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Chaires de recherchedu Canada
Canada ResearchChairs
COMITÉORGANISATEUR
Besma Bouslimi, Ph.D.
Stagiaire postdoctorale, spécialité en sciences du bois, Chaire de recherche du Canada
en valorisation, caractérisation et transformation du bois
Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue
Sébastien Migneault, Ing.jr., Ph.D.
Stagiaire postdoctoral, chargé de cours, Chaire de recherche du Canada en valorisation,
caractérisation et transformation du bois
Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue
Ahmed Koubaa, ing.f., Ph.D.
Professeur‐ Chercheur, Chaire de recherche du Canada en valorisation, caractérisation
et transformation du bois
Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue
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HORAIREDUCOLLOQUE
BLOC 1 : SÉMINAIRES I ET II
8 h 30 Effet du traitement thermique des fibres sur la mise en forme et les propriétés
des composites bois‐polymère (séminaire I) Mokhles Benali, étudiant à la maîtrise en ingénierie, UQAT
9 h 00 Caractérisation des propriétés diélectriques du bois et des composites bois‐polymère (séminaire I) Imen Elloumi, étudiante à la maîtrise en ingénierie, UQAT
9 h 30 Conception d’un dispositif pour la mesure du module d’élasticité dynamique dans le bois (séminaire I) Wassim Kharrat, étudiant à la maîtrise en ingénierie, UQAT
10 h Développement de granules combustibles améliorées à base de bouleau blanc et de canola (séminaire II) William Belhadef, étudiant à la maîtrise en ingénierie, UQAT
10 h 30 Pause
10 h 40 Effet des coupes partielles sur les propriétés mécaniques du bois de l’épinette noire (séminaire II) Ahmed Bouhajja, étudiant à la maîtrise en ingénierie, UQAT
11 h 10 Valorisation de la boue de désencrage pour la production de composites bois‐polymère. Lila Djerroud, étudiante à la maîtrise en ingénierie, UQAT (séminaire II)
11 h 40 Effets des nanoparticules sur les caractéristiques des composites PEHD/fibres de bois (séminaire II) Mohamed Mokhtar Hadidane, étudiant à la maîtrise en ingénierie, UQAT
12h 10 Diner
BLOC 2 : ACTIVITÉS DE RECHERCHE DE LA CHAIRE DE RECHERCHE
13 h 30 Programme de recherche Ahmed Koubaa, professeur‐chercheur à l'Institut de recherche sur les forêts (IRF), titulaire de la Chaire de recherche du Canada en valorisation, caractérisation et transformation du bois (CRC‐VACAT)
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13 h 50 Développement des méthodes d’extraction des bioplastiques issues des boues papetières par les liquides ioniques Sanae Elharche, étudiante au doctorat en sciences de l’environnement, UQAT
14 h 10 Caractérisation des propriétés et évaluation du potentiel du bois de peuplier faux‐tremble pour de nouveaux usages Wissem Menai, étudiant au doctorat en sciences de l’environnement, UQAT
14 h 30
Modélisation de la proportion du bois juvénile chez l’épinette blanche et le pin gris Mvolo Cyriac Serge, étudiant au doctorat en sciences de l’environnement, UQAT
14 h 50
Renforcement de composites bois‐polymère par des fibres de carbone Djamila Kada, étudiante au doctorat, Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene, Algérie
15 h 10
Effets des variations des proportions et des caractéristiques des fibres de bois sur les propriétés des composites bois‐plastique Mourad Saddem, étudiant au doctorat en sciences de l’environnement, UQAT
15 h 30 Pause
15 h 40 Implications de la chimie de surface des fibres de bois sur les propriétés mécaniques des composites bois‐polymère Sébastien Migneault, stagiaire postdoctoral, UQAT
16 h 00 Investigation of the properties of wood‐polymer composites filled with silanized silicate‐based minerals Babak Koohestani,étudiant au doctorat en sciences de l’environnement, UQAT
16 h 20 Nouveaux outils d’amélioration du rendement de bio‐méthanisation du lactosérum dans les fromageries. Rayen Tanabene, étudiant à la maîtrise en ingénierie, UQAT
16 h 40 Effet des traitements sylvicoles sur les propriétés chimiques du bois : développent d’une méthode rapide de caractérisation des propriétés chimiques du bois en utilisant la spectroscopie infrarouge Besma Bouslimi, stagiaire postdoctorale, UQAT
16 h 50 Effets des coupes partielles sur la qualité du bois de l'épinette blanche Zahia Ait Si Said, étudiante à la maîtrise en biologie, UQAT
17 h 00 Utilisation des fibres papetières pour le développement de produits d’emballage par injection Marouan Rejeb, étudiant au doctorat en sciences de l’environnement, UQAT
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RÉSUMÉSDESCONFÉRENCES
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EFFETDUTRAITEMENTTHERMIQUEDESFIBRESSURLAMISEENFORMEETLESPROPRIÉTÉSDESCOMPOSITESBOIS‐POLYMÈRE
Mokhles Benalia, Ahmed Koubaaa
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada.
