Campagnes expérimentales

Cette étude a été menée sur sept campagnes de collage, six pour la détermination des conditions de

collage par lamellation et une sur l’assemblage par aboutage. Pour le collage à plat, cinq campagnes

préliminaires de collage ont été réalisées avec plusieurs réorientations des paramètres de collages,

des colles et/ou du matériel utilisé. Une dernière a servi de validation des paramètres de collage.

La première campagne préliminaire de collage s’est déroulée sur une presse hydraulique mise à

disposition par l’industriel. Les vérins de serrage (en acier) avaient un entraxe de 60 cm. Le collage,

réalisé en climat ambiant (H

_r

= 85% et T= 30°C), s’est fait avec la MUF en mélange collant de

100 :20 suivant 2 grammages (750 et 1000g/m²), 2 TAF (5 et 20 min) et 1 pression (1 MPa). Seul le

Q. rosea a été utilisé suivant un seul assemblage et 4 poutres de 20 échantillons destinés à la

délamination ont été réalisées. Une seule série de 22 échantillons a été testé (résultats compris entre

80 et 100% de délamination) car les joints de colle réalisés montraient une hétérogénéité

d’épaisseur (figure 31) due à un défaut de parallélisme de la presse. Cette première campagne a

permis de prendre conscience de l’importance de la maîtrise des paramètres géométriques du

collage.

Dispositif de dépôt de gouttes de volume calibré

Réticule mobile de mesure

76

Figure 31: Echantillon présentant une variation d’épaisseur du joint de colle

La deuxième campagne de collage a été réalisée sur une presse de laboratoire (MTS) avec des

martyrs en acier de 35 cm de long. Toujours avec la même essence (Q. rosea), deux types

d’adhésifs (MUF et RPF) ont permis la réalisation des échantillons, destinés à la délamination, avec

un collage en conditions climatiques contrôlées (H

r

= 65% et T= 25°C). En fonction de ces résines,

le tableau 10 regroupe les paramètres de collage testés.

Lors de cette campagne, deux assemblages (un homogène et un hétérogène en débits) ont été

réalisés pour chaque condition de collage, portant ainsi le nombre de poutres réalisées à 32 pour la

MUF et 24 pour la RPF. Chacune débitées en 4 échantillons de délamination, 128 éprouvettes

collées en MUF et 96 collées en RPF ont été testées.

Tableau 10: Récapitulatif des paramètres de collage testés par la 2ème campagne de test

Paramètres ^{MUF RPF}

Valeurs testées Valeurs testées

Grammage (g/m²) 250 500 750 1000 750 1500 2000 2500

TAF (min) 5 10 10 20

Pression (MPa) 0.6 1.2 1.6 1.8

Les résultats des tests de délamination relevés, suite à un seul cycle de pression/séchage, pour les

collages à la MUF et à la RPF soulignent le fait que les plus fortes délamination sont obtenues par

les appareillages contraignants (tableaux 11 et 12).

Tableau 11: Résultats de délamination des éprouvettes collées à la MUF en fonction des conditions testées

Grammage (g/m²) P (MPa) TAF (min) ^{D (%)} Non contraignant D (%) contraignant 250 1.2 5 39.3 61.2 500 1.2 10 49.7 49.5 750 1.2 10 N.A. N.A. 1000 1.2 10 41.7 35.8 1000 0.6 10 19.5 21.4 750 0.6 10 12.4 38.6 500 0.6 10 17.4 75.0 250 0.6 10 51.3 44.5 Epaisseur de joint = 500 µm Epaisseur de joint = 700 µm

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Dans le cas de la MUF, on remarque, d’après le tableau 11, que globalement, plus la pression est

élevée, plus les délaminations sont importantes. Ceci conforte le fait que lors de la mise sous

serrage, l’adhésif appliqué sur les lamelles était chassé lors de la mise sous pression. De plus, on

observe que le fait d’augmenter le TAF de 5 à 10 minutes n’a été que bénéfique. Cependant, les

résultats des délaminations obtenus sont largement supérieurs aux 10% préconisés après deux

cycles d’immersion sous pression/séchage.

