Contrôle des fissures des placages des bois Algériens
BENBRAHIM Zouheyr
Génie des Matériaux- Faculté des sciences de l’ingénieur Université M’hamed Bouguara Boumerdes - UMBB
Boumerdes, Algérie zouheyrb@yahoo.fr
ZERIZER Abdellatif
Génie des Matériaux- Faculté des sciences de l’ingénieur Université M’hamed Bouguara Boumerdes - UMBB
Boumerdes, Algérie zerizer_ab@yahoo.fr Résumé—En Algérie, une partie non négligeable du bois utilisé
actuellement dans l’industrie provient de l’importation. Ce fait est regrettable car l’Algérie pourrait couvrir une partie de ses besoins et ce notamment grâce à de fortes ressources en chênes Zéen et Afarès disponibles en Kabylie. Ceci aurait l’avantage d’utiliser et de gérer une ressource alors laissée à l’abandon.
Le but de ce travail, d’étudier l’influence de la température d’étuvage sur les efforts de coup et sur la qualité de placage leur de déroulage pour la fabrication de contreplaqué et LVL.
Des expériences ont été réalisés sur la microdérouleuse pour déterminer l’évolution des efforts de déroulage en fonction du la température du bois. Et aussi, des essais sur le SMOF (Système de Mesure de l'Ouverture des fissures) effectués, afin de mesurer la profondeur et la fréquence des fissures par rapport à l’augmentation de la température.
Mot clés—Chêne zéen,Chêne Aferés, étuvage, efforts de coupe, fissures, fréquence.
Introduction
Le bois des chênes méditerranéens algérien n’est pas très connu pour l’industriels de bois, et il a de mauvaise réputation à cause de faible diamètre des grumes est donc l’un des freins importants à la valorisation de bois somme touts abondants.
Malgré que Le chênezéen (Quercus canariensis) occupe 65 000 ha en Algérie [1]. En vue macroscopique, le bois de chêne Algérien présente de gros rayons ligneux multisériés et de petits rayons unisériés, à l’origine d’une belle maillure du bois lorsqu’il est débité en quartiers. Les fibres sont très nombreuses dans le bois final, irrégulièrement réparties et à trajet rectiligne oblique [2]. La densité des deux essences est très semblable, elle est de 840 Kg/m3 pour le chêne Zéen et 820 Kg/m3.
Et pour une meilleur valorisation de ces bois, il est recommandé de transformé ces petits bois ronds par déroulage. Dont cette technique permet de pourvoir les industries de seconde transformation en placages multifonctions, mécaniquement résistants et de forte valeur esthétique [3]. Et parmi le paramètre le plus important pour un meilleur déroulage de chêne c’est l’étuvage. Le rôle premier de l’étuvage est de diminuer les efforts de coupe et un placage
peu fissuré. En industrie, généralement l’étuvage ce fait par immersion des grumes entières dans les bassins d'eau chaude ou par la vapeur d’eau dans des cuves. Ces méthodes traditionnelles utilisent principalement l'eau comme fluide de transfert de chaleur dans le bois massif .
Le présent article propose une étude sur l’évaluation de la qualité de placage en fonction de la température d’étuvage. Et pour cela, le SMOF (Système de Mesure d'ouverture des fissures) est l’instrument pour mesurer les profondeurs et les intervalles des fissures.
Cette étude a été menée sur deux espèces feuillus : Le chênezéen (Quercus canariensis) et chêne afarés (Quercus castaniifolia).
MATERIELS ET METHODES Mesure de la propagation des fentes à cœur
Dans un premier temps, l’étude de la propagation des fentes lors de l’étuvage est très importante. En effet, ce phénomène du à la libération des contraintes de croissance dumatériau peut être à l’origine de l’éclatement des billons. Ceci est très dommageable pour lesoutils de coupe mais entraine surtout une perte de matière et de productivité (arrêt de lamachine).
D’après [4], lorsque le bois vert est chauffé pour la première fois, il tend généralement à se dilater dans la direction radiale.
Cette déformation est en grand partie irréversible et se superpose à la déformation thermique proprement dite qu’elle domine largement au moins dans la direction tangentielle.
On cherche donc d’une température de compromis, pour réduire tout les risques de la fragilisation du billon. Ces essais ont été effectués sur six disques de 20 mm d’épaisseur de chaque espèce (les disques prélevés de la forêt d’Adakar, Algérie). Avant les essais, ces disques ont été conservés à l’état vert, immergés dans de l’eau à une température ambiante de 20 °C.
Avant de commencer les essais d’étuvages, on a mesuré sur chaque disque les longueurs des fentes initiales
d’abattage. Ensuite, on a immergé chaque disque dans un bain d’eau thermostaté et on suit les étapes :
▪ Mise en chauffe à 30 °C.
▪ Maintien de cette température pendant 30 min.
▪ Mesure des nouvelles longueurs des fentes à cœur.
▪ Mise en chauffe à 40 °C puis nouvelle immersion des disques.
▪ Maintien de cette température pendant 30 min.
▪ Mesure des nouvelles longueurs des fentes à cœur, et ce jusqu’à une température finale de 90 °C.
Mesure de la fissuration
En cours de déroulage le bois subit des sollicitations complexes de cisaillement, compression, traction, dans les deux directions transversales. Une fissure apparaît quand, sous l’effet des contraintes de traction, le facteur d’intensité de contraintes en mode I dépasse un seuil critique. Cette valeur dépend de la structure du matériau et donc de l’essence. La rupture instantanée se propage dans le sens de la coupe puis très vite après la libération des contraintes de traction se propagent plus lentement, en s’orientant vers la face supérieure du placage, sous l’action combinée des contraintes de traction et de cisaillement induites par la flexion du copeau.
