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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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Polyuréthanes (PUs)
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1. Colles à bois
Le collage est un procédé d’assemblage de deux ou plusieurs matériaux par l’intermédiaire d’un joint adhésif. Il est largement utilisé dans l’industrie du bois. La réussite d’un bon collage dépend :
-
de la nature des matériaux à coller ;
-
de la nature de l’adhésif et des conditions de pressage.
Un bon collage doit pouvoir résister, sans aucune diminution de résistance, aux contraintes induites dans le bois lors des variations d’humidité ou des contraintes mécaniques. Il faut que les forces de cohésion entre les deux surfaces collées soient conservées .
De nombreux paramètres influent sur les performances du collage :
-
l’ambiance de mise en œuvre (température, humidité relative, etc.) ;
-
les propriétés de l’adhésif (dont viscosité, propriétés physicochimiques, etc.) ;
-
les propriétés du substrat bois (notamment stockage, état de surface, teneur en eau, etc.) ;
-
le procédé de mise en œuvre du panneau (par exemple température, temps de presse).
Nous décrivons ici les principales colles à bois et leurs utilisations ...
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Colles à bois
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SOMANI (K.P.), KANSARA (S.S.), PATEL (N.K.), RAKSHIT (A.K.) - Castor oil based polyurethane adhesives for wood-to-wood bonding. - In : International Journal of Adhesion and Adhesives, 23, p. 269‑275 (2003). 10.1016/S0143-7496(03)00044-7
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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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