Soutenance mémoire
Le matériau bois
Définition
Le bois est un matériau d’ingénierie d’origine naturelle composant d’un ensemble de tissus végétaux, provenant d’une matière vivante : l’arbre, formant la partie principale du tronc, des branches et des racines. Il est hétérogène parce que ses tissus sont composés d’éléments de nature et de formes variées. Cette hétérogénéité se manifeste principalement dans la direction radiale, elle est due à l’alternance des cernes de croissance : bois initial ou bois de printemps et bois final ou bois d’été.
Structure
Le bois est un matériau anisotrope c’est-à-dire il n’a pas les mêmes caractéristiques dans toutes ses directions.
● La direction axiale ou longitudinale correspond à la direction des fibres,
● La direction tangentielle est la direction tangente aux cernes d’accroissement annuels,
● La direction radiale est celle des rayons ligneux, perpendiculaire aux cernes.
Principaux constituants du bois
L’observation macroscopique de la section transversale du tronc de l’arbre permet de distinguer :
● le cambium libéro-ligneux, couche de cellule en constante division cellulaire
● le liber, encore appelé écorce interne, véhicule la sève élaborée du feuillage vers les zones de croissance.
● le rhytidome, appelé écorce externe, très riche en extractibles, assure le système défensif de l’arbre contre les agressions externes.
L’eau dans le bois
L’eau est le liquide qui circule dans le bois. Elle se présente sous plusieurs formes. L’objectif du séchage est de diminuer la quantité d’eau (liquide) jusqu’à une valeur compatible à l’utilisation ultérieure du bois.
Types d’eau
Comme l’on a souligné en haut, l’eau dans le bois a de formes différentes, quatre formes exactement :
● L’eau libre : elle est retenue dans le bois par le mécanisme de condensation capillaire. C’est un mécanisme dû à l’interaction entre la molécule d’un liquide et un corps solide mouillable. Ce type d’eau est maintenu dans les lumens des fibres et éventuellement dans les vaisseaux des feuillus. Ce type d’eau part en premier temps lors d’une opération de séchage. Au moment où il est totalement disparu, on est arrivé au point de saturation des fibres (PSF).
● L’eau liée ou hygroscopique : elle est retenue dans les parois cellulaires. Elle est éliminée après la disparition de l’eau libre c’est-à-dire lorsqu’on est au-dessous du PSF. En ce moment le séchage s’accompagne par le retrait des bois.
● L’eau de constitution : elle fait chimiquement partie du matériau bois et ne disparaît que si le bois est brûlé.
Propriétés hygroscopiques
Le matériau bois est hygroscopique, il est capable de perdre ou de reprendre l’humidité en fonction de l’air ambiant. Il est donc dépendant de son environnement climatique, du lieu où il se trouve. Ceci est toujours vrai quel que soit la nature du bois (brute ou transformée). L’hygroscopie du bois influe sur sa densité, sa résistance mécanique, sa dureté, sa conductivité électrique, phonique, thermique et sur ses dimensions.
Lors du séchage du bois, quand l’eau libre est totalement disparue mais il circule encore de l’eau liée dans le bois, on est arrivé au point de saturation des fibres ou PSF. En ce moment, le bois se trouve dans le domaine hygroscopique et commence à se rétrécir.
SECHAGE DU BOIS
Intérêts du séchage du bois
Le bois fraîchement abattu présente un taux d’humidité assez élevé. Ceci implique des problèmes tout d’abord au niveau du transport de l’endroit de coupe jusqu’au lieu de transformation surtout dans le cas de l’exportation. De plus, un bois humide est difficile à mettre en œuvre. Aussi, les produits fabriqués à partir des bois secs sont de bonnes qualités comparées aux autres. C’est pourquoi le séchage demeure nécessaire à cause de la nature hygroscopique du bois. En effet, pour assurer sa stabilité dimensionnelle, il faut le sécher jusqu’à ce qu’il atteigne la teneur en humidité d’équilibre de l’usage choisi. De plus, le séchage prépare mieux le bois aux traitements de préservation et de finition et améliore ses propriétés mécaniques (à l’exception de la résistance à la rupture en flexion dynamique) ainsi que sa résistance aux agents de dégradation biologique. Il est également une nécessité économique car il répond à des exigences de plus en plus sévères des consommateurs, il contribue à augmenter la valeur ajoutée du produit et ouvre la porte sur les marchés internationaux. Selon une étude récente, l’opération de séchage consomme 66% de l’énergie nécessaire à la transformation du bois de sciage (Anonyme, 2010). Les raisons pour sécher le bois sont nombreuses et importantes, en voici quelques-unes pour le bois de sciage:
✔ Réduire la charge d’humidité dans les nouveaux bâtiments
✔ Améliorer la stabilité dimensionnelle du matériau à l’usage
✔ Augmenter la résistance mécanique du matériau
✔ Améliorer les aptitudes à la finition comme le collage .
