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RÉSUMÉ
L'article concerne l'utilisation de l'acide citrique seul, en l'absence d'adhésifs, comme liant thermodurcissable pour le bois à la fois pour les panneaux de placage, comme le bois en placage stratifié et le contreplaqué, et pour les panneaux de particules de bois, ainsi que l'utilisation de la combinaison d'acide citrique avec du glucose et du saccharose pour les mêmes applications. Les types de réactions impliquées sont présentés. Des applications sur les panneaux à base de bois afin d'améliorer la résistance à l'eau et la résistance à l'humidité du soudage du bois sont également signalées.
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Antonio PIZZI : Professeur émérite - LERMAB, université de Lorraine, Nancy, France
INTRODUCTION
Le développement d'adhésifs naturels dérivés de ressources non fossiles est très important pour l'avenir, et ce pour de nombreuses raisons : premièrement pour des raisons d’écologie, deuxièmement pour des raisons de santé humaine et troisièmement pour permettre un développement durable, avec des matériaux renouvelables donc pas des dérivés du pétrole. En outre, les adhésifs doivent coller sans faille sans utiliser de substances chimiques nocives. La littérature présente un nombre croissant de formulations, essais et nouveaux types d’adhésifs pour bois à base de substances renouvelables, comme les tannins, la lignine, les protéines, l’amidon, etc.
L'acide citrique fait depuis peu l'objet d'une attention particulière pour son utilisation dans les colles à bois biosourcées mais aussi directement comme colle à bois. L'acide citrique est un acide tricarboxylique.
Le premier à découvrir l'utilisation de l'acide citrique dans ce cadre a été le groupe de recherche du professeur Umemura au Japon en 2012 . Ce groupe ainsi que d’autres groupes de recherche en France, en Chine - ont développé ultérieurement l’utilisation de l’acide citrique comme adhésif pour panneaux de bois soit seul, soit en combinaison avec d’autres molécules, principalement avec du glucose et du saccharose. Cet article décrit les principaux développements techniques des bioadhésifs bois, sans considérer strictement les aspects économiques. L’acide citrique de synthèse est produit par voie industrielle en grande quantité, mais cette quantité n’est pas encore suffisante face à la demande, ce qui fait que l’acide citrique reste encore relativement cher. La production industrielle étant en train d’augmenter, il est probable que le prix diminuera dans le futur. Pour le glucose et le saccharose, le marché est en diminution du fait de la tendance à utiliser moins de sucre alimentaire pour des raisons de santé ; leur prix est donc en légère baisse, ce qui compense celui de l’acide citrique.
Points clés
Domaine : Collage du bois
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Technologies impliquées : réactions de l’acide citrique, collage de panneaux de bois, bois en placage stratifié (LVL), soudage mécanique du bois
Domaines d’application : collage de panneaux de bois, soudage mécanique du bois, amélioration de la résistance à l’eau
Principaux acteurs français :
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Pôles de compétitivité : Laboratoire d’Étude et de Recherche sur le MAtériau Bois (LERMAB), Université de Lorraine
-
Centres de compétence : LERMAB, Université de Lorraine, France
Autres acteurs dans le monde : Research Institute for Sustainable Humanosphere, Kyoto University, Japon ; Southwest Forestry University, Kunming, Yunnan, PR Chine ; Dept. of Forest Product Technology, Universitas Gadjah Mada, Jl. Indonésie ; College of Furnishings and Industrial Design, Nanjing Forestry University, Nanjing, PR Chine
Contact : [email protected]
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Réactions chimiques
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1. Débuts
L'acide citrique est un acide tricarboxylique (figure 1).
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Dans une première étude , l’emploi d'acide citrique comme adhésif naturel a été étudié. De la poudre d'acide citrique et de la poudre d'écorce, obtenue à partir d'Acacia mangium, ont été utilisées comme matières premières. La poudre d'acide citrique a été mélangée à la poudre d'écorce et le mélange de poudres résultant a été versé dans un moule en métal. Le moule a été pressé à chaud à 180 °C et à 4 MPa pendant 10 min, un moulage d'écorce a ensuite été obtenu. Les valeurs spécifiques du module de rupture et du module d'élasticité du moulage contenant 20 % en poids d'acide citrique étaient de 18,1 MPa et 4,9 GPa, respectivement. Lors d'un traitement d'ébullitions répétées, le moulage ne s'est pas décomposé. Afin de clarifier l'effet du tannin sur l'adhésivité du moulage, l'écorce a été séparée en tannin d’un côté et résidu de l’autre. En raison de la fluidité marquée du tannin, aucun moulage n’a pu être obtenu, contrairement à ce qui a été observé en utilisant le résidu de l'écorce. Il a été considéré que des composants autres que le tannin contribuaient à l'adhésivité. Dans cette première étude, les chercheurs japonais ont observé par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) la formation de liaisons esters entre l'acide citrique et les groupes hydroxyles de l'écorce, mais aucune preuve n'est venue confirmer ou infirmer une telle interprétation.
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Une série de publications du même groupe de recherche a suivi cette première étude : tout d'abord, les effets de la température et du temps de pressage sur les propriétés physiques – telles que la flexion à sec, la force...
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Débuts
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - UMEMURA (K.), UEDA (T.), MUNAWAR (S.), KAWAI (S.) - Application of citric acid as natural adhesive for wood. - J. Appl. Polym. Sci., 123, p. 1991 (2012).
-
(2) - KUSUMAH (S.S.), UMEMURA (K.), OSHIOKA (K.Y.), MIYAFUJI (H.), KANAJAMA (K.) - Utilisation of sweet sorghum bagasse and citric acid for manufacturing particleboard I : Effects of predrying treatment and citric acid content on the board properties. - Ind. Crops Prod., 84, p. 34 (2016).
-
(3) - LIAO (R.), XU (J.), UMEMURA (K.) - Low Density Sugarcane Bagasse Particleboard Bonded with Citric Acid and Sucrose : Effect of board density and additive content. - BioResources, 11, p. 2174 (2016).
-
(4) - WIDYORINI (R.), NUGRAHA (P.), RAHMAN (M.), PRAYITNO (T.) - Bonding ability of a new adhesive composed of citric acid-sucrose for particleboard. - BioResources, 11, p. 4526 (2016).
-
(5) - DEL MENEZZI (C.), AMIROU (S.), PIZZI (A.), XI (X.), DELMOTTE (L.) - Reactions with Wood Carbohydrates and Lignin of Citric Acid as a Bond Promoter of Wood Veneer Panels. - Polymers,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Plywood – Bond Quality – Requirements. European Committee for Standardization : Brussels, Belgium. - EN 314-2 - 2004
-
Plywood – Bond Quality – Test Methods. European Committee for Standardization : Brussels, Belgium. - EN 314-1 - 2004
-
Adhesives for load bearing timber structures. European Committee for Standardization : Brussels, Belgium. - EN 302-1 - 2004
-
Plywood for general use. National Standardization Technical Committee, plywood. - GB/T 9846-2015 - 2015
-
Particleboard. Japanese Standards Association (JSA). - JS 5908 - 2003
-
Low density fiberboard and ultra-low density fiberboard. National Standardization Technical Board for Wood-based Panel (SAC/TC 198). - LY/T 1718-2017 - 2007
-
Synthetic resin adhesives (phenolic and aminopiastic) for wood – Part 1. Specification for gap-filling adhesives. British Standards Institution (BSI). - BS 1204-1 - 1982
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