De plus, à la fin de ces tests, l’adhésif n’était plus utilisable car il était en fin de vie (la résine avait

déjà polymérisé dans son pot de stockage). Du fait que la qualité de la colle soit altérée seulement

un mois après le début des tests, il est supposé que ce soit le transport, et l’emploi en ambiance non

contrôlée, de cette résine qui soit à l’origine de l’altération de sa qualité. Cette dégradation soudaine

de la résine souligne bien le fait qu’en climat tropical, l’utilisation de cette colle en climat ambiant

est très technique et donc très contraignante pour l’alimentation d’une ligne de production. Ainsi, ne

pouvant plus utiliser cette résine pour les tests, elle fut écartée pour les prochaines campagnes.

Cependant, afin d’étudier la qualité des collages avec cet adhésif, une étude parallèle (présenté en

annexe) a été réalisée au laboratoire du FCBA. Cette étude a permis d’établir les conditions de

collage satisfaisantes à la mélamine avec le Q. rosea en condition tempérée (2% de délamination

pour un collage en 350g/m², un TAF de 45 min et une pression de 1 MPa). Ces conclusions assurent

le fait que le caractère de rétractibilité de cette essence de bois est très pénalisant pour l’obtention

d’un collage structurel correct. En effet, les résultats concluants ont été obtenus avec une épaisseur

de lame de 22 mm. Pour les mêmes conditions, et avec une épaisseur de 28 mm, les délaminations

sont d’environ 14%.

Tableau 12: Résultats de délamination des éprouvettes collées à la RPF en fonction des conditions testées

Grammage (g/m²) P (MPa) TAF (min) ^{D (%)} Non contraignant D (%) contraignant 750 1.6 10 49.0 69.8 1500 1.6 10 37.5 58.3 2000 1.6 10 13.0 65.7 2500 1.6 10 10.5 18.8 2000 1.6 20 21.3 87.0 2000 1.8 20 21.2 30.9

Pour les collages à la RPF, le tableau 12 montre que plus le grammage est élevé, plus le joint de

colle résiste aux délaminations. Cependant, lors de l’encollage, plus le grammage était élevé, plus la

quantité de colle chassée hors de plans de collage était importante. Ceci peut provenir, soit de

l’application d’une trop forte pression de serrage, soit d’un grammage trop élevé combiné avec un

TAF court.

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Il s’est avéré que cette utilisation de la presse MTS en effort permanent n’est pas recommandée car

la motorisation a rendu l’âme mettant fin à cette campagne.

La troisième campagne de collage a été réalisée avec, une presse manuelle, décrite dans le § 2.1.2.

Les lamelles d’1.4 m de long en Q. rosea, collées en climat ambiant (H

r

= 85% et T= 30°C) suivant

deux appareillages, étaient serrées sous des martyrs en T. serratifolia sur lesquels s’appuyaient 4

vis. Lors de cette campagne deux états de surfaces ont été testés (tableau 13).

Tableau 13: Récapitulatif des paramètres de collage testés par la 3ème campagne de test

Paramètres ^{Raboté 24h avant encollage Raboté plus de 24h avant encollage}

Valeurs testées Valeurs testées

Grammage (g/m²) 500 1000 2000 2500 750 1500

TAF (min) 10 20 10 20

Pression (MPa) 0.6 0.7 1 0.7 1

Ainsi, 12 poutres, dont le rabotage des lamelles s’est fait juste avant l’encollage, ont permis de

tester 120 échantillons en délamination. Alors que seulement 60 ont permis d’évaluer l’influence du

rabotage (en les comparants avec des échantillons testés en délamination de la campagne 4),

présenté au § 3.3.2.1.4. Les résultats sont présentés dans le tableau 14.