Les tables de séchage des bois
Ces tables indiquent la classification des températures de référence à choisir pour une opération de séchage. Chaque type de bois devrait être soumis, lors d’une opération de séchage, à des conditions qui lui sont compatibles. Il est donc nécessaire de définir préalablement les conditions de séchage auxquelles il devrait se soumettre.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE A : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
PREMIER CHAPITRE : GENERALITESSUR LE BOIS
I.1 Le matériau bois
I.1.1 Définition
I.1.2 Structure
I.1.3 Principaux constituants du bois
I.2 L’eau dans le bois
I.2.1 Types d’eau
I.2.2 Taux d’humidité
I.2.3 Propriétés hygroscopiques
I.3 Propriétés physiques des bois
I.3.1 Rétractibilité
I.3.2 Porosité
I.3.3 Masse volumique
I.3.4 Perméabilité
I.3.5 Propriétés thermiques
I.3.6 Propriétés mécaniques des bois
a. Contrainte de rupture
b. Le module d’élasticité longitudinal « E »
I.4 L’essence du bois
I.4.1 Feuillus
I.4.2 Résineux
DEUXIEME CHAPITRE : SECHAGE DU BOIS
II.1 Intérêts du séchage du bois
II.2 Les tables de séchage des bois
II.3 Les différents transferts durant le séchage
II.4 Mouvement de l’eau dans le bois pendant le séchage
TROISIEME CHAPITRE : MODES ET TECHNOLOGIES DE SECHAGE DU BOIS
III.1 Différents pratiques de séchage
III.1.1 Le séchage naturel
a. Procédé
b. Avantages et Inconvénients
III.1.2 Le séchage artificiel
a. Principe
b. Types
c. Avantages et Inconvénients
d. Défauts dus au séchage artificiel
e. Phases du séchage
f. Allures de séchage
III.2 La technique du séchage sous vide
III.2.1 C’est quoi « le vide » ?
a. Le vide : question de densité
b. Le vide : question de pression
III.2.2 Le degré du vide
III.2.3 Comment obtenir du vide
a) Définition des ventilateurs
b) Classification des ventilateurs
c) Principaux types de ventilateurs
d) Différentes possibilités d’entraînement des ventilateurs
e) Caractéristiques aérauliques
f) Puissance et rendements des ventilateurs
PARTIE B : MATERIELS ET METHODES
QUATRIEME CHAPITRE : DESCRIPTION DU TYPE DE SECHOIR CHOISI
I.1 Pourquoi choisir le séchage sous vide
I.2 Description du fonctionnement d’un séchoir sous vide
I.2.1 Fonctionnement d’un séchoir sous vide continu (SVC)
a. Séchage sous vide continu à plaques
b. Séchage sous vide continu à vapeur surchauffée
I.2.2 Fonctionnement d’un séchoir sous vide discontinu(SVD)
I. 3 Modélisation du séchage sous vide discontinu
I.4 Description de la modélisation à l’échelle du séchoir
I.4.1 Hypothèses
I.4.2 La phase convective
a. Bilan des échanges
b. Equations de conservation
I.4.3 La phase du vide
a. Bilan des échanges
b. Equations des conservations
I.4.4 Conditions aux limites
CINQUIEME CHAPITRE : MODELISATION A L’ECHELLE DU SECHOIR
CONCLUSION GENERALE
