Le ralentissement de la production de l'industrie des pâtes et papiers a entraîné la surproduction de copeaux par l'industrie du bois de sciage résineux dans l'Est du Canada. Dans ces conditions, il devient nécessaire d'explorer la possibilité de produire des panneaux OSB à partir des dosses des billes de bois de résineux. La détermination des relations entre les performances des panneaux OSB et les caractéristiques des lamelles de bois a été faite afin de favoriser la production des panneaux OSB à partir d'espèces de bois résineux utilisées dans l'industrie du bois de sciage de l'Est du Canada : l'épinette noire, le sapin baumier et le pin gris. Une espèce de feuillus couramment utilisée pour produire des panneaux OSB, le peuplier faux-tremble, a été utilisée comme témoin. Le programme de pressage à chaud a été mis au point de manière à produire des profils de masse volumique verticale comparables pour les panneaux OSB fabriqués à partir de lamelles d'épinette noire, de sapin baumier et de pin gris. La tomographie par micro-ordinateur à rayons X a été utilisée pour étudier les caractéristiques des vides dans les panneaux OSB avec différentes structures. Ainsi, le module d'élasticité et le module de rupture en flexion, la cohésion interne et le gonflement en épaisseur des panneaux OSB fabriqués à partir de trois espèces de bois résineux ont été déterminés pour évaluer leur potentiel pour remplacer le peuplier faux-tremble dans la fabrication des panneaux OSB. Les panneaux fabriqués à partir de ces trois espèces de bois résineux ont montré des propriétés physiques et mécaniques supérieures à la norme CSA O437 pour les propriétés de la classe O-2, sauf pour le gonflement en épaisseur. Les résultats indiquent que l'espèce de bois était une variable significative en ce qui concerne les propriétés physiques et mécaniques des panneaux OSB considérés dans cette étude. Les propriétés de flexion des panneaux OSB diminuaient avec l'augmentation de la masse volumique de l'espèce, mais la cohésion interne augmentait. Le mélange des lamelles de bois de résineux et de peuplier faux-tremble a permis de diminuer de façon significative le gonflement en épaisseur des panneaux. La réduction de la masse volumique des couches de surface pourrait également être explorée pour réduire le gonflement en épaisseur de panneaux fabriqués à partir des bois de résineux considérés dans cette étude. En outre, l'effet de la géométrie des lamelles sur les propriétés déjà mentionnées a été évalué. L'épaisseur des lamelles a eu un effet négatif significatif sur les propriétés de flexion, mais un effet positif significatif sur la cohésion interne et le gonflement en épaisseur. La longueur des lamelles a eu un effet positif significatif sur les propriétés de flexion parallèle, mais un effet négatif significatif sur les propriétés de flexion perpendiculaire et la cohésion interne, à l'exception du gonflement en épaisseur. De plus, cette étude a évalué l'effet de la structure des panneaux sur les propriétés physiques et mécaniques, l'absorption d'eau et le caractère des vides. Il existe de nombreux vides dans le panneau qui sont formés par le chevauchement des lamelles et affectent considérablement les propriétés du panneau. Les résultats ont montré que le panneau OSB avait un profil de porosité opposé au profil de masse volumique. Le changement des propriétés en flexion peut être causé par le changement d'orientation des lamelles de la couche médiane. La légère différence de cohésion interne et d'absorption d'eau a été causée par la différence de distribution de la taille des vides et la plus grande taille des vides. Les panneaux fabriqués à partir de lamelles d'espèces mélangées montrent une porosité totale plus élevée, un profil de porosité plus accentué et des vides de plus petite taille comparativement à ceux des lamelles d'épinette noire, ce qui a donné de meilleures propriétés en flexion, la plus faible cohésion interne, une plus faible absorption d'eau et un gonflement en épaisseur plus faible. Ainsi, la cohésion interne, l'absorption d'eau et le gonflement en épaisseur des panneaux OSB avec une couche médiane de lamelles d'espèces mélangées diminuent avec une augmentation de la proportion de la couche médiane. Une tendance inverse a été observée pour les panneaux avec une couche médiane d'épinette noire. Par conséquent, les résultats permettent d'affirmer que la combinaison des lamelles de résineux et de peuplier faux-tremble a considérablement amélioré le gonflement en épaisseur des panneaux OSB à base de résineux. La réduction de la masse volumique des couches de surface pourrait également être envisagée