Essais en flexion

Les analyses de variance réalisées sur les MOR (tableau 3.4) et sur les MOE en flexion (tableau 3.5) indiquent un effet significatif du facteur concentration en bois et du facteur concentration en agent liant, de même que l’effet de leur interaction sur les propriétés en flexion des éprouvettes. Les statistiques présentées (F Calculé) indiquent également que la concentration en liant influence davantage le MOR alors que le MOE serait influencé plus également par les deux facteurs.

Le test Duncan effectué sur les résultats du MOR en flexion (tableau 3.6) ne montre, dans plusieurs cas, aucune différence significative des propriétés en flexion entre une concentration en agent liant de 2% et de 4%. Ainsi, pour cinq classes de concentration en bois, les statistiques du MOR indiquent l’atteinte d’un niveau de saturation du mélange bois-plastique à une concentration aussi faible que 2% d’Epolene G-3015.

Le test Duncan effectué sur les résultats du MOE en flexion (tableau 3.6) ne montre aucune différence significative entre une concentration en agent liant de 2% et de 4%. De plus, la présence du liant ne montre aucun effet bénéfique du MOE pour des concentrations en bois inférieures à la classe de 50%.

Les figures 3.3 (MOR flexion) et 3.4 (MOE flexion) illustrent l’interaction des facteurs concentration en bois et en agent liant sur les propriétés mécaniques des composites. Globalement, l’ajout de liant améliore grandement les propriétés des composites bois- plastique notamment pour ceux à fort contenu en bois.

Tableau 3.4 MOR en flexion : ANOVA de l’effet de la concentration en bois et en agent liant.

(a) ** Différence très significative (a <Q01 ) Source de variation Somme

des carrés Degré de liberté Moyenne des carrés F calculé Pr>F Résultats (a) Traitements 9225,32 26 354,82 66,69 <0,0001 ★★

Facteur A: agent liant 7801,20 2 3900,60 733,13 <0,0001

Facteur B: bois 464,65 8 58,08 10,92 <0,0001 ★★

Interaction AB 1091,41 16 68,21 12,82 <0,0001

Erreurs 707,62 133 5,32

Total 9932,94 159

Tableau 3.5 MOE en flexion : ANOVA de l’effet de la concentration en bois et en agent liant.

(a) ** Différence très significative (a <0,01 )

Source de variation Somme

des carrés Degré de liberté Moyenne des carrés F calculé Pr>F Résultats (a) Traitements 35,29 26 1,35 31,94 <0,0001 ★★

Facteur A: agent liant 4,77 2 2,38 56,15 <0,0001 *★

Facteur B: bois 26,46 8 3,30 77,86 <0,0001 **

Interaction AB 4,59 16 0,29 6,75 <0,0001 *★

Erreurs 5,65 133 0,04

Tableau 3.6 Propriétés mécaniques en flexion des composites

AGENT LIANT (%) (a) 0 2 4 0 2 4

BOIS/ MOR MOE

POLYMÈRE (MPa) (GPa)

(Ë1

70/30 moyenne (c) 10,3 27,4 34,2 1,96 2,76 3,01

écart-type 3,0 2,4 4,3 0,34 0,29 0,17

(d) c c,d a,b a,b a a

C B A B A A

65/35 moyenne 13,0 33,9 35,3 (e) 1,99 2,87 2,85 (e)

écart-type 1,6 4,4 4,7 0,49 0,25 0,24 b a a a a a B A A B A A 60/40 moyenne 11,6 31,0 31,8 1,90 2,31 2,45 écart-type 0,7 2,6 3,1 0,17 0,23 0,17 b,c b a,b,c a,b b b B A A B A A 55/45 moyenne 11,9 28,5 31,2 1,69 2,16 2,31 écart-type 1,1 1,2 3,5 0,09 0,18 0,21 b,c b,c b,c a,b,c b,c b B A A B A A 50/50 moyenne 13,0 26,6 29,1 1,64 2,01 1,99 écart-type 1,4 1,6 1,4 0,30 0,10 0,38 b c,d,e c,d b,c c c C B A A A A 45/55 moyenne 12,8 24,8 26,4 1,66 1,66 1,73 écart-type 1,6 2,5 2,5 0,14 0,08 0,12 b d.e.f d,e b,c d d B A A A A A 40/60 moyenne 15,8 24,6 26,7 1,56 1,65 1,68 écart-type 1,1 1,7 1,5 0,14 0,06 0,12 a d,e,f d,e c d d C B A A A A 35/65 moyenne 17,0 23,9 25,8 1,50 1,48 1,54 écart-type 0,8 1,9 1,2 0,07 0,12 0,05

a e,f d, e c d,e d,e

C B A A A A 30/70 moyenne 17,2 23,4 24,7 1,47 1,38 1,39 écart-type 1,5 1,4 1,7 0,12 0,09 0,10 a f e c e e B A A A A A (a) : (b) :