Mokhles Benali
Les problèmes majeurs rencontrés avec les composites bois‐polymères (CBP) sont l’adhésion du renfort (les fibres de bois) avec la matrice (polymère) et le caractère hydrophile dominant du bois. Plusieurs types de traitements des fibres ont été étudiés dans la littérature (traitements chimiques, thermiques, etc.) afin de résoudre ces problèmes et améliorer les propriétés physico‐mécaniques des CBP. Dans ce projet, le traitement thermique par oléothermie sera effectué sur deux essences: l’épinette noire et le peuplier faux‐tremble. Des morceaux de bois seront traités à trois températures et à deux temps de séjour. Après avoir séché les échantillons traités, on passe au broyage et au tamisage pour avoir la longueur désirée des fibres. Une fois les fibres sont prêtes, on procède à la préparation des mélanges bois‐polymère. Le polymère choisi est le polyéthylène à haute densité. On préparera les granules dans un premier lieu à l’aide d’une extrudeuse double‐vis, puis on fabriquera les éprouvettes par injection. Finalement, on étudiera l’effet du traitement oléothermique sur l’adhésion entre les fibres de bois et le polymère, les propriétés mécaniques (traction et flexion), la stabilité dimensionnelle, l’hydrophobicité des CBP et l’effet de l’espèce sur ces propriétés. Les résultats attendus pourraient permettre d’élargir la fenêtre d’utilisation des CBP, surtout avec les conditions climatiques particulières de l’Amérique du Nord.
MOTS CLÉS
Composites bois‐polymères, traitement thermique, oléothermie, adhésion, traction, flexion.
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CARCTÉRISATION DES PROPRIÉTÉS DIÉLECTRIQUES DU BOIS ETDESCOMPOSITESBOIS‐POLYMÈRE
Imen Elloumia, Ahmed Koubaaa
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada.
Imen Elloumi
La caractérisation des matériaux présente un caractère de pluridisciplinarité qui passe par la détermination des propriétés mécaniques, diélectriques, physiques, etc. L’objectif général de ce projet est de caractériser les propriétés diélectriques du bois et de composites bois‐polymère dans une perspective d’évaluer leur potentiel pour de nouvelles applications. La connaissance de ces propriétés permet de mieux comprendre l’interaction entre les matériaux et les ondes électromagnétiques à travers la détermination de la constante diélectrique ( ′), le facteur de perte diélectrique ( ′′), et la tangente de perte (tan ). Dans ce cadre, la spectroscopie diélectrique, un outil de caractérisation rapide et puissant, sera utilisée pour déterminer les propriétés diélectriques des matériaux étudiés et suivre leur évolution sur une large gamme de fréquences (allant de 1 MHz jusqu’à 3 GHz) et de température. Ainsi, les objectifs spécifiques de ce travail sont : 1) d’évaluer la variation des propriétés diélectriques du bois en fonction de la fréquence, de la température, de la teneur en humidité et de l'essence de bois, et 2) d’étudier la variation des propriétés diélectriques des composites à matrice en polyéthylène haute densité renforcée par des fibres de bois. La variation de ces propriétés sera étudiée en fonction de la fréquence, de la température et de la proportion des fibres de bois issues de différentes essences.
MOTS CLÉS
Bois, bois‐polymère, spectroscopie diélectrique, permittivité électrique.
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CONCEPTION D’UN DISPOSITIF POUR LA MESURE DU MODULED’ÉLASTICITÉDYNAMIQUEDANSLEBOIS
Wassim Kharrata, Ahmed Koubaab
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Canada.
Wassim Kharrat
La mesure du module d’élasticité dynamique (MOED) est une propriété intéressante pour la caractérisation du matériau bois puisqu’elle est directe et non‐destructive. Ce projet vise dans une première étape à développer un prototype pour mesurer la vitesse de propagation du son en continu avec une résolution similaire à celle offerte par le densitomètre à rayon X lors de la mesure de la masse volumique (0,01 mm). Le prototype consistera en un chariot muni d’une carte qui permet de contrôler le déplacement de l’échantillon du bois entre l’émetteur et le récepteur des ultrasons. Ce dispositif permettra de déterminer avec précision les variations intra‐arbres et intra‐cernes du MOED. Dans une seconde étape, l’étude vise à déterminer l’effet des traitements sylvicoles (éclaircie commerciale et fertilisation) sur le MOED de l’épinette noire et du pin gris en utilisant le prototype élaboré. Le module d’élasticité statique en compression parallèle (MOES) sera également mesuré à l’aide d’un appareil d’essai universel sur des échantillons sans défauts. La méthode développée sera validée en établissant le lien entre le MOED et le MOES des échantillons du pin gris et de l’épinette.
MOTS CLÉS
Ultrason, mesure non destructive, module d’élasticité dynamique, module d’élasticité statique, traitements sylvicoles.
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DÉVELOPPEMENT DE GRANULES COMBUSTIBLES AMÉLIORÉES ÀBASEDEBOULEAUBLANCETDECANOLA
William Belhadefa, Ahmed Koubaaa, Sébastien Migneaulta,
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada.
