Distribution granulométrique et dimensions des particules de kénaf/cotonnier 93

93

phénomènes exothermiques, sous forme d’un pic à 180 °C dans le cas de la tige de cotonnier, et d’un pic étalé autour de 190°C dans le cas de la tige de kénaf. Ces pics pourraient traduire, dans cette gamme de température, une dégradation de composés de faibles poids moléculaires, comme les sucres (Mellons et al, 2002), présents en faibles proportions dans le kénaf et le cotonnier, et qui ne conduisent pas à une perte de masse significative.

Toutefois, les modifications survenues dans la structure du matériel fibreux au cours de la première phase de la pyrolyse (20 à 250 °C) sont relativement faibles et ne devront pas poser des problèmes majeurs dans les processus de transformation non alimentaire de ces fibres par la chaleur. En effet, il a été démontré que l’augmentation de la teneur en eau du matériel végétal élève le seuil de température de destruction des composants du végétal (Rouilly et al., 2001). De plus, dans des limites bien déterminées, l’augmentation de l’humidité du matériel végétal permet à l’eau de jouer un rôle plastifiant dans les mécanismes de transformation thermomécanique de ces matériaux avec une réorganisation des chaînes (Gidley et al., 1993, Rouilly et al., 2001).

De l’étude de la pyrolyse, nous retenons que les tiges de kénaf et du cotonnier peuvent être soumises sans risque de destruction majeure à une température de 250°C. De plus, l’analyse en calorimétrie différentielle des tiges indique que la température de thermopressage de 180°C - 190°C convient bien aux aptitudes de transformation structurale des deux tiges en vue de l’élaboration des panneaux composites.

1.3.1.5. Distribution granulométrique et dimensions des particules de kénaf/cotonnier

L’analyse de la distribution granulométrique des particules en pourcentage de masse totale obtenue par tamisage (figure 32 et figure 33) permet, dans un premier temps, de classer les particules en trois catégories, en vue de la fabrication de panneaux :

- Pg : les particules de plus grande taille, correspondant au refus du tamis de 1,6 mm, représentent respectivement 17 et 14,5 % de la masse totale de particules de tige entière de cotonnier et de tige de kénaf.

---

94

tamis de maille 1,6 mm et au refus du tamis de maille 0,25 mm, correspondant à 65 % pour les tiges de cotonnier et 70 % pour les tiges de kénaf, de la masse totale du broyat.

- Pf : les plus fines particules, correspondant au passant du tamis de maille 0,25 mm, représentent le reste du complément à 100 %, soit 18 % pour les tiges de cotonnier et 15,5 % pour les tiges de kénaf.

Figure 32. Distribution granulométrique des particules de kénaf/cotonnier utilisées

Les courbes traduisant l’évolution du pourcentage cumulé de masse de particules en fonction de la taille de maille des tamis (figure 33) semblent confirmer ces observations : si l’augmentation du pourcentage cumulé de refus aux tamis semble linéaire jusqu’à 0,8 à 1mm de maille, la pente change nettement à partir de ces valeurs. La plus faible proportion de particules obtenues au passant du tamis de maille 0,8 mm et au refus du tamis de maille 0,5mm, pourrait alors indiquer la moins grande probabilité d’obtenir des particules de dimensions régulières, aussi longue que large, dans cette zone de taille.

0 10 20 30 40 50 60 70 x≥1,60 1,6>x>0,25 x≤0,25 M asse to tale (% )

Taille des fibres et particules (mm)

Tige de cotonnier Tige de kénaf

---

95 Figure 33. Courbe granulométrique des particules de kénaf/cotonnier suivant la taille de la maille du tamis

Cette courbe montre que les particules de Kénaf /cotonnier ont une granulométrie s’étalant de 0.08mm à 4mm. Elle confirme l’analyse de la distribution granulométrique des particules en pourcentage de masse totale obtenue par tamisage vue précédemment à la (figure 32) et permet d’identifier les trois catégories de particules vues ci-dessus. Par ailleurs, le facteur de forme L/D est compris entre 2,5 et 6. Ce paramètre est très important dans le processus de fabrication des panneaux. Il agit de l’agencement des particules lors de la formation du matelas et de la répartition de la colle à la surface des particules lors des mélanges. Il détermine le procédé de fabrication et les propriétés mécaniques qui en seront issus (Sanadsi et al. 1995 ; Oksman et Clemons, 1998 ; Stark et Sanadi, 2000). Dans notre travail, l’hétérogénéité du broyat apparaît comme un élément qui favorise la cohésion interne et la résistance à la rupture.

