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RÉSUMÉ
Classiquement, les polyuréthanes sont synthétisés par polyaddition de de diols (ou de polyols) et de diisocyanates ( ou de poly-isocyanates) ce qui permet de générer une très large gamme de matériaux aux propriétés diversifiées. Malgré les nombreux avantages que présentent les polyuréthanes, leur synthèse à base d’isocyanate peut présenter des risques en raison de la toxicité de ces derniers. Dans l’optique de limiter les risques pour les producteurs et les utilisateurs, des polyuréthanes, sans isocyanate, ont été développés. La synthèse de ces polyuréthanes sans isocyanates, leurs propriétés et leurs applications, principalement comme adhésifs pour le bois, sont décrites dans cet article.
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Siham AMIROU : Ingénieure de recherche - Laboratoire d’études et de recherche sur le matériau bois (LERMAB) - Université de Lorraine, Épinal, France
INTRODUCTION
Les adhésifs polyuréthanes (PUs) sont largement utilisés dans différentes industries. En raison de la polyvalence chimique des PUs, on trouve de nombreux types d’adhésifs PUs . Ceux-ci sont généralement synthétisés par une réaction de polyaddition entre des polyols et diisocyanates.
Les résines urée-formaldéhyde et phénol-formaldéhyde, couramment utilisées dans les adhésifs pour bois , sont très sensibles à l’eau et causent des problèmes environnementaux et sanitaires en raison de la volatilisation du formaldéhyde au cours de la durée de vie des produits finis . Les adhésifs de type polyacrylate sont aussi utilisés comme adhésifs pour le bois, mais ils présentent certains inconvénients, tels que des coût plus élevés et une durabilité limitée . On trouve aussi dans la littérature des études de synthèse et d’utilisation de différents types de PUs comme adhésifs pour le bois .
Il existe aussi un intérêt accru pour le développement d’adhésifs durables, biosourcés et « verts » à partir de différentes matières premières renouvelables de la biomasse, tout en réduisant ou en éliminant l’utilisation de substances dangereuses. La lignine et les tanins sont des polymères naturels qui ont acquis un intérêt scientifique et industriel significatif en tant que matières premières durables potentielles pour le développement d’adhésifs. Ils sont ainsi utilisés pour préparer des revêtements , des adhésifs , des mousses , des plastiques et les biopolyuréthanes .
En plus de la lignine et des tanins, les protéines et les glucides sont aussi utilisés dans la production des adhésifs , des revêtements , des mousses , etc. La production d’adhésifs biosourcés pose des défis supplémentaires : les adhésifs fabriqués à partir de matériaux naturels renouvelables ont souvent une faible résistance à l’eau ou sont trop coûteux pour concurrencer efficacement les polymères d’origine fossile [AM 3 562] [BM 7 634] [BM 7 635] [BM 7 636] [BM 7 637].
Afin de limiter l’utilisation des isocyanates, des voies de synthèse de nouveaux polyuréthanes sans isocyanates (en anglais, Non Isocyanates PolyUrethanes, NIPUs) sont étudiées depuis de nombreuses années. Ces NIPUs peuvent être préparés à partir de polyols renouvelables, tels que la lignine et les tanins, les protéines, mais aussi des glucides tels que le glucose, le saccharose et l’amidon.
L’objectif de cet article est de présenter les recherches et les développements récents dans le domaine des polyuréthanes sans isocyanates utilisés comme adhésifs pour le bois.
Domaine : Développement d’adhésifs pour le bois
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Technologies impliquées : Synthèse
Domaines d’application : Collage de bois
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Pôle de compétitivité Industries & Agro-Ressources (IAR)
Centre de compétence : CNRS, LERMAB
Industriels : Société Industrielle de Diffusion
Autres acteurs dans le monde : Nanotech Industries, 950 John Daly boulevard, suite 260, Daly City, CA 94015, United States
Contact : http://www.nanotechindustriesinc.com/
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Conclusion
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4. Adhésifs NIPU pour le bois
4.1 Adhésifs NIPU à base de lignine
La lignine est l’un des principaux composants du bois, et le deuxième polymère naturel le plus abondant. La lignine est toutefois un copolymère naturel complexe, dont la composition varie d’une espèce d’arbre à l’autre, et dont la structure diffère selon l’environnement, ce qui la rend difficile à étudier. Elle constitue environ 24 à 33 % de la substance ligneuse chez les résineux et 16 à 24 % chez les feuillus, respectivement.
Malgré la grande disponibilité de cette matière première, elle est peu valorisée en raison de sa structure complexe, de sa faible réactivité, de ses grandes différences chimiques selon la source. La plus grande partie de lignine est utilisée comme combustible.
La lignine est considérée comme un déchet, ou un sous-produit, de l’industrie de la pâte à papier, avec une production d’environ 80 à 100 millions de tonnes par an dans le monde . Suite au développement technique des procédés de fabrication des pâtes cellulosiques, l’intérêt pour la lignine, sa structure et sa réactivité, s’est développé.
Afin d’améliorer ou de modifier la réactivité de la lignine, de nombreux procédés ont été proposés, incluant la méthylation , la déméthylation ...
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Adhésifs NIPU pour le bois
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - DESAI (S.D.), EMANUEL (A.L.), SINHA (V.K.) - Biomaterial Based Polyurethane Adhesive for Bonding Rubber and Wood Joints. - In : Journal of Polymer Research, 10, p. 275‑281 (2003). 10.1023/B:JPOL.0000004630.77120.bb
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(3) - REN (D.), FRAZIER (C.E.) - Wood/adhesive interactions and the phase morphology of moisture-cure polyurethane wood adhesives. - In : International Journal of Adhesion and Adhesives, 34, p. 55‑61 (2012). 10.1016/j.ijadhadh.2011.12.009
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(4) - GADHAVE (R.V.), S. KASBE (P.), MAHANWAR (P.A.), GADEKAR (P.T.) - Synthesis and characterization of lignin-polyurethane based wood adhesive. - In : International Journal of Adhesion and Adhesives, 95, p. 102427 (2019). 10.1016/j.ijadhadh.2019.102427
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(5) - DESAI (S.D.), PATEL (J.V.), SINHA (V.K.) - Polyurethane adhesive system...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Panneaux de particules et panneaux de fibres. Détermination de la résistance à la traction perpendiculaire aux faces du panneau - NF EN 319 - 1993
-
Plywood. Bonding quality. Part 2: Requirements - ISO 12466-2 - 2007
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