Effets de taille et propriétés physiques et mécaniques des polymères nanorenforcés

La réduction de la taille du renfort tout en gardant la fraction volumique constante induit une augmentation considérable des interactions entre le renfort et la matrice qui l’entoure. La conséquence de ces interactions sur l’amélioration du comportement mécanique, physique et thermique du composite nécessite la mise en place de démarche adéquate pour une quantification fiable tout en comprenant l’origine de ces améliorations. Dans ce chapitre l’accent sera mis sur les possibles corrélations entre l’effet de taille et les propriétés améliorées des nanocomposites.

Publication de descriptifs techniques extraits de l’Atlas des bois tropicaux

L’Atlas des bois tropicaux publié en 2016 par les Éditions Quæ en version française (aux formats papier, epub et pdf) puis en 2017 en version anglaise (aux formats epub et pdf) présente des informations technologiques sur les bois destinées à tous les professionnels qui transforment et mettent en œuvre des bois tempérés ou tropicaux. Il réunit les principales caractéristiques technologiques de 283 essences tropicales et 17 essences de régions tempérées les plus employées en Europe, associées à leurs principales utilisations. Sa réalisation a bénéficié du soutien financier de l’Organisation internationale des bois tropicaux (OIBT), et d’Agropolis Fondation pour la version anglaise. Les descriptifs techniques d’une sélection d’essences tropicales seront régulièrement publiés dans la revue Bois et Forêts des Tropiques. Cet ouvrage est le fruit d’un travail collectif de l’Équipe Bois tropicaux du Cirad qui, depuis des décennies, a étudié dans ses laboratoires les caractéristiques technologiques de plus de 1 200 espèces tropicales en réalisant plusieurs centaines de milliers d’essais. La collecte récurrente d’informations sur le terrain est venue compléter ces données pour constituer une base de connaissances qui se décline aujourd’hui sous différents types d’applications. Outre sa fonction de mémoire collective et de réservoir d’informations pour alimenter des produits documentaires de vulgarisation sur la qualité des bois tropicaux (fiches ou guides techniques, atlas, logiciels, etc.), cette base de connaissances constitue un outil d’étude des relations entre les propriétés des bois et les usages des produits forestiers. Aujourd’hui, les recherches et les études conduites par les chercheurs et les techniciens de l’Unité de recherche BioWooEB du Cirad continuent à alimenter cette base de connaissances sur le comportement technologique et les potentialités d’utilisations d’un nombre toujours plus important d’espèces forestières issues des régions tropicales des quatre continents. L’Atlas des bois tropicaux décrit les caractéristiques de 300 essences. C’est un outil de référence pour les opérateurs de la filière bois en France et à l’étranger, ainsi que pour les établissements de recherche et d’enseignement, les institutionnels, les donneurs d’ordre, les architectes, les maîtres d’œuvre, les maîtres d’ouvrage et, de façon générale, pour tous les professionnels qui transforment et mettent en œuvre des bois tempérés ou tropicaux, ou qui projettent de le faire. Pour chaque essence, le descriptif technique reprend les informations suivantes : famille et appellation(s) botanique(s), origine géographique, éventuelle restriction commerciale selon la convention de Washington (CITES), description de la grume, description du bois, principales propriétés physiques et mécaniques, durabilité naturelle et imprégnabilité du bois, traitement de préservation, séchage, sciage et affûtage, assemblage, classements commerciaux, réaction au feu, principales utilisations, principales appellations vernaculaires. Chaque descriptif est illustré par deux photos de débit sur dosse et sur quartier (ou faux quartier), par deux macrophotographies aux grossissements 20 et 115 et par une photo d’un ouvrage construit avec le bois décrit. Les détails sur le contenu de ces descriptifs techniques, sur la nature et l’intérêt des informations, des caractéristiques et des données qu’elles contiennent sont disponibles dans une notice d’informations générales sur le site web de Bois et Forêts des Tropiques, annexée uniquement à la version web de cet article. Jean Gérard Rédacteur scientifique de la revue Bois et Forêts des Tropiques et chercheur de l’unité de recherche BioWooEB

