LES RESINES OU COLLES UTILISES EN MATERIAUX

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Structure de bois 

Le bois possède une structure complexe et variable en fonction des essences.
Tout d‟abord, on observe une différence nette entre l‟écorce et le bois lui-même. Celui-ci est constitué par l‟aubier, partie périphérique du tronc située sous l‟écorce où circulent la sève, et le bois de cœur ou duramen.
Le bois massif se présente comme un matériau poreux, anisotrope et comportant des irrégularités de structure. Le tronc s‟accroit, en diamètre, en formant de nouvelles couches ou cernes qui correspondent à une croissance d‟un an. L‟évolution du bois se fait selon trois directions : longitudinale (fil du bois), tangentielle et perpendiculaire aux cernes.
Comme tout matériau vivant, le bois est constitué de cellules, qui meurent lorsqu‟elles sont rejetées vers l‟intérieur du tronc lors de sa croissance. Elles peuvent alors absorber de l‟eau ou se remplir d‟air.
Outre l‟eau de constitution, de l‟eau dite libre est également présente, car le bois est hygroscopique. Il absorbe ou restitue de l‟eau suivant la température et l‟humidité de l‟air ambiant. Un bois dit humide peut contenir en poids jusqu‟à 50% d‟eau, un bois dit sec ne dépassera pas 12 % d’eau.

Propriétés et caractéristiques des bois

Composition élémentaire 

La composition chimique élémentaire du bois est variable suivant les espèces. A l‟état anhydre le bois est composé d’environ :
. 50 % de carbone,
. 42 % d’oxygène,
. 6 % d’hydrogène,
. 1 % d’azot et 1 % de minéraux (principalement Ca, K, Na, Mg, Fe, Mn).
On trouve également, dans cette proportion minérale, du soufre, du chlore, du silicium, du phosphore, et d’autres éléments à l‟état de trace.

Composition moléculaire 

Le bois est constitué principalement de matières organiques (cellulose et lignine) et d’un faible pourcentage (de 1 à 1,5 %) d’éléments minéraux. Il contient également une part d’humidité variable.
. Cellulose (environ 50 %)
. Lignine (20 à 30 %)
. Hémicellulose (15 à 25 %)
Autres substances organiques : polysaccharides, pentosanes, hexosanes, résines, tannins, colorants, cires, alcaloïdes, etc.

Caractéristiques physiques des bois

Les caractéristiques physiques de bois jouent un rôle important dans les matériaux de construction et des briquettes combustibles.
Quatre principales caractéristiques physiques étroitement liées nous intéressent pour l‟étude de la valorisation de sciures de bois à savoir la densité, l‟humidité, le coefficient de dilatation et la durée de vie de bois.
Toute variation d‟humidité entraîne des variations de dimensions et de densité.

La densité

La densité du bois varie en fonction de la teneur en eau.
Pour mesurer cette densité, il faut peser soigneusement un échantillon de volume connu et en établir le rapport.
La densité d‟un bois est le rapport de la masse au volume mesuré au même état d‟humidité par rapport à la référence. On prend l‟eau comme référence pour tout le cas d‟un solide ou d‟un liquide, qui a une masse volumique égale à 1kg/ dm3 ou 1g/cm3
Où MH : la masse de l‟échantillon en g
VH : le volume de l‟échantillon en cm3
ME :la masse de référence : l‟eau
VE : le volume de référence : l‟eau
Quelques densités :
Sapin : 0,4≤d ≤ 0,5
Pin divers : 0,5≤d ≤ 0,8
Bois fruitiers : 0,7≤d ≤ 0,8
Mimosa : 0,7≤d ≤ 0,8
Palissandre divers (Brésil, Inde, Madagascar) : d >1.
La densité réelle de la matière ligneuse constitutive des parois cellulaires du bois est sensiblement constante pour toutes les essences et égale à 1,530 environ.

L’humidité du bois

Au moment de l‟abattage, la teneur en eau dans le bois est de 40% en moyenne.
Cette teneur varie suivant le temps. Aussitôt après l‟abattage, le bois perd progressivement la quantité d‟eau qu‟il contient. On distingue l‟eau libre ou intracellulaire qui remplit les vaisseaux et les vides cellulaires ; l‟eau de constitution de la cellulose et de la lignine qui entre dans la composition des membranes et l‟eau de saturation ou eau d‟imprégnation qui est l‟eau retenue par les parois des cellules. Cette dernière influe directement sur les propriétés des bois.
La teneur en eau ou l‟humidité du bois sec se détermine suivant les prescriptions de la norme AFNOR B 51- 004.

Coefficient de dilatation

Presque tout le corps, sous l‟action de la chaleur, va subir une transformation dimensionnelle c’est-à-dire comme le bois se dilate sous l‟action de la chaleur et se contracte par refroidissement.

Durée de vie du bois

Sa durée de vie dépend beaucoup de paramètres d‟un milieu que l‟on entoure par exemple l‟environnement (à air sec, à sol humide, à air humide, alternance de sec et humide). Après l‟observation, on constate que le bois atteint une durée de vie jusqu‟à un demi-siècle à l‟air sec.

