Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Le but de ce projet est de concevoir un nouveau composite de type « bois-plastique » à base de poly(succinate de butyle) (PBS) et de fibres d'érable. La fibre d'érable provient d'un rejet de l'industrie forestière sous forme de poudre, tandis que la résine PBS (vierge) est disponible sous forme de granulés. Les échantillons de composite sont produits selon la méthode d'extrusion puis moulés à l'aide d'une presse à injection. Le travail se décompose en trois parties. La première partie étudie l'effet de la concentration de fibres d'érable (0 à 40% en poids) dans le composite. Selon les résultats de caractérisations obtenus (mécanique, physique et morphologique), la deuxième partie étudie l'effet de la concentration (0 à 15% en poids) d'un agent couplant commercial (polypropylène greffé d'anhydride maléique, MAPP). Finalement, la troisième partie étudie le comportement au recyclage mécanique en boucle fermée pour le composite optimisé (30% de fibres d'érable et 10% d'agent couplant). Comme conclusion principale, on observe que le composite a vu ses propriétés augmenter à l'aide de l'agent couplant mais pas de façon significative. Il présente néanmoins une bonne conservation de ses propriétés au recyclage. Cette étude aura permis de montrer que la méthode d'extrusion fonctionne pour le composite à base de PBS et de fibres de bois. Cependant, il faudra revoir la partie de compatibilisation matrice/renfort pour le futur. / The goal of this project is to design a new wood-plastic composite based on poly(butyl succinate) (PBS) and maple fibres. Maple fibres are residues from the forest industry in a powder form, while PBS (virgin) is available in pellets. The composites are produced using extrusion and then molded via injection molding. The work is divided into three parts. The first part studies the effect of maple fibers concentration (0 to 40% by weight) in the composite. Based on the characterization results obtained (mechanical, physical and morphological), the second part studies the effect of the concentration (0 to 15% by weight) of a commercial coupling agent (polypropylene grafted with maleic anhydride, MAPP). Finally, the third part studies the behavior under mechanical recycling in a closed loop for the optimized composite (30% maple fibers and 10% coupling agent). As a main conclusion, it is observed that the composite has better properties with the addition of the coupling agent, but not significantly. Nevertheless, it retains its properties in recycling. This study shows that extrusion works well for composites based on PBS and wood fibers. However, it will be necessary to review the matrix/reinforcement compatibility part in future work.