Proportion poids: Epolene G-3015 par rapport au Chêne anhydre

Proportion poids: Chêne anhydre versus (Polypropylène + Epolene G-3015) (c): Moyenne de 6 échantillons

(d): TestDuncan (a < 0,05)

Effet concentration bois: lettres minuscules - lire verticalement

Effet concentration agent liant: lettres majuscules - lire horizontalement (e): n=4 échantillons

Figure 3.3 MOR en flexion pour différentes concentrations en bois et en agent liant

Figure 3.4 MOE en flexion pour différentes concentrations en bois et en agent liant

Ainsi, en présence d’agent liant, une augmentation de la concentration en bois contribue fortement à l’augmentation du MOR alors que l’on observe l’effet inverse en absence du liant. Cette interaction des facteurs concentration en bois et en liant sur les propriétés des composites est particulièrement importante dans le cas d’un contenu élevé en bois du composite notamment pour une concentration de 70% où l’on observe une baisse des propriétés mécaniques du produit.

Le MOE en flexion (figure 3.4) amélioré par l’ajout de bois dans le composite, est davantage augmenté en présence d’agent liant notamment dans le cas d’une teneur en matériel ligneux supérieure à la classe de 45%.

Les résultats obtenus (tableau 3.6) montrent qu’en l’absence d’un agent liant, une augmentation de la concentration en bois affecte négativement le MOR en flexion. Ainsi, pour une concentration en bois passant de 30% à 70%, on observe une baisse du MOR de 67% à 10,3 MPa dans le cas des essais en flexion. Les travaux de Stark et Berger (1997a) montraient une réduction du MOR de 17% à 38,1 MPa pour une concentration en bois passant de 30% à 60% comparativement à une baisse relative plus importante de 33% à 11,6 MPa dans la présente étude.

Malgré l’absence d’un agent liant, la concentration en bois avait un effet bénéfique sur le MOE ce dernier étant amélioré de 35% à 1,99 GPa pour une concentration en bois passant de 30% à 65%. Les travaux de Stark et Berger (1997a) montraient une amélioration de 60% à 4,60 GPa du MOE en flexion pour une concentration en bois passant de 30% à 60% comparativement à un gain relatif plus modeste de 29% à 1,90 GPa dans le cas de la présente étude. Ces auteurs utilisaient des particules de bois ayant une taille de 40 mesh (420 microns), un plastique ayant un indice de fluidité (MFI) de 36,5 g/10 min, un procédé d’extrusion pour le mélange du matériel et un procédé de moulage par injection pour la préparation des éprouvettes.

En présence d’un agent liant (Epolene G-3015), une augmentation de la concentration en bois a été bénéfique sur le MOR et le MOE des échantillons soumis aux essais mécaniques réalisés

dans présente étude. Ainsi, l’ajout de 2% d’agent liant dans le composite contenant une concentration en bois de 65% a permis d’augmenter le MOR en flexion de 162% à 33,9 MPa et le MOE de 44% à 2,87 GPa.

Les travaux de Kazayawoko et al. (1997) montraient une augmentation du MOR en flexion de 34% à 72,6 MPa pour une concentration en agent liant de 2% (Epolene G-3002) et une concentration en bois de 30%. Cela est comparable aux résultats obtenus dans la présente étude soit un gain de 36% à 23,4 MPa du MOR. Cependant, comme dans Kazayawoko et al. (1997), l’ajout d’un agent liant sur une faible concentration en bois n’a pas résulté en un effet significatif sur le MOE dans le cas d’une concentration en bois aussi faible que 30%. Ces auteurs utilisaient de la farine de résineux ayant une taille variant entre 45mesh (354 microns) et 60 mesh (250 microns), du plastique dont l’indice de fluidité (MFI) était 10 dg/10 min et un procédé utilisant un mélangeur thermocinétique de même qu’un procédé de moulage par injection pour la fabrication des éprouvettes. Dans cette étude, les auteurs réalisaient un prémélange de l’agent liant et du bois favorisant ainsi une meilleure adhésion entre le bois et le plastique.