Analyse physico-mécanique d’un composite paille de riz/ciment

En raison des nombreux avantages qu’offrent les fibres végétales, elles sont de plus en plus utilisées pour la production de matériaux composites notamment dans le domaine de la construction. Le riz est la céréale la plus consommée dans le monde pour l’alimentation humaine. Sa production engendre des quantités importantes de paille qui sont peu ou pas valorisées d’où le besoin d’en faire un renfort dans les matériaux cimentaires. À travers cette étude, des composites de pailles de riz (PDR) / ciment ont été élaborés avec différentes teneurs en paille. Des essais mécaniques et physiques ont été réalisés à différents âges pour en évaluer les performances. Il en ressort que l’incorporation de 1 à 5 % de PDR induit une réduction des propriétés physiques et mécaniques des composites et provoquent un retard de prise du ciment. Cela a pour cause la grande absorption d’eau des pailles et leur faible adhésion avec la matrice cimentaire. Par ailleurs on assiste à l’allègement des composites grâce à l’introduction d’air occlus. Cette étude constitue la première étape de toute une série. Elle a permis de comprendre le comportement des PDR vis-à-vis du ciment. Les perspectives visent l’optimisation des propriétés mécaniques et physiques du matériau à travers l’incorporation de granulats.

Effects of adding nano-wollastonite, date palm prunings and two types of resins on the physical and mechanical properties of medium-density fibreboard (MDF) made from wood fibres

L’étude porte sur les effets de l’ajout de nano-wollastonite (NW) et de résidus de palmier-dattier sur les propriétés physiques et mécaniques de panneaux de fibres à densité moyenne. Des résines d’urée-formaldéhyde (UF) et d’isocyanate (IC) ont été utilisées à 10 % et 5 %, respectivement, du poids sec du matériau pour produire les panneaux. NW à granulométrie < 100 nm a été utilisé à 5 et 10 % du poids sec des résines, mélangé et pulvérisé sur le matériau avant formation du tapis de fibres. Les résultats ont été ensuite comparés à ceux pour les panneaux sans NW. Ils indiquent clairement une moindre absorption d’humidité et un moindre gonflement en épaisseur pour les panneaux produits avec ajout de résine IC. L’ajout de résidus de palmier-dattier a augmenté significativement les valeurs IB des panneaux produits avec les deux résines, UF et IC. L’ajout de NW a réduit les propriétés mécaniques des panneaux produits avec la résine UF, et amélioré celles des panneaux produits avec la résine IC. En conclusion, les résidus de palmier-dattier peuvent être considérés comme matière première potentielle pour la production de panneaux de fibres à moyenne densité en utilisant les deux résines, UF et IC. D’autre part, l’ajout de NW est recommandé pour la production de panneaux composites avec 10 % de résidus de palmier pour compenser en partie leur moindre résistance mécanique.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET MÉCANIQUES DU BOIS DE TECK DE PROVENANCES TANZANIENNE ET LOCALE AU BÉNIN

Le teck (Tectona grandis L. f.) est une espèce ligneuse tropicale dont le bois est très demandé. Au Bénin, la provenance tanzanienne et la provenance locale sont les deux variétés de cette espèce les plus plantées. Pour contribuer à la caractérisa- tion du bois de teck du Bénin, nous avons déterminé et comparé, pour le bois de chaque provenance, les modules d’élasti- cité et de cisaillement, la longueur du fût, la circonférence et l’épaisseur d’écorce à hauteur d’abattage, le pourcentage de bois de cœur, la circonférence à une hau- teur de 1,30 m du sol et la masse volu- mique (ou la densité) à 12 % de teneur en eau. Les échantillons ont été préle- vés dans les plantations de la Lama sur des arbres de 20 à 25 ans (six billes de provenance locale et quatre billes de provenance tanzanienne). Les résultats obtenus sur la base de cet échantillon indiquent que, pour cette classe d’âge, les valeurs de ces propriétés pour le bois de teck de provenance locale sont supé- rieures à celles de la provenance tanza- nienne, sauf pour le pourcentage de bois de cœur. Sur la base de notre échantil- lonnage, le teck de provenance locale semble donc d’une certaine qualité, qu’il faut tendre à valoriser par la sélection bio- logique ou clonale des meilleurs sujets, aptes à s’adapter non seulement au chan- gement climatique mais aussi aux struc- tures des sols. Cela permettrait de favori- ser la production du bois de teck sur toute l’étendue du territoire national, voire de la sous-région. Toutefois, la mise en place d’une variété hybride conciliant les atouts des deux provenances pourrait aussi être une grande avancée dans l’amélioration des essences exploitées au Bénin.

