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Rapports de recherche scientifique

Année de publication

2007

Langue

Français

Résumé

Les résines à base d’urée formaldéhyde (UF) sont largement utilisées pour la fabrication de panneaux de particules. L’usage de ces résines est dû au mérite du formaldéhyde qui est un composé organique se distinguant par son faible coût et sa grande réactivité. En dépit de ces avantages, le formaldéhyde est considéré comme une substance chimique qu’il faut réduire et dont l’usage doit graduellement être éliminé.

En effet, le formaldéhyde, présent dans l’air à une concentration supérieure à 0,1 ppm, peut causer des irritations et l’inflammation des yeux, des voies respiratoires et de la peau chez l’être humain. Dans les usines québécoises de fabrication de panneaux agglomérés, plus du tiers des personnes travaillent dans un environnement où le taux de formaldéhyde dépasse 0,3 ppm. Cet état de fait réduit considérablement l’efficacité des opérateurs et entraîne des pertes de production.

La tendance actuelle du marché, reflétée par les contraintes environnementales qui augmentent sans cesse dans le monde en général, et particulièrement en Amérique du Nord, fournit un marché potentiel pour des panneaux agglomérés dépourvus de formaldéhyde.

La compétition accrue dans le domaine de l’industrie du panneau et les pressions environnementales qui deviennent de plus en plus fortes, incitent les chercheurs à développer de nouvelles technologies et de nouveaux produits en travaillant en interface avec les industriels, les économistes et les environnementalistes. Les techniques de modification des résines à base d’UF ont fait l’objet de plusieurs recherches. Toutefois, plusieurs d’entre elles, pour des raisons économiques, n’ont pas abouti à des réalisations industrielles.

Le présent projet a pour objectif principal de développer une nouvelle résine permettant d’abaisser substantiellement la concentration du formaldéhyde dans l’air des usines de fabrication de panneaux de particules en modifiant la formulation des résines UF utilisées. La résine modifiée contiendra une quantité réduite de formaldéhyde et un minéral de taille nanométrique (nanoparticules) finement dispersé. La substitution d’une partie de la résine UF par les nanoparticules devrait réduire les émissions de formaldéhyde tout en assurant aux panneaux de particules des propriétés mécaniques supérieures ou égales à celles que leur confèrent les résines UF conventionnelles.

L’étude consiste à modifier la résine qui est utilisée par une usine québécoise de panneaux de particules (que l’on nommera UCS tout le long du rapport), à fabriquer des panneaux avec ces résines modifiées, à déterminer les propriétés mécaniques des panneaux fabriqués (cohésion interne (IB), modules d’élasticité (MOE) et de rupture (MOR) en mode de flexion) et à doser le formaldéhyde dans les gaz émis pendant la modification de la résine, pendant la fabrication des panneaux et pendant le dégazage de ces derniers. L’analyse des gaz a été effectuée à l’IRSST. Des essais d’immersion des panneaux ont aussi été effectués.

La préparation des résines à base d’urée, de formaldéhyde et de nanoparticules a été réalisée en incorporant les nanoparticules dans le milieu réactionnel durant la synthèse des résines UF modifiées, tout en variant le rapport molaire U:F de 1:1,2 à 1:1,05. Plusieurs méthodes de formulation de résines par incorporation de nanoparticules pendant la synthèse, à différents niveaux de préparation, ont donné des résultats concluants. Cependant, leur mise en application à l’échelle industrielle nécessite l’intégration de nouveaux équipements dispendieux. L’entreprise UCS, qui formulait ses propres résines pour son unité de fabrication de panneaux de particules, n’a pas retenu ces méthodes. Par contre, elle a encouragé l’idée d’incorporer les nanoparticules dans les résines finies. C’est ce qui a été favorisé durant la réalisation de ce projet. Des travaux sur la modification des résines utilisées par UCS sur la fabrication de panneaux avec ces mêmes résines modifiées et sur le dosage du formaldéhyde dégagé aux différents endroits névralgiques ont été réalisés à l’échelle de laboratoire et à l’échelle industrielle.

Les résultats obtenus à l’échelle de laboratoire sont très prometteurs. La modification de la résine industrielle UF avec des nanoparticules de type Nanomer 130E a donné une nouvelle résine qui permet de réduire d’une façon appréciable les émanations de formaldéhyde. En effet, l’ajout de 4 % massique de nanoparticules a permis de réduire de 20 % les émanations de formaldéhyde durant la compression et la décompression des panneaux dans une presse Dieffenbacher.

Les nanoparticules ont non seulement permis de réduire les émanations de formaldéhyde, mais elles ont aussi amélioré la qualité des panneaux fabriqués. Ainsi, pour une résine modifiée avec 4 % de nanoparticules, les principales propriétés mécaniques des panneaux comme le MOR, le MOE et l’IB ont augmenté de 17,0 %, 15,5 % et 68,3 %, respectivement.

Les tests d’immersion ont également montré que les panneaux fabriqués avec la résine modifiée résistaient mieux à l’eau que les panneaux fabriqués avec la résine UF conventionnelle.

Les tests effectués à l’échelle industrielle ont validé les résultas [sic] obtenus à l’échelle de laboratoire en confirmant l’apport bénéfique de l’ajout des nanoparticules dans les résines vis-à-vis les émanations de formaldéhyde et les caractéristiques physicomécaniques des panneaux de particules. L’ajout de nanoparticules dans les résines s’est avéré une option à entreprendre pour réduire les émanations de formaldéhyde, pendant la formulation des résines, durant la compression à chaud des matelas et pendant le dégazage des panneaux bruts, sans pour autant affecter les propriétés physiques et mécaniques de ces derniers.

ISBN

9782896311927 (PDF)

9782896311910 (version imprimée)

Mots-clés

Formaldéhyde, Formaldehyde, CAS 50000, Fabrication des panneaux de fibres, Particle board manufacture, Remplacement, Substitution, Nanoparticule, Nanoparticle, Évaluation du risque, Hazard evaluation, Méthodologie, Methodology, Québec

Numéro de projet IRSST

0099-3450

Numéro de publication IRSST

R-528

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