William Belhadef
Depuis quelques années, le Canada et les États‐Unis sont devenus les principaux exportateurs vers l’Europe de granules de chauffage. La production de granules est réalisée par compression de bois, à chaud et généralement sans additif. La densification du bois permet de diminuer le volume et donc les coûts de transport. Ainsi, les centrales thermiques bénéficient d’un prix compétitif du combustible après son transport sur une longue distance. Dans le but de réduire les coûts de transport, plusieurs laboratoires étudient la viabilité des granules torréfiés, offrant une densité calorifique plus élevée. D’autres expérimentent l’utilisation des produits agricoles en réponse à la diminution des ressources forestières. Le bouleau à papier est généralement délaissé faute d’applications intéressantes chez les industriels locaux de l’Abitibi‐Témiscamingue. Notre objectif principal est de valoriser le bouleau blanc pour la production de granules de qualité, tout en augmentant son pouvoir calorifique par l’ajout d’un additif végétal. L’additif retenu est les graines de canola produites en région. Ainsi, ce travail s’intéresse à déterminer les meilleures conditions opératoires de granulation. Pour ce faire, nous avons utilisé une granuleuse d'une capacité de 50‐100 kg/h, afin de suivre l’évolution des facteurs d’opération. Ensuite, nous avons mené des essais afin d’évaluer l’influence de ces facteurs sur la qualité des granules. Enfin, un plan d’expérience du mélange de sciure et de canola est établi pour estimer des surfaces de réponses et trouver un optimum. Pour conclure, nous avons pu produire des granules de qualité comparable aux granules de qualité premium.
MOTS CLÉS
Granules énergétiques, procédé de mise en granule, pouvoir calorifique, bouleau blanc, canola.
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EFFET DES COUPES PARTIELLES SUR LES PROPRIÉTÉSMÉCANIQUESDUBOISDEL’ÉPINETTENOIRE
Ahmed Bouhajjaa, Ahmed Koubaaa
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada.
Ahmed Bouhajja
L’aménagement forestier intensif, dont les coupes partielles, est parmi les alternatives pour augmenter la croissance de l’épinette noire. Bien que ces pratiques aient des effets positifs sur la croissance en diamètre, l’impact sur la qualité du bois fut peu étudié. Ainsi, l’objectif de cette étude est d’évaluer l’effet des coupes partielles sur la qualité du bois de l’épinette noire à savoir les propriétés mécaniques et acoustiques. Des placettes permanentes furent sélectionnées dans un réseau de coupes partielles mis en place au cours des 15 dernières années. Deux intensités de récolte des coupes ont été étudiées: 0‐50% et 75‐100% de la surface terrière. Les arbres sélectionnés furent divisés en trois classes d’âges selon leur diamètre à la hauteur poitrine (DHP) : 10‐15 cm, 15‐20 cm et >20 cm. Un échantillonnage destructif a été réalisé dans trois sites et des éprouvettes normalisées ont été prélevées avant et après traitement pour étudier les propriétés mécaniques (flexion, compression parallèle et perpendiculaire). Le module d’élasticité dynamique a été mesuré de la moelle à l’écorce au DHP, avec un outil ultrasonique. Les résultats indiquent qu’aucun changement significatif n’a été observé sur la rigidité de l’épinette noire en flexion et en compression perpendiculaire. Une intensité de coupe modérée a toutefois un effet négatif sur la rigidité en compression parallèle. Une forte corrélation existe entre le module d’élasticité dynamique et le module d’élasticité statique déterminé par un test de flexion trois‐points. Toutefois, aucune corrélation ne fut trouvée en compression parallèle et perpendiculaire. Cette étude suggère que l’efficacité de l’outil ultrason pour l’évaluation non‐destructive des propriétés mécaniques de l’épinette noire varie selon la direction des fibres du bois.
MOTS CLÉS
Coupes partielles, qualité du bois, propriétés mécaniques, propriétés acoustiques, épinette noire.
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VALORISATION DE LA BOUE DE DÉSENCRAGE POUR LAPRODUCTIONDECOMPOSITESBOIS‐POLYMÈRE
Lila Djerrouda, Ahmed Koubaaa, Sébastien Migneaulta, Simon Barnabéb, Talat Mahmoodc
aUniversité du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada, bUniversité du Québec à Trois‐Rivières, Trois‐Rivières, Canada
3FPInnovations, Québec, Canada.
Lila Djerroud
La boue de désencrage (BD) est un résidu généré lors du recyclage du papier qui contient moins de matière organique que les boues primaires et secondaires provenant de l’industrie papetière. Actuellement, il est difficile de valoriser la BD avec les bioprocédés de digestion bactérienne. De plus, la politique québécoise de gestion des matières résiduelles interdit l’élimination du papier et du carton depuis la fin de l’année 2013. Il est ainsi impératif de trouver des nouvelles voies de valorisation pour cette boue qui est actuellement épandue ou incinérée. Le but du projet est d’introduire la BD dans la production des composites bois‐polymère (CBP) puisqu'elle contient des fibres de bois et de l’argile (kaolinite). Ainsi, l’objectif général de cette étude est d’évaluer le potentiel de valorisation des BD pour la production de composites à base de fibres de Kraft, de boue de désencrage et de polyéthylène. La mise en forme des composites a été effectuée en deux étapes, soit le mélangeage par extrusion suivi du moulage par injection. Les échantillons moulés correspondent à des éprouvettes d’essais mécaniques et physiques. Les résultats
obtenus montrent que les propriétés physiques et mécaniques varient en fonction de la proportion et de la nature des fibres. L’ajout de BD dans le polymère permet de produire des composites avec une grande résistance à l’eau, une ténacité et une ductilité élevées en comparaison aux CBP traditionnels. La fibre Kraft produit des CBP plus rigides et plus résistants en comparaison aux CBP formés avec la BD.
MOTS CLÉS
Composites bois‐polymère, boue de désencrage, fibre Kraft, propriétés physiques et mécaniques, polymère thermoplastique.
