Dissertations / Theses on the topic 'Panneaux de grandes particules'

Les travaux de cette thèse ont porté sur le contrôle dimensionnel, en conditions industrielles, de panneaux de particules de grandes dimensions usinés. Deux principales problématiques ont été abordées : l’appariement d’images, dû aux conditions d’acquisition, et la mesure de formes circulaires déformées. Pour la première problématique, une solution basée sur une recherche de points d’intérêts par matrice hessienne combinée à une caractérisation locale par transformée de Census, s’est révélée efficace. La seconde problématique, due à la friabilité du matériau et aux obstructions par le revêtement du panneau, est la mesure de perçages de contour imparfait. Afin de compenser les déformations, une approche multi-échelles par contours actifs a été développée. Celle-ci fournit, en une passe, une série d’approximations du contour initial autour d’un facteur d’échelle globale fixé. Des formes plus régulières sont ainsi générées plus ou moins proches de la forme initiale selon un paramètre d’échelle secondaire. L’estimation des caractéristiques des formes circulaires ainsi obtenues est faite par un nouvel estimateur basé sur la transformée de Radon. Les tangentes au cercle permettent alors de déterminer le centre et le rayon. La méthode est basée sur des principes d’accumulation en géométrie discrète et d’estimation de modèle paramétrique continu discrétisé, permettant d’atteindre une précision subpixellaire. Cette nouvelle approche s’est révélée plus précise que les estimateurs classiques dans le cadre de cercles déformés
This thesis deals with the dimensional control, in industrial conditions, of large manufactured particleboards. Two principal problematics were broached: the mosaicking due to acquisition conditions and the measure of distorted circular forms. For the first problematic, a solution based on interest points search by hessian matrix combined with a local characterization by Census transform was revealed as an efficient method. The second problematic, due to the crumbly nature of the material and obstructions by the coating, is the measure of imperfect edge drillings. In order to compensate distortions, a multi-scale approach by active contours was developed. This one gives, in one pass, a set of approximations of the initial outline around a global scale factor. More regularized outlines are then generated more or less close to the original form following a second scale parameter. The estimator of obtained circular forms characteristics is done with a new estimator based on the Radon transform. Circle's tangents allow to find the center and the radius. The method is based on an accumulation principle in discrete geometry and discretized parametric fitting, giving a subpixel precision. This new approach is more accurate than classical estimators in the framework of distorted circles

La recherche et le développement effectué sur les poutrelles en I à base de bois a souvent eu recours aux essais expérimentaux et à des méthodes empiriques. Le panneau OSB (oriented stand board – panneau de lamelles orientées) s’est révélé être adapté lorsqu’il est utilisé comme âme dans ces poutrelles. Cependant, notre compréhension du comportement de cette âme en OSB pourrait être améliorée afin de mieux comprendre le comportement de ces poutrelles et d’en optimiser le design. L’objectif général de cette étude était de développer un modèle numérique permettant de simuler le comportement des poutrelles en I à base de bois afin d’avoir une meilleure compréhension de l’impact des propriétés de l’âme sur l’ensemble du système. Cet objectif a été poursuivi en spécifiant les trois objectifs spécifiques suivants : • Identifier les propriétés mécaniques de l’âme qui devraient être déterminées de manière expérimentale en fonction de leur impact sur la déflection des poutrelles et sur les déplacements relatifs causés par le cisaillement dans l’âme. • Déterminer les propriétés mécaniques requises pour l’âme en OSB, ainsi que leur variabilité, dans le développement d’un modèle numérique simulant les poutrelles en I en flexion. • Déterminer l’impact de la variabilité des propriétés mécaniques de l’âme en OSB sur le comportement en flexion des poutrelles en I. Pour identifier les propriétés mécaniques de l’âme importantes à être déterminées, une étude de sensibilité d’un modèle numérique basé sur la méthode par éléments finis (MEF) a été effectuée. Les propriétés mécaniques