Classification de bois 

Classification des bois suivant leur nature : bois résineux et bois feuillus

Il y a deux types de classes de bois. Les bois résineux ou conifères ce sont des bois à fibres aréolés servant le transport de l‟eau vers le haut de l‟arbre dans la période de printemps et ceux de bois feuillis sont caractérisés par la présence d‟une ossature responsable de l‟accroissement faible de bois dans la période d‟automne.
Les bois feuillus composent la deuxième catégorie de la classification.
La distinction entre les deux sortes de bois se fait à la loupe. On fait une coupe à l‟axe.
Si le bois paraît former une masse pleine, c‟est du bois conifère ; et s‟il présente des trous qui peuvent être de véritables vaisseaux, alors ils appartiennent à la classe du bois

Classification des bois suivant la dureté ou la densité

C‟est l‟une de classification importante, celle-ci se classifie la résistance, la densité d‟un bois du point de vue technique et commercial.
Pour les résineux, on distingue :
. les bois tendres ou légers ; tels que le sapin, l‟épicéa…
. les bois mi-durs ou mi-lourds tels que le pin sylvestre, le pin maritime
. les bois durs ou lourds tel que le pitchpin
Pour les feuillus, on a :
. les bois tendre ou légers tels que le chêne
. les bois mi- durs tels que le châtaigner
. les bois durs tels que l‟orme, le palissandre,…

LES FIBRES 

Ce sont des ensembles filamenteux de cellules végétales ou animales ayant un diamètre compris entre quelques μm et quelques dizaines de μm, possédant des valeurs du rapport de longueur/diamètre supérieures à 100 et pouvant atteindre des valeurs pratiquement infinies dans le cas de fibres continues. Dans le cas d‟une fibre monofilament, le diamètre peut être de l‟ordre du millimètre. Dans notre travail, elles jouent un rôle important pour la résistance d‟un matériau.

Classification des fibres

On peut classer les fibres en deux catégories : les fibres naturelles et les fibres chimiques

Fibres naturelles

Pour leur élaboration, les fibres naturelles classiques d‟origine végétale (fibres cellulosiques) ou animale (poils et soie) nécessitent peu de traitements relevant de la chimie industrielle.