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EFFETSDES NANOPARTICULES SUR LES CARACTÉRISTIQUESDESCOMPOSITESPEHD/FIBRESDEBOIS
Mohamed Mokhtar Hadidanea, Ahmed Koubaaa, Sébastien Migneaulta, Mohamed Jazirib
aUniversité du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada, bÉcole Nationale d’ingénieurs de Sfax, Tunisie.
Mohamed Mokhtar Hadidan
L’utilisation des nanoparticules est parmi les approches envisageables pour améliorer les propriétés et le comportement en service des composites bois‐polymère (CBP). Cependant, l’addition des nanoparticules dans la formulation pourrait entraîner des changements aussi bien dans les paramètres de mise en forme que dans les caractéristiques mécaniques des CBP. Ainsi, l’objectif de cette étude est de cerner l’effet de l’incorporation des nanoparticules sur les propriétés rhéologiques, mécaniques, physiques et thermiques des composites polyéthylènes haute densité/peuplier faux‐tremble. Un dispositif factoriel 33 a été utilisé, où les facteurs sont la proportion de bois (20 %, 30 %, 40 %), le type de nanoparticules (alumine, silicate, montmorillonite) et le pourcentage de nanoparticules (1 %, 3 %, 5 %). Le polyéthylène greffé à l’anhydride maléique a été utilisé comme agent de couplage à raison de 3 %. Le rhéomètre à couple nous a permis d’étudier les propriétés de fusion des différentes granules élaborées. Les éprouvettes d’essais, obtenues par injection, ont servi à étudier les propriétés physiques et mécaniques des CBP. Les propriétés thermiques furent mesurées par un calorimètre différentiel à balayage. Les résultats indiquent que contrairement aux fibres qui accroissent le couple à la stabilité ainsi que l’énergie de mélangeage, les nanoparticules réduisent considérablement ces paramètres. Dépendamment de la polarité des nanoparticules, celles‐ci peuvent améliorer ou dégrader les propriétés physiques et mécaniques. Quant à l’effet des proportions de fibres et de nanoparticules sur les propriétés thermiques, les résultats ont montré qu’il y a un effet significatif, mais instable sur les CBP.
MOTS CLÉS
Nanoparticules, composites bois‐polymères, rhéomètre à couple, propriétés mécaniques et physiques, calorimètre différentiel à balayage.
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PROGRAMMEDE RECHERCHEDE LA CHAIREDE RECHERCHEDUCANADA EN VALORISATION CARACTÉRISATION ETTRANSFORMATIONDUBOIS(CRC‐VACAT)
Ahmed Koubaaa, Professeur‐chercheur à l'Institut de recherche sur les forêts (IRF), titulaire de la Chaire de recherche du Canada en valorisation, caractérisation et transformation du bois (CRC‐VACAT).
aUniversité du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada,
Ahmed Koubaa
Les travaux de la chaire visent à développer des outils innovateurs pour la caractérisation rapide et non‐destructive des propriétés du bois issu de diverses stratégies d’aménagement forestier intensif et contribuer ainsi à l’avancement des connaissances sur les implications des variations des caractéristiques du bois et des fibres sur la qualité et la valeur des produits. Dans une perspective de maximiser les retombées de l’utilisation du matériau bois, les travaux de la chaire visent aussi à développer de nouvelles technologies de production de nouveaux produits, dont les biocomposites, et de traitement du bois et de surface notamment par l’utilisation des nanotechnologies.
OBJECTIFS:
Axe 1: Implications de l’aménagement forestier intensif (AFI) sur la qualité du bois et la valeur
des produits
1.1 Développer et utiliser des outils avancés et non destructifs pour la caractérisation du bois issu de diverses stratégies d’AFI;
1.2 Établir les relations qui existent entre les caractéristiques intrinsèques du bois et de la fibre issus de diverses stratégies d’AFI et la qualité des produits finis.
Axe 2: Développement de nouvelles technologies de production et de nouveaux produits de
bois et de biocomposites
2.1 Développer une nouvelle génération de biocomposites; 2.2 Améliorer la résistance au feu du bois et des composites à base de bois; 2.3 Optimiser le procédé de traitement biothermique du bois; 2.4 Améliorer les propriétés de finition de surface par l’utilisation des nanoparticules.
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DÉVELOPPEMENT DES MÉTHODES D’EXTRACTION DESBIOPLASTIQUESISSUESDESBOUESPAPETIÈRESPARLESLIQUIDESIONIQUES
Sanae Elharchea, Daniel Montplaisira, Simon Barnabéa
aUniversité du Québec à Trois‐Rivières, Canada.