de l’âme ont été changées tour à tour dans le modèle, passant de 50% à 200% d’une valeur de référence pour déterminer leur impact sur la déflection de la poutrelle et sur le déplacement relatif en cisaillement dans l’âme. Le modèle s’est révélé être avant tout sensible au module de cisaillement dans le plan du panneau en modifiant la déflection de la poutrelle jusqu’à 23%. Le modèle s’est aussi montré sensible aux modules d’élasticité en tension de l’âme en OSB en directions parallèle et perpendiculaire à la longueur des poutrelles. La déflection de la poutrelle a respectivement été modifiée de 2% et 1% lorsque ces propriétés ont étés modifiées. Pour déterminer les propriétés mécaniques de l’âme en OSB requises et précédemment identifiées comme importantes ou sensibles du modèle pour l’âme en OSB, une méthodologie a été élaborée afin de déterminer les relations qui relient certaines propriétés mécaniques de l’OSB en fonction de la masse volumique de petits échantillons . Des panneaux OSB (n=40) ont d’abord étés scannés par rayons X afin de mesurer la masse volumique et d’en cartographier la variation dans le plan du panneau. Des échantillons ont étés découpés à partir de zones de masse volumique homogène selon trois orientations différentes (parallèle, perpendiculaire et à 45° par rapport à l’axe fort du panneau) afin de mesurer trois propriétés mécaniques requises pour un modèle élastique simulant l’âme en OSB d’une poutrelle en I : Les modules d’élasticité (MOE) parallèle et perpendiculaire à l’axe fort du panneau et le module de cisaillement (G). Étant donnée la faible taille des échantillons, le module de cisaillement à été déterminé suivant une équation de la mécanique des solides en utilisant une combinaison de MOE en tension dans le plan, incluant le MOE à 45°. Les résultats ont montré une forte relation entre la masse volumique de l’OSB et les propriétés mécaniques : les coefficients de détermination (R2) variant de 0,57 à 0,79. Cela a fourni les informations nécessaires pour inclure les propriétés mécaniques de l’OSB en fonction de la masse volumique dans un modèle simulant l’âme des poutrelles en I. Basé sur les équations de régression linéaire entre les propriétés mécaniques et la masse volumique, des augmentations de 207% du MOE en tension dans la direction parallèle, de 187% dans la direction perpendiculaire et de 172% à 45° ont été obtenues en passant de 600 à 900 kg/m3. L’équation utilisée pour déterminer le module de cisaillement s’est révélée juste et fiable. Finalement, pour déterminer l’impact de la variabilité des propriétés mécaniques de l’âme en OSB sur le comportement en flexion des poutrelles en I, plusieurs séries de simulations ont été effectuées. En premier lieu, la flèche et les déplacements relatifs en cisaillement dans l’âme ont été comparés à des résultats de simulation considérant une âme homogène et des résultats d’essais en laboratoire. Les résultats de simulation se sont révélés être près de ceux du laboratoire avec des différences de déflection se situant entre 9 et 24%. Les déplacements relatifs en cisaillement ont cependant été surestimés par le modèle. Les différences étaient potentiellement dues à la variabilité locale de masse volumique et des propriétés physiques et mécaniques l’OSB. Cette variabilité a été spécifiée dans le modèle en se basant sur les relations entre la masse volumique et les propriétés mécaniques de l’OSB préalablement établies. Les résultats de simulation considérant la variabilité des propriétés ont étés comparés avec d’autres considérant l’OSB comme étant homogène. La distribution des déplacements relatifs en cisaillement a été modifiée dans tous les cas et la flèche a en moyenne légèrement augmenté (moins de 1%). En se basant sur la relation entre la masse volumique et les propriétés mécanique des panneaux OSB, l’effet du profil de masse volumique selon l’épaisseur du panneau OSB a été considéré dans la simulation. Une augmentation de la flèche de l’ordre de 1% a été observée ainsi qu’un déplacement latéral de la semelle inférieure lorsque le profil de masse volumique vertical a été pris en compte. Il ressort de cette étude que l’OSB, en tant que matériau, a des propriétés mécaniques grandement variables à une échelle relativement petite. Ces propriétés, dont la plus influente est le module de cisaillement dans le plan du panneau, n’ont cependant pas un impact majeur sur le comportement des poutrelles en I en flexion dans le domaine élastique.
