Le soudage du bois par rotation d’un tourillon à grande vitesse sans utilisation de colle conduit à des assemblages en bois présentant une résistance très importante. Un assemblage bois massif est un procédé permettant d’assurer le maintien de deux pièces de bois tout en répondant aux exigences du consommateur (esthétisme, résistance mécanique, durée de vie) et à la « politique » des industries du bois. Ce travail s’inscrit dans le cadre du soudage structural du bois massif par friction mécanique pour son utilisation en menuiserie, ébénisterie ou structure. Nous allons montrer la faisabilité de la conception des assemblages par soudage, obtenu par friction rotative à l’aide d’une perceuse à colonne classique et d’une machine de soudage automatisée, qui permet d’envisager des applications pour l’industrie de l’ameublement.Ce procédé, qui n’est étudié que depuis peu de temps (2001), a été découvert lors d’une étude d’apport de polymères dans l’adhésion du bois massif. Il peut s’effectuer soit par frictions alternatives linéaires soit par rotation d’une pièce cylindrique appelée tourillon dans un perçage de diamètre inférieur. Dans les deux cas, la hausse de température engendrée par les frottements provoque la fusion puis le mélange de la matière ligneuse, ce qui aboutit au soudage des deux pièces sans aucun apport de matière mais uniquement par enchevêtrement des fibres. L’objectif de ce travail concerne les assemblages parallèles et perpendiculaires à la fibre, le plus utilisé dans la conception de l’ameublement, à travers trois types d’assemblage : le biseau, le mi-bois et le tenon-mortaise. Concernant les assemblages parallèles à la fibre, on effectuera la comparaison entre ceux soudés, cloués et collés. Dans le cas des assemblages perpendiculaires de type T, la comparaison sera seulement effectuée entre les performances du soudage et celles du collage. Pour les assemblages perpendiculaires de type L, l’étude a été menée selon la procédure CTBA L-161 (2000) de la Norme française NF P 20-501. Enfin, pour la partie sur les panneaux, nous allons montrer les performances des assemblages lamellés-soudés sans colle / Wood welding with dowel high speed rotation without any adhesives in wood furniture joints has a very important resistance. A wood joint is a method which makes it possible to maintain together two parts according to the consumer’s requirements (esthetic, mechanic resistance, life cycle) and the wood industry politic. This work is framed in the structural solid wood welding by mechanic friction to use in joineries, cabinet makings or constructions. We will show the feasibility of the welding joint design obtained with rotary friction using a traditional drill press and an automatic welding machine, which allows us to find furnishing’s industry applications.This process, which has been studied only for some years (2001), has been discovered in a polymer contribution study in the adhesion of solid wood. It can be carried out by linear alternative frictions or by rotation of a cylindrical part (called dowel) in a drilling of smaller diameter. In both case, the rise of temperature generated by frictions produces the fusion and the mixture of the lignocellulosic matter, which makes it possible for the two pieces to be welded without any matter contribution but only with the fibers’ tangle.The objective of this work is the parallel and perpendicular fibers joints, the most used in the furnishing design, through three kinds of assembly: bevel, half-lap and the groove and tongue joint. About the parallel fibers joints, we made the comparison between the ones welded, the ones nailed and the last ones gluing. For the type T perpendicular joints, comparison has only been made between the welding and those of gluing ones. For the type L perpendicular welding, the study was carried out according to the procedure CTBA L-161 (2000) of French Standard NF P 20-501. Finally, about the panels, we showed the laminated-welded without adhesive joints performance