pour réduire le gonflement en épaisseur des panneaux fabriqués à partir des bois résineux considérés dans cette étude. / The production decrease of the pulp and paper industry has resulted in a surplus of chips produced by the softwood lumber industry in Canada. Under these circumstances, it becomes necessary to explore the possibility of producing OSB panels from the cants produced during the primary processing of softwood logs representative of the wood used by the softwood sawmill industry in Eastern Canada. Establish and characterize properly the relations between OSB panel performance and wood strands characters allow to increase the feasibility of producing OSB from softwood species used by the Eastern Canadian softwood lumber industry: black spruce, balsam fir and jack pine. A hardwood species frequently used to produce OSB, trembling aspen, was used as a control. The hot-pressing process was developed to provide comparable density profiles for OSB panels made from black spruce, balsam fir, and jack pine strands. In this research, X-ray microcomputer tomography was used to investigate the void character of the OSB panels with different structures. Thereby the modulus of elasticity, modulus of rupture, internal bond, and thickness swelling of OSB panels were determined for three softwood species in order to evaluate their potential to replace trembling aspen for OSB manufacturing. The panels made from these three softwood species showed physical and mechanical properties exceeding the CSA O437 standard for class O-2 properties requirements, except for high thickness swelling. The results indicate that the wood species was, in fact, a significantly variable in relation to the physical mechanical properties of OSB panel considered in this study. The bending properties of OSB decreased with an increase in the species wood density but the internal bond strength increased. The combination of softwood and aspen strands significantly reduced the thickness swelling of OSB. The reduction in the surface-layer density could also be explored to reduce the thickness swelling of the OSB made from the softwoods considered in this study. Furthermore, strand geometry effect on the properties already mentioned has been evaluated. The strand thickness had a significantly negative effect on the bending properties but a significantly positive effect on the internal bond and thickness swelling properties. The strand length had a significantly positive effect on the parallel bending properties but a significantly negative effect on the perpendicular bending properties and the internal bond, except for the thickness swelling. Finally, panel structure effect on physical and mechanical properties, water absorption, and void character has been evaluated. There are many voids in the panel which are formed by the overlap of the strands and significantly affect the panel performance. The results indicated that the OSB panel has a porosity profile opposite to the density profile. Unidirectionally oriented homogeneous boards showed slightly higher total porosity, steeper porosity profile, and higher void size compared to the other two three-layer boards, but there was no significant difference among them. Although the changes of bending properties owe to the changes of core-layer strands orientation, the slight difference of internal bond and water absorption rate was caused by the narrower void distribution and larger void size. The panels made from mix-species strands show higher total porosity, steeper porosity profile, and small void size compared to those of black spruce strands, which resulted in better bending properties, the lowest internal bond, and lower water absorption rate and thickness swelling. Thus, the internal bond, water absorption rate, and thickness swelling of the panels with mix-species core layer decrease with an increase in core-layer proportion. An opposite trend was observed in the panels with a black spruce core layer. Hence, there was enough evidence to conclude that the combination of softwood and aspen strands significantly improved the thickness swelling of softwood based OSB. The reduction in the surface layer density could also be explored to reduce the thickness swelling of the OSB made from the softwoods considered in this study.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/103124 |
| Date | 23 November 2023 |
| Creators | Zhuang, Biaorong |
| Contributors | Cloutier, Alain, Koubaa, Ahmed |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xiv, 185 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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