Sanae Elharche
Le remplacement des plastiques de sources pétrolières et l’utilisation des bioplastiques biodégradables présentent un grand intérêt mondial. Le processus de fabrication des papiers génère des rejets qui sont riches en produits thermoplastiques biodégradables, tel que le cas du polyhydroxyalkanoate (PHA). Ce dernier est un polyester linéaire d’hydroxyalcanoate synthétisé par les bactéries à partir des ressources végétales notamment les polysaccharides, les protéines et les lipides. Ce polymère s’accumule dans le cytoplasme de certaines bactéries après le processus de fermentation et en présence d’une source de carbone. Pendant le traitement des boues papetières, ce polymère se trouve emprisonné sous forme d’énergie par les microorganismes utilisés au cours du processus. Dans ce contexte, ce projet de recherche a pour objectif de valoriser les rejets industriels, tout en développant une technique d’extraction des PHA existant dans les boues papetières secondaires. Ces biopolymères seront utilisés, par la suite dans plusieurs applications industrielles, notamment l’emballage des produits papetières. Ainsi les objectifs spécifiques de ce travail sont: 1) de développer une méthode d’extraction des PHA à partir des boues des usines de pâtes à papier, en utilisant les techniques conventionnelles et les liquides ioniques et 2) de produire le PHA dans des cultures de fermentation au laboratoire en utilisant un microorganisme spécifique, le Capriavidus necator. Les résultats de la production de ce polymère en milieu de culture seront utilisés pour comparer le rendement des deux méthodes d’extraction. Les résultats montrent que l’extraction des PHA par les techniques conventionnelles est une étape délicate et très longue, qui nécessite une consommation assez importante des solvants d’extraction, alors que l’extraction des PHA par les liquides ioniques est une méthode prometteuse et plus rapide. Les liquides ioniques représentent d’excellents candidats pour le développement des techniques d’extraction de ce biopolymère. La méthode d’extraction par liquides ioniques à permis d’extraire 50% du PHA contenu dans la boue papetière.
Mots clés
Boues papetière, extraction, PHA, Capriavidus necator, liquides ioniques.
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CARACTÉRISATION DES PROPRIÉTÉS ET ÉVALUATION DUPOTENTIEL DU BOIS DE PEUPLIER FAUX‐TREMBLE POUR DENOUVEAUXUSAGES
Wissem Menaia, Ahmed Koubaaa, Suzanne Braisa
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada.
Wissem Menai
Le peuplier faux‐tremble est une essence de bois importante puisqu'elle est utilisée dans de nombreuses applications au Canada, dont les pâtes et papiers, les panneaux composites, les meubles ainsi que pour l’énergie. Peu d’études ont étudié les propriétés physiques et mécaniques de ce bois. Plus spécifiquement, aucune étude n’a examiné la distribution du bois juvénile/mature chez cette essence. Les variations intra‐arbre et inter‐arbres de ses propriétés sont aussi très peu connues. Des connaissances fondamentales sur les effets des pratiques sylvicoles sur la qualité du bois de cette essence sont aussi manquantes. Le présent projet s’inscrit dans une perspective d’optimiser l’exploitation et l’utilisation de cette essence. Ainsi, l’objectif général de cette étude est de caractériser les attributs de la qualité du bois du peuplier faux‐tremble et de sa variation dans une perspective de valorisation. Plus spécifiquement, les objectifs du projet sont: 1) caractériser les variations intra‐arbre, inter‐arbres et en fonction des traitements sylvicoles des attributs de la qualité du bois du peuplier faux‐tremble, plus particulièrement les propriétés anatomiques, physiques, thermiques et mécaniques et 2) modéliser la formation du bois juvénile‐mature chez le peuplier faux‐tremble.
MOTS CLÉS
Peuplier faux‐tremble, qualité du bois, caractérisation, modélisation, éclaircie, valorisation.
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MODÉLISATION DE LA PROPORTION DU BOIS JUVÉNILE CHEZL’ÉPINETTEBLANCHEETLEPINGRIS
Mvolo Cyriac Sergea, Ahmed Koubaaa Alain Cloutierb; Jean Beaulieuc
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada, b Université Laval, Québec, Canada, c Ressources Naturelles Canada, Canada.
Mvolo Cyriac Serge
La variation radiale des propriétés du bois a porté à définir deux types de bois à l’intérieur d’un même tronc, le bois juvénile et le bois mature. La connaissance du bois juvénile et de ses propriétés est importante, ainsi que l’estimation de sa proportion, car les différences entre bois juvénile et mature sont la principale raison de la variabilité de la qualité du bois. La transition entre bois juvénile et bois mature n’est pas abrupte, mais s’étale sur quelques années. L’âge de transition varie entre les arbres, diminue avec la hauteur dans le même arbre, change dans le même arbre en fonction de la propriété, et de la méthode utilisée pour son estimation. Il varie également entre les arbres poussant dans des régions différentes, et diminue du nord vers le sud. L’âge de transition pourrait être déterminé en utilisant divers attributs de qualité du bois, notamment la longueur des trachéides. Ces dernières représentent 92,5 % du bois chez l’épinette blanche. Ce travail de recherche a une double finalité. Sur le plan scientifique, il permet de développer des modèles pour la prédiction des dimensions des trachéides de l’épinette blanche. Une attention particulière est portée à l’impact de la fonction conductrice de cet organe sur la variation de ses dimensions. De même, ce travail réduit la confusion existante autour de l’âge de transition déterminé avec la longueur des trachéides. Il permet également de comprendre l’influence de l’origine des graines du pin gris sur divers attributs de qualité du bois. D’un point de vue pratique, ce travail permet de prédire la longueur des trachéides de l’épinette blanche plusieurs décennies avant la récolte.
MOTS CLÉS
Qualité du bois, âge de transition, bois juvénile, bois mature, longueur des trachéides.
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RENFORCEMENT DE COMPOSITES BOIS‐POLYMÈRE PAR DES FIBRES DE
CARBONE
Djamila Kadaa,b,c, Ahmed Koubaaa, Sébastien Migneaulta, Ghezalla Tabakb
aUniversité du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada, bUniversité des Sciences et de la
Technologie Houari Boumediene, Algérie, cEcole préparatoire
Sciences et Techniques d’Alger, Algérie.