La présente recherche a pour objectif l’étude de la variabilité intra-arbre des propriétés physico-mécaniques et chimiques ainsi que celle de la durabilité naturelle du bois de Wamba (Tessmania africana) à partir d’échantillons prélevés de deux arbres, à trois niveaux de hauteur (DHP, mi-hauteur et sous la cime) et deux positions radiales (aubier et duramen). Les résultats ont montré des valeurs moyennes de retrait total dans le duramen de l’arbre 1 de 4,76, 7,40, et 12,51 % pour les retraits radial, tangentiel et volumique respectivement. Ces retraits se sont révélés très similaires dans le duramen des deux arbres avec une progression croissante de la base du tronc vers la cime. L’aubier a donné des moyennes légèrement inférieures. La masse volumique basale du bois de Wamba s’est avérée sensiblement la même dans les deux arbres avec respectivement pour l’aubier et le duramen de l’arbre 1 des valeurs de 677 kg/m3 et 712 kg/m3. Les valeurs correspondantes de la masse volumique anhydre furent de 762 et 812 kg/m3. À l’instar du retrait, la masse volumique augmente de la base du tronc vers la cime dans le duramen et atteint une valeur maximale à mi-hauteur dans l’aubier. Les résultats ont également permis d’observer une corrélation très significative entre la masse volumique basale et le retrait tangentiel total. Les valeurs moyennes du module d’élasticité en compression longitudinale furent de 15,6 GPa dans l’aubier et de 18,6 GPa dans le duramen. Celles de la contrainte maximale furent de 65,2 MPa dans l’aubier et 79,9 MPa dans le duramen. Les composés phénoliques ont montré des corrélations allant de significatives à très significatives avec les propriétés mécaniques. Hormis les pentosanes, le test de Student n’a signalé aucune différence significative de la concentration des constituants primaires dans les positions radiale et longitudinale. L’analyse des minéraux n’a détecté aucune présence de silice. La moyenne globale de teneur en extraits après sommation des rendements à l’éthanol-toluène et à l’eau chaude dans l’arbre 1 a donné 10,1 % dans le duramen et 7,5 % dans l’aubier, et des valeurs très similaires dans l’arbre 2. Les teneurs en polyphénols déterminées par spectroscopie UV sont plus importantes dans le duramen, particulièrement à mi-hauteur. L’analyse GC-MS des phytostérols a indiqué la présence de gamma-sitostérol, stigmastérol et de la bétuline, trois molécules intéressantes avec des activités anti-inflammatoires, antivirales, anti-VIH et hépato-protectrices. Les composés phénoliques expliqueraient en grande partie la résistance aux pourritures du duramen du bois de Wamba trouvé comme très durable. / The aim of the present research is to study the intra-tree variability of the physico-mechanical and chemical properties as well as the natural durability of Wamba wood (Tessmania africana) from specimens taken in two trees at three levels of height (DHP, mid-height and under the crown) and two radial positions (sapwood and heartwood). The results showed mean values of total shrinkage in the heartwood of tree 1 of 4.76, 7.40, and 12.51% for radial, tangential and volumetric shrinkages respectively. The shrinkage values were very similar in the heartwood of the two trees with an increasing progression from the base of the trunk towards the crown. Sapwood gave slightly lower mean values. The basic density of Wamba proved to be about the same in both trees with respectively for the sapwood and heartwood of tree 1 mean values of 677 and 712 kg/m3. The corresponding mean values for the oven-dry density were 762 and 812 kg/m3. As for the shrinkage variation, the density increases from the base of the trunk towards the crown in heartwood and reaches a maximum value at mid-height in sapwood. The results also made it possible to observe a very significant correlation between the basic density and the total tangential shrinkage. The mean values of the modulus of elasticity in longitudinal compression were 15.6 GPa in sapwood and 18.6 GPa in heartwood. Those of the maximum compressive stress were 65.2 MPa in sapwood and 79.9 MPa in heartwood. The phenolic compounds showed correlations going from significant to very significant with the mechanical properties. Except for pentosans, the Student test carried out on the primary components of the wood Wamba did not show any significant difference in their concentration in the radial and longitudinal positions. The analysis of minerals did not detect any presence of silica. The total average content of extractives after sequence extraction with ethanol-toluene and hot water in tree 1 gave 10.1% in heartwood and 7.5% in sapwood, and very similar values in tree 2. The polyphenol contents determined by UV spectroscopy are more important in heartwood, particularly at mid-height. GC-MS analysis of phytosterols indicated the presence of gamma-sitosterol, stigmasterol and of betulin, three interesting molecules for their anti-inflammatory, antiviral, anti-VIH, and hépato-protective activities. The phenolic compounds would mainly explain the decay resistance of the heartwood of Wamba, which was found as very durable.

