d'eau. On élimine ensuite 19,4 g d'eau par distillation sous vide puis on ajoute 270 g d'urée à pH = 9,2 et à une température de 40'C. La résine finale obtenue contient 24 % de formurée modifiée par du monométhylolacrylamidométhylène-urée. Le tableau 2 résume les caractéristiques de la résine, ainsi que celles des panneaux fabriqués avec cette résine. A titre de comparaison on indique les caractéristiques d'une résine urée-formol et les proprié- tés des panneaux. 2630 74 5 -5 TABLEAU 1 IRésines IRésine urée tRésine urée IRésine urée- 1 Iformol modifiée Iformol modifiée Iformol non Ide l'exemple 1 lavec 3 % de jmodifiée t. mélamine F/NH2 0,535 ' 0,535! 0,535 Iviscosité mPa.s 1 280 | 720} 360 extrait sec % 1 65,7 65 64,4 Itemps de gel à. 180 'C (secondes) i 145 540 155 tolérance à l'eau à 20 *C 5/1 1,25/1 I I II i Mélanges collants |/// /////////I/ ///////I// lviscosité mPa.s 76 80 60 151temps de gel à 'C (secondes) j 80 - 80 lPanneaux / /1l/ /// / ///////// Ir t gonflement 24 h eau froide (%) 13,6 14,9 15;7 labsorption % (pour 1 masse volumique de t 600 kg/m3) 1 65,6 67,5 66,5 traction N/mm2 1 0,57 0,54 0,57 ]Formol perforateur 251mg/10o g (iode) J 8,3 8,1 1 7,6 lhumidité % 6,5 6,9 6,5 I I l' -6- TABLEAU 2 Résines Résine urée formol IRésine urée formol jt Ide l'exemple 2 non modifiée F/NH2 0,535 0,535 viscosité mPa.s 180 360 extrait sec % 66 64,4 temps de gel à OC (secondes) 191 j 155 tolérance à l'eau jà 20 'C 4,1/1 IMélanges collants I / 1///// j //I//////II//l /I// viscosité mPa.s 64 60 temps de gel à 'C (secondes) 130 80 [Panneaux /////////// '' / Igonflement 24 h j eau froide (%) 9,6 14,3 absorption % (pour masse volumique de 2q600 kg/m3) j 34,1 49,8 traction N/mm2 (pour masse volumique de 0,67 0,6 650 kg/m3) jFormol perforateur 251mg/100 g (iode) 11,3 10,7 l - 1L REVENDICATIONS 1. Nouveau procédé de fabrication de résines urée-for...ol selon lequel on condense de l'urée et du formol caractérisé en ce qu'on ajoute-pen- dant la synthèse de la résine urée-formol des précondensats d'urée et de formol contenant de la monométhylolacrylamidométhylène urée. 2. Nouveau procédé selon 1 caractérisé en ce que le pourcentage de pré- condensat urée-formol contenant de la monométhylolacrylamidpméthylè- ne-urée, dans la résine urée-formol est compris entre 16 à 32 % en poids par rapport au poids de la solution de résine.