CARACTÉRISTIQUES BIOPHYSIQUES DU BOIS DE PTEROCARPUS ERINACEUS (POIR.) EN ZONES GUINÉENNE ET SOUDANIENNE AU TOGO

Pterocarpus erinaceus (Poir.) est l’une des espèces des domaines climatiques soudanien et guinéen du Togo. Son importance socio-économique tient à ses nombreuses utilisations. Toutefois, la sylviculture et les propriétés technolo- giques du bois sont mal connues. C’est dans ce contexte qu’un travail a été mené pour déterminer les propriétés physiques et mécaniques (densité, retraits, PSF, MOE, MOR, compression, dureté) de son bois en relation avec les conditions du milieu. Les résultats observés sur les bois de 19 arbres, âgés de 18 à 60 ans environ, prélevés dans deux zones écolo- giques (Parc de la Kéran, zone souda- nienne ; Abdoulaye, zone guinéenne), montrent des différences de densité, d’infra-densité, de contrainte de rupture en compression et d’anisotropie des retraits. Ces propriétés sont plus élevées à Kéran qu’à Abdoulaye. Pour les retraits, le PSF, le MOE, la contrainte de rupture en flexion et la dureté, il n’y a pas de dif- férence significative entre les deux sites. Cette étude met en évidence des corréla- tions attendues entre la densité et la dureté. Elle montre aussi que les proprié- tés physiques et mécaniques du bois de vène sont très peu influencées par l’âge cambial.

IMPACTS OF LOCATION AND FORESTRY CONDITIONS ON SOME PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF NORTHERN TUNISIAN PINUS PINEA L. WOOD.

Les pins Pinea sont utilisés depuis l’ère préhistorique pour leurs pignons de pin comestibles. Plus récemment, ces pins ont été introduits en tant qu’essence ornemen- tale dans les régions à climat méditerra- néen, où ils sont fréquents dans les parcs et jardins. Cependant, dans le Maghreb, ils se sont naturalisés au-delà des villes au point d’être classés comme essence inva- sive. De par ses dimensions (au moins 15- 20 m de hauteur et 30-40 cm de diamètre), Pinus pinea offre un potentiel intéressant comme source de bois d’œuvre en Tunisie. Cette étude visait à analyser les effets de la situation géographique et des conditions forestières sur certaines propriétés phy- siques et mécaniques du bois de Pinus pinea dans le nord de la Tunisie. Les échan- tillons analysés ont été recueillis dans qua- tre sites différents, sur 87 parcelles clas- sées selon la densité des arbres et les para- mètres de fertilité des sols. Des mesures de densité, de retrait et teneur en eau ont été effectuées sur chacun des échantillons, ainsi que des tests de résistance méca- nique. Les premiers résultats indiquent un rapport stable entre les dimensions et la densité du bois de Pinus pinea tunisien. Cependant, le module de rupture (MOR) en flexion et en compression est plus faible que pour d’autres résineux en Tunisie, quelles que soient la situation géogra- phique et la fertilité des sols. L’analyse de régression linéaire montre que la densité des peuplements est le seul paramètre ayant une influence significative sur la variabilité des propriétés du bois, à l’ex- ception de la stabilité dimensionnelle et le retrait volumique. Nos résultats indiquent que la densité croissante des peuplements de Pinus pinea est un paramètre forestier déterminant pour les propriétés physiques et mécaniques du bois de cette essence. Il y aurait ainsi intérêt à améliorer les condi- tions forestières pour obtenir un bois de meilleure qualité.

Problématique de la performance du teck de provenance tanzanienne par rapport au teck local en plantation au Togo

Originaire d'Asie du Sud et introduit au Togo depuis le début du siècle dernier, le teck (Tectona grandis L.f.) y est devenu la première espèce commercialisable. Mais depuis les années 1990, une nouvelle provenance dite teck tanzanien, reconnue pour ses bonnes performances, est préférée par le service forestier et les planteurs privés. Cette étude compare les performances morphologiques et technologiques du teck tanzanien à celles du teck cultivé depuis un siècle au Togo. Pour ce faire, les caractéristiques dendrométriques, l'indice de productivité (Ip), le pourcentage de bois de coeur à 1,30 m de hauteur de tige, les propriétés physiques et mécaniques ont été mesurés sur deux parcelles âgées de 7 ans. Les résultats montrent qu'à ce stade de croissance la provenance tanzanienne est plus productive (Ip = 6,75) que la provenance locale (Ip = 6,06). Les hauteurs du teck tanzanien (hauteur dominante H0, hauteur totale Ht et hauteur fût Hf) sont significativement supérieures à celles du teck local. En revanche, chez les arbres dominants, le teck local présente un diamètre moyen Dd significativement supérieur à celui du teck tanzanien. La provenance tanzanienne renferme en moyenne 40 % de plus de bois de coeur que le teck local. Cependant, les deux provenances ne montrent aucune différence significative en ce qui concerne les caractéristiques physiques (densité du bois à 12 % d'humidité) et mécaniques du bois (module d'élasticité et contrainte de rupture en flexion). (Résumé d'auteur)