Djamila Kada
L’utilisation des composites bois‐polymère (CBP) est en croissance en raison de leurs nombreux avantages. La principale utilisation des CBP, de nos jours, est dans le secteur de la construction (terrasses, toitures, portes, fenêtres, etc). Cependant, leurs propriétés mécaniques sont faibles et peuvent être améliorées, en ajoutant une petite quantité de renfort de fibres synthétiques comme les fibres de carbone. L’objectif de cette étude est d'étudier l’effet de l’ajout de fibres de carbone sur les propriétés mécaniques et physiques des composites hybrides bois‐polypropylène. Les composites hybrides ont été préparés avec différentes proportions de fibres de peuplier, 6% de fibres de carbone et 3% de polypropylène modifié à l’anhydride maléique (PPMA) comme agent de couplage, en utilisant l'extrudeuse à double vis, suivie du moulage par injection. Les résultats indiquent que l'ajout de fibres de carbone aux CBP améliore substantiellement les propriétés mécaniques. Le comportement d'absorption de l'eau a indiqué que les composites hybrides offrent une meilleure résistance à l'eau que les CBP. L’analyse par la microscopie électronique à balayage des composites a permis de mettre en évidence l’amélioration de l’adhésion des fibres dans la matrice en présence du PPMA. Cette recherche suggère que les propriétés mécaniques des CBP pourraient être améliorées par incorporation de 6% de fibres de carbone.
MOTS CLÉS
Fibres de carbone, polypropylène, composites bois‐polymère, composites hybrides.
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EFFETS DES VARIATIONS DES PROPORTIONS ET DESCARACTÉRISTIQUESDESFIBRESDEBOISSURLESPROPRIÉTÉSDESCOMPOSITESBOIS‐PLASTIQUE
Mourad Saddema, Ahmed Koubaaa, Bernard Riedlb
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada, b Université Laval, Québec, Canada.
Mourad Saddem
Les propriétés physico‐mécaniques des composites bois‐plastique (CBP) dépendent des propriétés des fibres et de la qualité de l’adhésion entre la fibre et la matrice. L’objectif du projet est de modéliser les propriétés des CBP en fonction des caractéristiques intrinsèques de la fibre de bois et des propriétés de la matrice thermoplastique. Des fibres du pin gris et d’épinette noire furent déchiquetées, broyées, tamisées et échantillonnées pour la fabrication des profilés de CBP. Le polyéthylène à haute densité fut utilisé comme matrice thermoplastique. Des pastilles de CBP ont été fabriquées par extrusion selon différentes proportions massiques des fibres de bois (25%, 35% et 45%), puis des éprouvettes de traction et de flexion ont été fabriquées par un procédé d’injection. Un dispositif expérimental 3x2x2 pour chaque essence de bois est élaboré. Les trois facteurs sont la longueur de la fibre (longue, moyenne, courte), la résistance intrinsèque de la fibre (broyage mécanique et PTM) et l’adhésion entre la fibre et le polymère (avec et sans agent de couplage). La variation des proportions et de la taille des fibres ont des effets significatifs sur les performances mécaniques des CBP. La rigidité et la résistance à la rupture augmentent proportionnellement avec l’augmentation de la taille des fibres. Les propriétés mécaniques sont améliorées par la présence de l’agent de couplage, ce qui s’explique par une meilleure liaison entre les fibres et la matrice thermoplastique. Les CBP fabriqués avec des fibres PTM montrent de meilleures propriétés physico‐mécaniques grâce à une meilleure adhésion due à l’augmentation de surface de contact entre fibre et matrice. Les propriétés thermiques dépendent de la proportion du plastique dans les CBP, ainsi que de la présence de l’agent de couplage. L’absorption d’eau augmente avec la proportion des fibres de bois dans les CBP.
MOTS CLÉS
Fibre de bois, composites, propriétés mécaniques, absorption d’eau, polyéthylène.
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IMPLICATIONSDELACHIMIEDESURFACEDESFIBRESDEBOISSURLESPROPRIÉTÉSMÉCANIQUESDESCOMPOSITESBOIS‐POLYMÈRE
Sébastien Migneaulta, Ahmed Koubaaa
aUniversité du Québec en Abitibi‐Témiscamingue.
Sébastien Migneault
Puisque la cohésion des composites bois‐polymère (CBP) dépend des interactions fibre‐matrice, il est probable que la chimie de surface des fibres joue un rôle important dans le développement des propriétés du matériau. L'objectif de la présente étude est de mettre en évidence les relations entre la chimie de surface des fibres de bois et les propriétés mécaniques des CBP. Six fibres furent échantillonnées et caractérisées à l’aide de la spectroscopie photoélectronique par rayons X et en termes de composition chimique de masse. Des échantillons des CBP furent fabriqués, par moulage par injection, en utilisant 40% de chacune des fibres. La matrice utilisée est le polyéthylène à haute densité et le polyéthylène maléique (PEMA) fut utilisé comme agent de couplage. Les échantillons de CBP furent caractérisés en termes de flexion, de traction et d’impact. L’adhésion fibre‐matrice fut observée au microscope électronique à balayage. Les résultats montrent que les propriétés mécaniques des CBP augmentent avec le ratio oxygène/carbone en surface des fibres, alors qu’elles diminuent avec la proportion de carbone non‐oxydé, associé à la lignine et aux substances extractibles. Au contraire, les propriétés mécaniques des CBP augmentent avec la proportion de carbone oxydé en surface des fibres, attribué aux polysaccharides. Ces résultats s’expliquent par le fait que la réaction d’estérification des fibres avec le PEMA se produit sur les sites oxydés en surface des fibres, comme les fonctions hydroxyles (O‐H). Ainsi, les fibres avec une surface riche en polysaccharides, comme la pâte de cellulose, ont produit les CBP les plus performants.