Fibres chimiques

Les procédés et les technologies de mise en forme des fibres chimiques sont très variables, selon les polymères utilisés et les produits à obtenir. A titre d‟exemple, dans le domaine des fibres chimiques, les conformations recherchées peuvent être des mono filaments, des fils continus, des fibres coupées, des non-tissés, des folks, etc.
Fibres cellulosiques régénérées.
Les anciens procédés, utilisant de la nitrocellulose ou en dissolvant la cellulose en milieu basique dans la liqueur de Schweitzer [Cu (NH3)4] (OH) 2 pour conduire aux fibres cupro, ont été supplantés par les procédés aux rayonnes viscose et acétate.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE I : APROCHE DU SUJET
CHAPITRE II : GENERALITES SUR LES BOIS
II.1. Historique
II.2 Famille du bois
II.3 Origine des sciures de bois
II.4 Produits connexes de bois
II.5 Structure de bois
II.6 Propriétés et caractéristiques des bois
II.6.1 Composition élémentaire
II.6.2 Composition moléculaire
II.6.3. Caractéristiques physiques des bois
II.6. Classification de bois
II.6.1 Classification des bois suivant leur nature : bois résineux et bois feuillus
II.6.2 Classification des bois suivant la dureté ou la densité
CHAPITRE III : LES FIBRES
III.1. Classification des fibres
III.1.2. Fibres naturelles
III.1.3. Fibres chimiques
CHAPITRE IV : LIANTS
IV.1. Classification des liants
IV.1.1. Les liants minéraux
IV.1.2. Les liants organiques
CHAPITRE V : LES RESINES OU COLLES UTILISES EN MATERIAUX
Les thermodurcissables :
Les colles thermofusibles :
Les colles naturelles :
CHAPITRE VI : VALORISATION DES SCIURES DE BOIS EN MATERIAUX
VI.1. Panneaux de particules
VI.1.1. Panneaux de particules agglomérées
VI.1.2. Panneaux de particules orientées (OSB)
VI.1.3. Procédés de fabrication des panneaux de particules
VI.1.4. Dimensions commerciales courantes
VI.1.5. Classification
VI.1.6. Caractérisation mécanique des panneaux de particules
VI.1.7. Propriétés thermiques
VI.1.8. Découpe des panneaux de particules
VI.1.9. Densité des panneaux de particules
VII.1.10. Mesure des propriétés de flexion des panneaux de particules
VI.1.11. Détermination de la cohésion interne des panneaux de particules
VII.2. Panneaux des fibres
VII.2.1. Collage des fibres sans liants synthétiques
VII.2.2. Collage des fibres avec liants synthétiques
VII.2.3. Classification
VII.2.4. Dimensions courantes
VII.2.6. Fabrication des panneaux de fibres
CHAPITRE VII : VALORISATION ENERGETIQUE DES SCIURES DE BOIS
VII.1. Le bois densifié
VII.1.2. Procédé purement mécanique ou méthode par densification sans liant
VII.1.2.1. Principe
VII.1.2.2. Types des presses
VII.1.2.3. Préchauffage de la biomasse
VII.1.3. La densification avec liant
VII.1.3.1. Presses
VII.1.4. Liants utilisés pour la densification
VII.1.5. Les produits de la densification
VII.1.5.2. Les bûchettes et les briquettes
VII.1.6. Principaux paramètres caractérisant les combustibles
VII.2. Charbon de bois
VII.2.1.Définition
VIII.2.2.4. Production industrielle moderne
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
CHAPITRE I : PROCURATION ET DELIMITATION DU LIEU DE COLLECTE DES MATIERES PREMIERES
CHAPITRE II : CARACTERISATION DES MATIERES PREMIERES
II.1. Caractéristiques physiques
II.1.1. Taux d’humidité
II.1.2. Analyse granulométrique
II.1.3. Densité apparente
II.1.4. Densité absolue
II.2. Compositions chimiques des sciures de bois
II.2.1. Dosage de la cellulose
II.2.2. Dosage de la lignine :
II.2.3. Les constituants secondaires
CHAPITRE III : LIANT A BASE DE FECULES DE MANIOC
III.1. Procédé de fabrication
III.1.1. Matériels utilisés
III.1.2. Produits utilisés
III.1.3. Manipulation
III.1.4. Diagramme de fabrication du liant à base de fécules de manioc
III.2. Conclusion partielle
CHAPITRE IV : VALORISATION DES SCIURES DE BOIS EN PANNEAUX DE PARTICULES
IV.1. Panneau de particules
IV.1.1. Procédé de fabrication
IV.2. Conclusion partielle
CHAPITRE V : VALORISATION ENERGETIQUE DES SCIURES DE BOIS
VI.1. Briquettes de sciures de bois
V.1.1. Procédé de fabrication
V.2. Les briquettes de charbons de bois
V.2.1. Carbonisation
VI.2.2. Procédé de fabrication
VI.2.3. Manipulation
VI.2.4. Rendement de la production de charbon
VI.2.5. Diagramme de fabrication des briquettes de charbons de bois
VI.1. Compositions des échantillons (briquettes de sciures de bois et panneaux de particules)
VI.2. Compositions des briquettes de charbons de bois
VI.3. Masse volumique
VI.3.1. Définition
VI.3.2. Masse volumique apparente
VI.4. Résistance à la compression des échantillons
VI.4.1. Méthode « destruction de l’échantillon ».
VI.4.2. Mode opératoire
VI.4.3. Résultats
VI.5. Capacité calorifique
VI.5.1. Détermination de la capacité calorifique
VI.5.2. Résultats
VI.6. Teneur en humidité
VI.7. Détermination de la teneur en cendres
VI.8. Tenue à l’eau
VI.9. Détermination de la teneur en matières volatiles et en carbone fixe
VI.9.1. Matière volatile
VI.9.2. Teneur en carbone fixe
CHAPITRE VII : DOMAINES D’UTILISATIONS ET AVANTAGES
VII.1. Domaine de construction
VII.2. Domaine d’utilisation énergétique
VII.3. Sur le plan environnemental
VII.4. Sur le plan économique
TROISIEME PARTIE : EVALUATION ECONOMIQUE ET APPROCHE ENVIRONNEMENTALE
I.2.1. Schéma général de l’unité de production
I.2.2. Localisation d’implantation de l’unité de production
I.3. Plan de production
I.4. Usine de production
I.4.1. Equipements et matériels nécessaires
I.4.2. Matériel de transport
I.4.3. Matériel de bureau
I.5. Matériels de production pendant les cinq premières années
I.6. Organisation de travail pendant les cinq premières années
I.8. Etude financière du projet
I.8.1. Capital de roulement
I.8.2. Coût des matières premières pour la première année de production
I.8.3. Coût des matériels de fabrication de la première année de production
I.8.4. Coût des terrains
I.8.5. Coût des infrastructures
I.8.6. Coût des matériels de bureau
I.8.7. Coût d’investissement nécessaire
I.8.8. Cout annuel des matières premières et autres charges pendant les 5 premières années
I.8.10. Amortissement
I.8.10.1. Eléments concernés par l’amortissement
I.8.10.2. Eléments non concernés par l’amortissement
I.8.10.3. Méthodes de détermination de l’amortissement
I.8.10.4. Amortissements annuels des matériels de fabrication
I.8.10.5. Amortissement annuel des infrastructures, du terrain, des matériels du bureau et de transport
I.8.11. Prix annuels des produits pendant les cinq premières années
I.8.12. Rentabilité du projet
CHAPITRE II : APPROCHE ENVIRONNEMENTALE
II.1. Environnement
II.2. Impact sur l’environnement [49]
II.3. Impact socio-économique du projet
II.4. Les impacts de la production
II.4.1. Impacts positifs
II.4.2. Impacts négatifs
CONCLUSION GENERALE
Conclusion générale

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