Tableau 14: Résultats de délamination des éprouvettes collées à la RPF en fonction des conditions testées

Etat de surface Grammage (g/m²) P (MPa) TAF (min) ^{D (%)} Non contraignant D (%) contraignant Raboté 24h avant l’encollage 2500 0.6 10 36.8 41.5 2000 0.6 10 10.6 16.9 1000 0.6 10 15.0 24.0 500 0.7 10 18.2 40.0 500 1 10 9.4 16.4 500 1 20 8.9 3.1 Raboté 24h avant l’encollage 1500 0.7 10 58.2 64.7 750 0.7 10 30.0 40.4 750 1 20 15.9 9.6

A travers ce tableau on remarque que l’étape de rabotage avant l’encollage est primordiale pour

l’obtention d’un collage suffisamment résistant pour être utilisé en structure. De plus, en ayant

diminué les pressions, des résultats de délamination sont concluants. Enfin, il s’avère que

l’application de grammage élevé n’est pas bénéfique pour l’obtention d’un joint de colle résistant

aux délaminations. Cette observation, confirmée par des spécialistes du collage, a permis de

réorienter les paramètres de collage testés avec la résorcine.

79

Ainsi, avec ces recommandations prises, la quatrième campagne de collage menée est la campagne

de référence de ce projet. Elle a permis de tester la capacité de collage des trois essences guyanaises

(le Q. rosea, le P. venosa et le D. guianensis) suivant 2 appareillages et en climat ambiant. En

utilisant une RPF en encollage double face suivant les paramètres donnés par le tableau 8, 54

poutres de 700 mm de long ont été débitées. 270 échantillons en délamination et 216 en cisaillement

par essence ont été ainsi testés. Lors de cette campagne, un bois témoin (le Larix decidua) a été

encollé suivant 15 conditions de collage, 150 échantillons de délamination, ont été testés. Ces

collages réalisés sur le bois témoin montrent bien que l’utilisation de bois tropicaux pour le collage

structural est plus contraignante qu’avec des résineux. En effet, le test de délamination est plus

sévère sur ces bois (densité plus forte, retraits transverses plus forts, forces d’arrachement plus

élevées…) et l’obtention d’un collage résistant plus technique. Etant donné la variabilité des

résultats obtenus, une mesure de l’épaisseur des joints de colle a été réalisée sur 324 échantillons et

une analyse par éléments finis du bâti de serrage a permis de montrer une répartition non homogène

de la pression entre serrages (cf. § 3.2).

Cette simulation de toute la presse a permis d’améliorer le système de serrage. Les martyrs en T.

serratifolia ont été remplacés par des martyrs en acier de type HEA 120 afin de répartir de façon

plus homogène la pression au niveau des interfaces de collage. Du fait que le climat tropical soit

plus sévère qu’en France hexagonale (température et humidité plus élevées) cette cinquième

campagne de collage, menée sur les trois essences guyanaises, s’est focalisée sur le TAF (20, 40 et

60 minutes) en fixant les deux autres paramètres de collage (grammage = 450 g/m² et pression = 1

MPa). Malheureusement, lors des collages réalisés, cet adhésif présentait des signes de détérioration

(résine anormalement visqueuse, difficulté d’encollage…) indiquant qu’il était en fin de vie. Il a

donc été nécessaire de commander une nouvelle colle de type RPF afin de continuer l’étude.