Lors de cette étude, j'ai effectué des recherches sur trois sortes d'assemblages du bois : les colles naturelles, les colles synthétiques et le soudage sans colles, ceci dans le but d'améliorer les performances de fabrication des panneaux de particules, des panneaux contreplaqués, des lamellés-collés et des composites. Dans ce travail, le contenu d'étude inclut les éléments suivants : 1) L'assemblage des panneaux semi-extérieurs ou extérieurs par les colles naturelles : Trois types différents de tannins (les tannins hydrolysables de châtaigniers, les tannins condensations de pin radiata et les tannins condensations de mimosa) sont étudiés. 2) L'assemblage des panneaux extérieurs par les colles synthétiques : Différents types d'additifs (le nanoargile, des précurseurs oligomériques de poly (amine-ester) et glutaraldéhyde) pour améliorer leurs performances. La résine MUF (Mélamine-Urée-Formaldéhyde) est obtenue sous forme de poudre par séchage d'atomisation ainsi sa durée de vie est potentiellement infinie.3) L'assemblage des panneaux extérieurs par soudage sans colles : Deux matériaux (l'huile et la lignine acétylée) pour améliorer les résistances à l'eau. Toutes les propriétés physico-chimiques et mécaniques ont été étudiées en mettant en oeuvre des techniques d'analyse et d'évaluation telles que la thermomécanique TMA, la cristallographie aux rayons X (XRD), la résonance magnétique nucléaire 13C RMN, la spectrométrie de masse MALDI-TOF, et la fabrication des panneaux en laboratoire. Finalement, nous avons amélioré les caractéristiques des panneaux avec les colles ou sans colles et spécifiquement la résistance à l'eau pour une utilisation extérieure / In this studied, wood based composites were assembled with the natural adhesive (tannin adhesive), the synthesis adhesive (MUF) and the welding wood without adhesive. These wood composites include particleboard, plywood and glulam. We focus on these works as follows: 1) Three different types of tannins (chestnut hydrolysable tannins, pine condensation tannins and mimosa condensation tannins) as thermosetting or cold-setting adhesive were studied to assemble particleboard, plywood and glulam for application to semi-exterior or exterior. 2) The characteristics of MUF resins for particleboard applications have been improved through a number of additives (nanoclay, hyperbranched polymer and glutaraldehyde), the powder adhesive of MUF was obtained by spray-drying technologies, and it could be prolonger the shelf-life of MUF adhesive. It also can be application to exterior after enhancing. 3) The blockboard for application exterior was assembling by welded dowels, two differents materials (sun flower oil and acetylated lignin) were used to improve the water resistance. These physical, chemical and mechanical properties of these assemblages was investigated by implementing some techniques such as thermomechanical analysis (TMA), X-ray diffraction (XRD), nuclear magnetic resonance (13C NMR), matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectroscometry (MALDI-TOF), and by manufacturing wood composites. Finally, the performances of these wood composites were apparent improved whether with the tannin adhesive, the MUF adhesive or the welding wood without adhesive, especially improved the water resistance of wood composites for exterior applications

Le soudage par friction linéaire du bois permet de joindre deux pièces en bois en quelques secondes sans utiliser aucun adhésif. L'adhésion est essentiellement due à l'enchevêtrement des fibres de bois bloquées dans une matrice de matériel inter-cellulaire fondu et re-durcit. Mais le mécanisme de la formation de l'interface adhérente, l'influence des paramètres machine et de ceux du substrat sont peu connus. <br />L'objectif de ce travail a donc été d'analyser les différents facteurs influençant les caractéristiques du joint pour comprendre les mécanismes physiques et chimiques mis en jeu lors du processus. La mesure de la température de soudage par thermographie infrarouge a apporté de multiples informations. D'autre part les pièces de bois soudées ont été caractérisées par des observations microscopiques, mécaniques, une étude du comportement à la rupture, des analyses chimiques de l'interface et des fumées. Les résultats ont permis d'élaborer un scénario physico-chimique du développement de la microstructure interfaciale et de le vérifier. Un premier modèle numérique thermique a été élaboré pour le soudage linéaire de Fagus sylvatica. <br />La dernière partie de l'étude concerne la compréhension de l'influence du substrat. Ceci a permis d'aborder les problèmes de variabilité issus de l'essence de bois, de l'anatomie du bois ou encore de l'état de surface. Les bois modifiés et des produits dérivés du bois ont pu être soudés avec succès. <br />Enfin les résultats de la recherche on pu être mis en application à une échelle pré-industrielle soulevant ainsi de nouvelles problématiques scientifiques et techniques mais aussi montrant un grand potentiel d'optimisation de la technologie.