L’observation au microscope des trois catégories de tailles de particules (figures 34 à 35*) montre cependant que le phénomène de classification est plus complexe, d’autant plus qu’il y a interférence avec la nature des particules selon leur origine (bois ou écorce de la tige). En effet, le broyage de la tige entière de cotonnier fait apparaître deux classes de particules dont les caractéristiques dimensionnelles sont très différentes.

---

96

Figure 34. Dimensions des particules de grosse taille (a) : tiges de kénaf (b) : tiges de cotonnier (grossissement : x 7.5)

Figure 35. Dimensions des particules de taille moyenne (a) : tiges de kénaf (b) : tiges de cotonnier (grossissement : x 10)

Figure 35*. Dimensions des particules de taille moyenne (a) : tiges de kénaf (b) : tiges de cotonnier (grossissement : x 10)

On observe en plus des particules, la présence des fibres longues, moyennes et petites. Ce sont tous ces agrégats qui seront qualifiés de particules de kénaf/cotonnier dans la suite de ce travail. Les tableaux 12 et 13 résument les caractéristiques des particules.

---

97 Tableau 12 : Dimensions moyennes des particules et fibres dans les coupes granulométriques de broyat de tige de cotonnier

Catégorie (Coupe granulométrique) Classe (forme de particules) Longueur (μm) Diamètre (μm) Facteur de forme (L/D) Grande Pg > 1,6 mm Grosses Particules ^{4 072 – 8 643 1904 – 2977 2,59 – 4,54} Moyenne 1,6mm >Pm > 0,25 Particules Moyennes ^{1 500 – 5 344 626 – 1436 3,16 – 5,48} Fine Pf < 0,25 Fines Particules ^{677 – 2 236 84 – 538 4,80 – 5,21}

Grande Pg > 1,6 mm Fibres Longues 12627 – 18877 57,69 – 219 39 – 152 Moyenne 1,6mm > Pm > 0,25 Fibres Moyennes 6 708 – 8 964 50 – 176 46 – 89

Fine Pf < 0,25 Fibres Courtes 2 042 – 2 133 50 – 119 30 – 36

Coques de cotonnier Coques Linter de fibre Coque (Particules) Linter de fibre 605 - 2450 2070 85 – 549 18 4,46 – 7,12 112,93

Tableau 13 : Dimensions moyennes des particules et fibres dans les coupes granulométriques de broyat de tige de kénaf

Catégorie (Coupe granulométrique) Classe (forme de particules) Longueur (μm) Diamètre (μm) Facteur de forme (L/D) Grande Pg > 1,6 mm Grosses Particules 1362 – 6987 1904 – 2977 3,38 – 4,82 Moyenne 1,6mm >Pm > 0,25 Particules Moyennes 1 000 – 5 333 398 – 1548 4,51 – 6,03

Fine Pf < 0,25 Fines Particules 448 – 699 122 – 403 2,67 – 3,67

Grande Pg > 1,6 mm Fibres Longues – – –

Moyenne 1,6mm > Pm > 0,25 Fibres Moyennes – – –

Fine Pf < 0,25 Fibres Courtes 1 110 – 1 672 49 – 67 11,68 – 13,54

1.4. Caractéristiques mécaniques

Les produits ont été caractérisés selon leurs propriétés mécaniques au regard des applications attendues et dans l’esprit de la démarche produit/procédé/matériau. C’est dans cet esprit que les essais de flexion, de traction, d’impact et de torsion sont utilisés pour déterminer les propriétés phénoménologiques du matériau en vue dans un premier temps de qualifier notre produit. Les essais de flexion ont permis de mesurer les caractéristiques telles que le module d’Young, les contraintes et les déformations en flexion. L’essai d’impact au choc IZOD a permis de déterminer la résilience des matériaux. Enfin les essais de traction et de torsion ont permis de déterminer

---

98

respectivement les caractéristiques telles le module de traction, la résistance maximale avant rupture, l’allongement pour cent après rupture et le module de Coulomb pour la torsion.