Lors de cette campagne de validation, l’approvisionnement en adhésif s’est fait par un autre

fabricant, spécialiste en résine du type RPF. En fonction des résultats des précédentes campagnes,

les conditions de collages testées ont été fixées en fonction de chaque essence (cf. § 3.3.3 tableau

18). En plus des deux poutres encollées en double face, deux poutres par essences ont été encollées

en simple face en vue d’une validation pour un emploi industriel. Testées suivant 20 échantillons en

délamination et 10 en cisaillement par essence, cette campagne a consolidé le classement de

80

l’aptitude au collage entre ces trois essences. Par ailleurs, l’influence de l’épaisseur des lames sur

les délaminations a été testée pour le P. venosa (16, 22 et 28 mm) et le D. guianensis (16, 22, 28 et

34 mm). Ainsi 40 échantillons par épaisseur et par essence ont subi le test de délamination, amenant

des éléments de comparaison pour l’industriel. Enfin, suite à la validation des conditions de collage

pour le D. guiannesis, des collages supplémentaires ont été menés en climat ambiant par un

encollage simple face a permis d’établir la répétabilité des résultats de délamination. Notons que

pour chaque poutre collée dans cette campagne, 4 échantillons de cisaillement ont été réalisés mais

pas testés par faute de temps.

Le tableau 15 récapitule tous les paramètres testés lors des campagnes de collage réalisées pour

cette étude.

Tableau 15: Récapitulatif des paramètres utilisés pour les différentes campagnes de collage par lamellation

Colle MUF RPF Ambiance de collage Contrôlée (T= 25°C et H%= 65%) Contrôlée (T= 25°C et H%= 65%) Ambiante (Tmoy= 30°C et Hmoy%= 85%)

Essence Q. rosea Q. rosea P. venosa D. guianensis L. decidua

Grammage

(g/m²) ^{250 500 750 1000 250 300 450 750 1500 2000 2500}

TAF (min) 5 10 5 10 20 40 60

Pression

(MPa) ^{1.2 1.6 0.4 0.6 0.7 1 1.6 1.8}

Martyrs Acier Acier T. serratifolia

Etat de

surface ^{Raboté 24h avant Raboté 24h avant Raboté plus de 24h avant}

Appareillage Homogène Hétérogène Homogène Hétérogène

Encollage Double face Simple face Double face

Epaisseur

(mm) ^{28 16 22 28 34}

Enfin une septième campagne d’essais a été réalisée sur le collage par aboutage. Les trois essences

guyanaises ont donc été aboutées à l’industrie moins de 10 h avant leur encollage par RPF. Ainsi,

80 éprouvettes aboutées (de dimensions 30×40×600 mm³) ont été réalisées à l’aide de la presse

MTS du laboratoire. Cependant, les efforts de compression nécessaires à un emboitement correct

des entures ont fait que, les éprouvettes obtenues n’étaient pas exploitables (désaxement des deux

pièces aboutées, jeu important dans l’emboitement ou fissuration des éprouvettes). De plus, suite à

un désagrément sur la presse, un nouveau dispositif de serrage a été mis en place en utilisant un cric

et la presse manuelle à vis et des martyrs en T. serratifolia. Ceux-ci ont été préférés aux martyrs en

acier afin d’augmenter le frottement entre les martyrs et l’éprouvette, ceci afin d’éviter tout

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déplacement des pièces lors du serrage nécessaire à l’aboutage. Malheureusement, les entures

n’étaient que partiellement emboitées. Un nouveau dispositif de serrage a donc été mis en place sur

un bâti de flexion 4 point de laboratoire (cf. § 3.4.1). Ainsi 30 éprouvettes aboutées, par essence,

ont subi le test de flexion préconisé par les normes européennes, dont 15 à chant et 15 à plat. Dans

un souci de comparaison, 10 échantillons de 30×40×600 mm³ ont été réalisés en bois massif et

testés suivant les deux modes (à chant et à plat). Même si le collage de cet assemblage est correct, la

géométrie standard des entures n’est pas adaptée aux bois denses, moins compressibles. Pour

réaliser un emboitement correct (pas de jeu avec un niveau de contrainte acceptable), il faut exercer

des efforts tels que cela favorise la fissuration en fond de ces entailles.

Dans le document Étude de faisabilité de lamellé-collé endémique en Guyane française (Page 75-81)