MOTS CLÉS
Composites bois‐polymère, chimie de surface, spectroscopie de photoélectronique par rayons X, adhésion fibres‐matrice, propriétés mécaniques.
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INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF WOOD‐POLYMERCOMPOSITESFILLEDWITHSILANIZEDSILICATE‐BASEDMINERALS
BabakKoohestania,AhmedKoubaa,TikouBelema,BrunoBussièrea
aUniversitéduQuébecenAbitibi‐Témiscamingue,Rouyn‐Noranda,
Canada.
BabakKoohestani
Mineral fillerscanameliorate thephysical, chemical, thermal, rheological, andmechanicalpropertiesofpolymericmaterials.Carbonatecalcium,carbonblack,andquartzarethemostwellknownmineralsusedinpolymers.Adsorbing,covalentlybonding,encapsulating,crosslinking,andentrappingarethecommonmechanismsofinteractionbetweenmineralfillersand polymer matrix. Modification of minerals with silane coupling agents modifies theinteraction between fillers and matrix resulting in increased dimensional stability,hydrophobicity, rheological behavior, dispersion, and mechanical properties. Fewinvestigationsevaluatedtheuseofmineralfillerswithwoodplasticcomposites.Therefore,through a pilot research, the effect of silanized silicate basedminerals, a combination ofsilica and aluminosilicate micro particles, on the chemical, mechanical, and thermalproperties of poplar wood high‐density polyethylene (HDPE) is estimated. In order tomodify the mineral fillers, different organosilanes including vinyltrimethoxy andaminoethylaminopropyltrimethoxy silanes (5%) are used as the cross‐linking agents.Differentamountsofmodifiedminerals(1‐5%)areaddedinwoodpolymercompositesasthereplacementofHDPE.Theresultsofthisstudyshowthattheadditionof1%silanizedmineralsimprovedthepropertiesofcompositesnoticeably.Whilebothofsilanesimprovedthe ductility, vinyl silane was more efficient in tensile strength improvement (10‐25%).Amino silane on the other handwasmuchmore effective to improveductility (10‐15%).Basedonthisinvestigation,itispossibletoreducetheamountofpolymerinwood‐polymercompositeswhilemaintainingthesameproperties.
KEYWORDS
Wood‐plasticcomposites,mineralfiller,woodfibre.
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NOUVEAUX OUTILS D’AMÉLIORATION DU RENDEMENT DE BIO‐MÉTHANISATIONDULACTOSÉRUMDANSLESFROMAGERIES
Rayen Tanabenea, Ahmed Koubaab, Hassine Bouafifc
aInstitut National des Sciences Appliquées et de Technologie, Tunisie, bUniversité du Québec en Abitibi‐
Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada, cCentre Technologique des Résidus Industriels, Rouyn‐Noranda,
Canada.
Rayen Tanabene
Les industries fromagères génèrent des grandes quantités de déchets dans le monde, dont peu sont traités avant leur rejet dans l’environnement. Le lactosérum représente un tiers des rejets de cette industrie et constitue une source de pollution à cause de sa richesse en nutriments et sa forte charge organique. L’objectif de ce travail est d’optimiser les opérations d’une unité de méthanisation en vue de traiter le lactosérum et le valoriser par production de biogaz. Nous chercherons d’une part de mettre en fonction un réacteur industriel afin de déceler toute anomalie pouvant altérer l’équilibre de la réaction de méthanisation, et d’autre part à réaliser des montages à échelle laboratoire afin de proposer des meilleures solutions pour améliorer le rendement de bio‐méthanisation du lactosérum par la co‐digestion avec le fumier et les cendres de bois.
MOTS CLÉS
Lactosérum, fumier, cendres, digestion anaérobie, co‐digestion.
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EFFET DES TRAITEMENTS SYLVICOLES SUR LES PROPRIÉTÉSCHIMIQUESDUBOIS:DÉVELOPPENTD’UNEMÉTHODERAPIDEDECARACTÉRISATION DES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DU BOIS ENUTILISANTLASPECTROSCOPIEINFRAROUGE
Besma Bouslimi a, Ahmed Koubaaa
a Université du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Québec.