Celui-ci peut ensuite fléchir autour de la charnière ainsi formée et la fissure termine sa propagation dans le sens radial sous l’effet de contraintes de traction tangentielles.
Et pour la mesure de ces fissures, nous avons utilisés le SMOF qu’il est un dispositif permettant la mesure de la profondeur et de la fréquence des fissures [5]. Le principe consiste à passer le placage fissuré sous un capteur LVDT, ensuite le placage passe entre une poulie pour visualiser les fissures. Juste derrière la poulie se trouve une caméra qui vient prendre régulièrement des photos d’une ligne verticale.
La prise de photo est asservie à l’avancée du placage et permet donc de prendre au fur et à mesure l’ensemble du placage (figure 1).
Les informations données par le SMOF sont les intervalles entre deux fissures CIni (1), et la profondeur de la fissure CDi pour chaque fissure i pour l’épaisseur de placage ei (2).
CIni (mm)= xi+1 – xi (1) CDi(%) = (di/ei)× 100 (2)
FIGURE 1 : Image d’un placage vu au SMOF
RÉSULTATS ET DISCUSSION
Mesure de la propagation de la fente de recouvrance hygrothermique
Les courbes ci-dessous représentent l’évolution de la longueur des fentes à cœur des disques en fonction de la température d’étuvage. On observe la première forte augmentation des fentes à cœur vers 50°C. On remarque également un ralentissement de la propagation notable aux alentours de 70°C pour le chêne Zéen et de 80°C pour le chêne Afarès (figure 2).
Cette information sera à prendre en compte après analyse de l’influence de la température sur les efforts de coupe et sur la qualité de surface de placages.
FIGURE 2 : Evolution de la taille des fissures lors de l’étuvage
Mesure de la fissuration
Le SMOF nous a fournit des données intéressants sur les intervalles entre les deux fissures (CIni ) et les profondeurs des fissures (CDi), des placages issus de microdéroulage des disques avec l’influence de température. Les figures 3 et 4 présentent les distributions sous forme d’histogramme des intervalles entre deux fissures, respectivement pour chêne
Fissure i Fissure i+1
Longueur de placage
X+1 X
di
Zéen et chêne Afarése. Et les figures 5 et 6 représentent les distributions sous forme d’histogramme des profondeurs des fissures pour chêne Zéen et Afarése.
FIGURE 3 : Diagrammes de la distribution les intervalles des fissures en fonction de la température d’étuvage de chêne
Zéen
FIGURE 4 : Diagrammes de la distribution les intervalles des fissures en fonction de la température d’étuvage de chêne
Afarés
FIGURE 5 : Diagrammes de la distribution de la profondeur des fissures en fonction de la température d’étuvage de chêne
Zéen
FIGURE 6 : Diagrammes de la distribution de la profondeur des fissures en fonction de la température d’étuvage de chêne Afares
Pour chaque température d’étuvage, ils représentent le pourcentage de CIni et CDi et en trouve le pourcentage le plus élevés des valeurs les plus fréquentes (figure 7 et 8).
Pour les deux espèces, on remarque qu’ils ont même comportement, les profondeurs se diminuer chaque fois la température augmente. Et ce qui concerne l’intervalle entre les deux fissures, chaque fois la température augmente, plus l’intervalle se diminue et devient serré.
FIGURE 7 : L’influence de la température d’étuvage sur la valeur la plus fréquente de l’intervalle des deux fissures
FIGURE 8 : L’influence de la température d’étuvage sur la valeur la plus fréquente de profondeur de la fissure
CONCLUSION
Pour les deux espèces, il est difficile de définir la température de chauffage optimale basée sur les résultats qui ont été obtenus. Cependant, la diminution des efforts de coupe en fonction de la température est faible avant la température 65°C. La diminution des efforts est très visible à partir de 65°C. L’étuvage à 80°C semble tout de même être le plus avantageux. L’étuvage de chêne, produit de placages moins fissuré et moins profonde par rapport à faible température qui donne des placages avec des fissures plus profond.
Cette étude démontre l’efficacité et le rendement du dispositif SMOF pour détection des fissures des placages. Le SMOF, est capable de nous fournir beaucoup des informations (nombre, l’intervalle entre deux fissures, profondeur des fissures) [6].
Les résultats obtenus par le SMOF, prouvent qu’il est un outil essentiel de contrôle non destructif pour les fabricants de LVL et contreplaqués pour contrôler la qualité de placage.
REFERENCES
[1] Messaoudène M,Tafer M,Loukkas A, Marchal R (2008)Propriétés physiques du boisde chêne zéen de la forêt des Aït Ghobri (Algérie). Bois et forêts des tropiques, 2008, N° 298 (4) : 37-48
[2] Gril J., Thibaut B., Berrada E., Martin G., 1993. Recouvrance Hygrothermiquedu Bois Vert. I’influence dela température. Cas du jujubier (ziziphus lotus l. lam.). Ann. sci. for., 50 (1) : 57-70.
[3] Thibaut B (1988) Le processus de coupe du bois par déroulage, PhD thesis, Institut Polytechnique de Lorraine
[4] Marchal R, Gaudilliere C, Collet R (2004) Technical feasibility of an embedded wood heating device on the slicer or thepeeling lathe. 1st International Symposium Veneer Processing and Products Proceedings, 29-44
[5] Marchal R, Jullien D, Mothe F, Thibaut B (1993) Mechanical aspects of heating wood in rotary veneer cutting. Proceeding of 11th International Wood Machining Seminar, Honne, Norway, 257–278
[6] Dupleix A, Ould Ahmedou SA, Bleron L, Rossi F, Hughes M (2012) Modelling the heating of green wood by radiant energy during peeling. Holzforschung, accepted April 5th 2012.