Les équarrisseuses-fragmenteuses sont largement utilisées par les industries de première transformation des bois de l'Est Canadien. Les scieries cherchent les meilleures conditions de coupe afin d'obtenir des surfaces d'équarris assez lisses et produire des copeaux d'une meilleure qualité, avec le minimum de consommation d'énergie. Le but de cette recherche fut d'évaluer la performance de ces machines lors du travail de billes d'épinette noire conditionnées à différentes températures, teneurs en humidité et largeurs de coupe. Ainsi, quatre groupes de billes ont été usinés à des températures de 20°C, 0°C, -10°C et -20°C. Chaque bille a été transformée à deux teneurs en humidité (à l'état vert et sec à l'air) et deux largeurs de coupe, soit 12,7 et 25,4 mm. Dans un premier volet, la qualité de copeaux a été évaluée selon l'épaisseur, la largeur et la longueur. Les copeaux plus minces et le volume plus élevé de petites particules ont été obtenus avec une largeur de coupe plus petite. De plus, la diminution de la température en bas de 0°C a produit des copeaux plus minces. L'effet de la température sur l'épaisseur moyenne des copeaux dans des conditions de billes gelées variait avec la teneur en humidité des billes. Le deuxième volet a été consacrée à la consommation d'énergie. L'énergie consommée et l'énergie spécifique de coupe furent plus élevées lors de la coupe de billes gelées. Une largeur de coupe plus grande nécessitait davantage d'énergie, en raison du volume plus élevé de bois transformé en copeaux. Cependant, l'énergie spécifique de coupe fut plus faible pour la largeur de coupe plus grande. Ce comportement a été relié au niveau plus élevé de fragmentation survenu avec la largeur de coupe de 12.7 mm. Le dernier volet a évalué l'effet de la température et de la largeur de coupe sur la qualité de surface des équarris. L'ondulation et la rugosité furent plus élevées pour les billes gelées. La largeur de coupe a affecté également l'ondulation et la profondeur du fil arraché. La surface était plus rugueuse, plus ondulée et présentait des fils arrachés plus profonds lorsque la largeur de coupe était plus grande. Enfin, les nœuds se sont avérés très importants pour affecter la taille des copeaux et la qualité de surface des équarris. Ainsi, un meilleur contrôle de la température des billes et des propriétés des nœuds dans une ligne de production permettra d'ajuster les paramètres de coupe et d'optimiser le positionnement des billes afin d'améliorer la performance des équarrisseuses-fragmenteuses. / Chipper-canters are widely used by primary wood processing in Eastern Canada. Sawmills are always looking for better cutting conditions to obtain smooth cant surfaces and produce better chips quality with minimum energy consumption. The purpose of this research was to evaluate the effects of log temperature, moisture content and cutting width on the performance of chipper-canter. Four groups of black spruce logs were processed at temperatures of 20°C, 0°C, -10°C, and -20°C. Each log was transformed at two moisture contents (green and air-dried) and two cutting widths, 12.7 and 25.4 mm. Firstly, the quality of chips was assessed by thickness, width, and length. The results showed that thinner chips and high proportions of small particles were obtained at the smaller cutting width. In addition, the decrease of the temperature below 0°C produced thinner chips. The effect of temperature on mean chip thickness under frozen log conditions varied with log moisture content. The second part was devoted to energy consumption. The energy consumption and the specific cutting energy were greater when cutting frozen logs. In addition, a larger cutting width required more energy, due to the higher volume of removed wood transformed into chips. However, the specific cutting energy was lower for the larger cutting width. This behavior was related to the higher level of fragmentation that occurred with the 12.7 mm cutting width. Finally, the effects of temperature and cutting width on the surface quality of cants were evaluated. Waviness and roughness were higher for frozen logs. The cutting width also affected the waviness and the depth of the torn grain. The surface was rougher, wavier and had deeper torn grain as the cutting width increased. Furthermore, the knots proved to be a very important parameter affecting the chip size and the surface quality of cants. Thus, a better control of log temperature and knot features will allow to adjust cutting parameters and optimize log positioning in order to improve the performance of chipper-canters.