Besma Bouslimi
La composition chimique du bois est complexe et hétérogène. Elle dépend de la diversité des tissus et de leurs réponses aux changements des conditions extérieures. D’un autre côté, l’aménagement forestier intensif est parmi les solutions envisageables pour assurer la pérennité des ressources forestières. En contrepartie, les différents traitements sylvicoles influencent la qualité du bois. Les effets réels de ces pratiques sur les propriétés chimiques du bois sont inconnus, en absence d’outils fiables et rapides pour mesurer leurs implications sur ces propriétés. La spectroscopie infrarouge (FTIR) est un outil puissant, qui a été utilisée pour une caractérisation rapide et non destructive des propriétés du bois. Cette méthode permet d’identifier des pics associés aux différents composants chimiques dans le bois. L’intensité du pic est souvent reliée à la teneur du composant, mais aucune relation directe n’est établie. Dans le présent projet, on vise à établir des relations directes qui permettront de prédire la teneur des différents composants chimiques à partir des mesures d’intensité de pics obtenus par le FTIR. Des analyses massiques conventionnelles seront réalisées pour déterminer les teneurs en extractibles, en lignine et en polysaccharides. Ainsi, la relation entre les valeurs obtenues par le FTIR et celles obtenues par les méthodes conventionnelles sera déterminée. Les objectifs de ce travail sont : 1) développer une méthode rapide de caractérisation des propriétés chimiques du bois en utilisant la spectroscopie infrarouge; 2) évaluer les effets de diverses stratégies d’aménagement forestier sur les propriétés chimiques du bois de l’épinette et du pin gris; et 3) déterminer les variations intra‐arbre des propriétés chimiques de ces deux essences.
MOTS CLÉS
Composition chimique, spectroscopie infrarouge, traitements sylvicoles, variabilité.
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EFFETS DES COUPES PARTIELLES SUR LA QUALITÉ DU BOIS DEL'ÉPINETTEBLANCHE
Zahia Ait Si Saida, Ahmed Koubaaa, Brian Harveya
aUniversité du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada.
Zahia Ait Si Said
L’épinette blanche (Picea glauca) est l’une des espèces les plus répandues de la forêt boréale. Cette essence a un rôle économique considérable pour l’industrie forestière. L’aménagement forestier intensif, dont les coupes partielles, est parmi les alternatives pour favoriser la croissance des tiges de l’épinette blanche. Toutefois, les effets réels de ce traitement sur la qualité de son bois sont inconnus. Ainsi, l’objectif de la présente étude est d’évaluer l’effet des coupes partielles en peuplement mixte sur les propriétés physiques et anatomiques de l’épinette blanche. Les objectifs spécifiques sont: 1) déterminer les variations intracernes, radiales et longitudinales des composants de la masse volumique du cerne et de la croissance; 2) étudier la variation des propriétés anatomiques (largeur et longueur des trachéides et l’épaisseur des parois cellulaires) avec l’âge cambial et la hauteur de l’arbre; 3) et déterminer l’effet des coupes partielles sur les propriétés physiques et anatomiques de cette essence. Pour ce faire, douze parcelles expérimentales furent sélectionnées dans un réseau de coupes partielles effectué en 2001 et 2002. Quatre intensités de récolte des coupes ont été étudiées: 0%, 65% ,75% et 100% de la surface terrière. Soixante‐douze arbres d’épinette blanche furent échantillonnés et des rondelles de 10 cm ont été extraites à différentes hauteurs de l’arbre. Les propriétés physiques (largeur et masse volumique du cerne) seront mesurées à l’aide du densitomètre à rayon X. La longueur et le diamètre des trachéides seront mesurés à l’aide de l’analyseur de la qualité des fibres, alors que l’épaisseur des parois cellulaires sera déterminée par l’analyse des images obtenues par microscopie optique.
MOTS CLÉS
Masse volumique, croissance, coupes partielles, qualité du bois, propriétés physiques et anatomiques.
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UTILISATIONDESFIBRESPAPETIÈRESPOURLEDÉVELOPPEMENTDEPRODUITSD’EMBALLAGEPARINJECTION
Marouan Rejeba, Ahmed Koubaaa, François Godarda
aUniversité du Québec en Abitibi‐Témiscamingue, Rouyn‐Noranda, Canada.
Marouan Rejeb
Suite à la diminution de la demande pour le papier journal, la valorisation des pâtes pour la production de nouveaux produits s’avère indispensable pour maintenir la capacité de production des industries canadiennes. Le moulage par injection de pâtes est une alternative et vise la production de produits d’emballages à base de cellulose et d’amidon. Les défis de développement de ces produits incluent l’identification des paramètres du procédé, des propriétés du produit et son comportement en service. Les matériaux d’emballage nécessitent une résistance à l’humidité alors que les fibres papetières sont hygroscopiques. Outre la mise en forme et le développement des propriétés mécaniques des produits, l’amélioration de leur stabilité dimensionnelle présente un défi de taille. Des essais seront conduits avec trois proportions de fibres issues de trois procédés papetiers (PTM, PCTM et Kraft). Les paramètres du procédé seront étudiés suivant trois paramètres (température, pression et temps d’injection) afin de déterminer la meilleure combinaison. La caractérisation du produit injecté se fera par des tests mécaniques, physiques et thermiques pour déterminer les paramètres optimaux. L’amélioration de la stabilité dimensionnelle se fera par un traitement préalable des fibres : traitement thermique, chimique ou ajout d’un revêtement hydrophobe. Les propriétés en traction et flexion seront modélisées en fonction de la nature des fibres et des proportions utilisées. Ce projet vise à réduire les résidus indésirables en substituant le plastique par des fibres papetières et contribue à l’avancement des connaissances des phénomènes d’adhésion des fibres ainsi que leur impact sur les propriétés des matériaux.
MOTS CLÉS
Fibres papetières, injection, stabilité dimensionnelle, propriétés mécaniques, adhésion.