Dans un contexte où l’on cherche à limiter l’empreinte écologique milieu bâti et à valoriser les ressources locales, le bois s’est imposé comme un matériau incontournable dans le secteur de la construction. Parmi les produits de bois d’ingénierie, le bois lamellé-collé est l’un des plus fréquemment utilisés. Les produits actuellement offerts sont presque exclusivement composés d’espèces résineuses. Toutefois, un regain d’intérêt pour les espèces feuillues est aujourd’hui manifeste, en raison de leurs propriétés mécaniques impressionnantes ainsi que de leur apparence noble et distinctive. L’objectif de ce projet était d’évaluer la faisabilité technique d’un bois lamellé-collé structural composé d’espèces feuillues du nord-est de l’Amérique du Nord. Le chapitre consacré à l’identification des propriétés indicatrices pertinentes à la prédiction de la résistance en traction des espèces étudiées a permis de conclure qu’il est possible de classer ces dernières selon leur résistance à partir de propriétés mesurables en contexte industriel. Le chapitre consacré à l’évaluation de la résistance au cisaillement d’assemblages composés de différentes espèces feuillues et adhésifs structuraux a permis d’identifier les combinaisons les plus appropriées pour un produit d’ingénierie structural composé de ce type. Le troisième et dernier chapitre a permis de sélectionner un profil de joint à entures multiples qui convient aux espèces étudiées et de mettre à l’essai des poutres pleine grandeur. Les résultats ont confirmé que la rupture de l’élément se produit consécutivement à la rupture d’un joint situé dans la lamelle inférieure de la poutre. Une optimisation plus poussée des paramètres d’aboutage permettrait d’augmenter considérablement la résistance du produit. Les poutres fabriquées et mises à l’essai ont atteint une résistance de 47,0 MPa pour le frêne d’Amérique et de 41,6 MPa pour le bouleau jaune, pour des modules d’élasticité respectifs de 15 078 et 16 712 MPa. La rigidité supérieure constitue un atout majeur du produit. / The current growing demand for engineered wood products in the construction sector is largely attributable to their outstanding ecological performance. Aware of the market opportunities as well as of the lack of high value-added opportunities for some wood species, industry and policy-makers from several jurisdictions have recently joined forces to develop products made from non-conventional species, especially with hardwoods. In addition to the possibility of creating products with a noble and distinctive appearance, the high mechanical properties of some hardwood species offer the opportunity to create engineered products of outstanding strength. The objective of this study was to assess the technical feasibility of a glued-laminated timber made from northeastern North American hardwood species. Work presented in the first chapter confirmed that it is feasible, using a modelling approach, to predict the UTS of white ash and yellow birch lumber from the density, dynamic modulus of elasticity, sinus of the maximum local grain deviation (SGDmax) and Knot Area Index (KAI). Work presented in chapter 2 has shown that acceptable wood failure levels can be achieved in bondline shear strength tests with commercially available structural adhesives. Tensile tests on finger-jointed lamellae presented in chapter 3, allowed to select the 15 mm finger joint as the most appropriate for the jointing of the investigated species. Bending tests conducted on full-size hardwood glued-laminated timber beams, also presented in chapter 3, confirmed the possibility to achieve a bending strength up to 47.0 MPa for white ash and 41.6 MPa for yellow birch, with a corresponding modulus of elasticity of respectively 15 078 and 16 712 MPa. Since the failure of the beams initiated at the finger joints, further study and optimization of the finger-jointing parameters would lead to a superior bending strength.

Thesis (M.A)--University of Wisconsin--Madison, 1984. / Typescript. Title from title screen (viewed Mar. 19, 2007). Includes bibliographical references (leaves 76-81). Online version of the print original.

Academic dissertation--Faculty of chemical engineering--Åbo akademi university, 2003. / Bibliogr. p. 91-98.

Dissertation--Göteborg university, 2003. / Notes bibliogr.

Thèse de doctorat : Biologie Végétale et Forestière : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse de doctorat : Sciences de l'ingénieur : Génie Mécanique : Metz : 2006. / Thèse soutenue sur ensemble de travaux. Bibliogr. p. 118-128. Annexes p; 129-145. Liste des fig. p. 141. Liste des tabl. p. 144-145.

Thèse de doctorat : Sciences du bois : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.