Research and development of wood I-joist design has often relied on laboratory testing and on empirical approach. Oriented strand board (OSB) has been used successfully as web material but its behavior within the I-joist needs to better be defined in order to improve wood I-joist design. The overall objective of this study is to develop a model that would simulate the deflection and shear strain of a wood I-joist in bending and to develop a better understanding of the web properties impact on the overall I-joist bending behavior. This was pursued by specifying three specific objectives: • Identify web mechanical properties that should be determined experimentally due to their impact on I-joist deflection and shear strain. • Determine the OSB web mechanical properties, including their variability, required to develop a finite element model of wood I-joist bending behavior. • Determine the impact of OSB physical and mechanical properties variability on I-joists bending behavior. To determine which OSB properties have higher impact on I-joist shear strain and deflection, a sensitivity study was performed with a finite element method (FEM) based model. The OSB mechanical properties were changed in a numerical model from 50% to 200% of the reference value to determine their impact on web shear strain and I-joist deflection. The model was primarily sensitive to in-plane web shear stiffness, which changed I-joist deflection up to 23%. The model was also sensitive to the web tensile modulus of elasticity parallel and perpendicular to joist length. These properties changed I-joist deflection up to 2% and 1%, respectively. The important or sensitive OSB web mechanical properties were determined by a methodology developed to obtain reliable mechanical properties of I-joists OSB web, including variability. OSB panel samples were scanned by X-rays to measure in-plane density variation. Specimens were cut from pre-defined homogeneous density areas in three different orientations (parallel, perpendicular, and diagonal to the strong axis) to measure three basic elastic properties required for an elastic model of I-joists OSB web: modulus of elasticity (MOE) parallel and perpendicular to the panel’s strong axis and shear modulus (G). Given the required small specimen size, shear modulus was determined using a combination of in-plane tensile MOEs, including MOE at 45 degrees. The results showed a strong relationship between OSB density and small-scale mechanical properties: coefficients of determination (R2) varied between 0.57 and 0.79. This provided information on I-joist OSB web mechanical properties as a function of density for input into a numerical model. Properties showed considerable variability in the 600–900 kg/m3 density range, with a 207% increase in tensile modulus of elasticity in the parallel direction, 187% in the perpendicular direction, and 172% at 45°. The mechanics-based OSB shear modulus equation used proved to be reliable. Finally, to determine the impact of OSB mechanical properties variability on I-joists bending behaviour, a series of simulations were performed. The inclusion OSB web heterogeneous properties over wood I-joist behavior in bending was investigated. The shear strain in the web and the I-joist deflection from full scale experimental results were first compared with model output considering homogeneous OSB web. Results showed a good correlation between simulated and full scale experimental bending test results values with deflection differences ranging from 9 to 24%. However, the model overestimated the shear strain. These differences were potentially due to the OSB local variability of density and mechanical properties. Based on a previously established density/properties relationship and on web OSB in-plane density mapping, OSB property heterogeneity was considered in the model. Simulation results including heterogeneous OSB properties (n=100) were then compared with those considering homogeneous properties (n=100). Shear strain distribution was altered in the web and a small (less than 1%) increase in deflection was observed. Based on density measured across the OSB web thickness and on the established density/properties relationship, simulations were performed to evaluate the effect of the vertical density profile on the simulated I-joist. A 1% deflection increase was observed as well as a lateral displacement of the bottom flange.

Les déchets issus de l’industrie vinicole française sont traditionnellement traités et valorisés en distilleries. Ce travail porte sur l’étude de la valorisation à échelle industrielle d’un des résidus ultimes des distilleries : le marc de raisin épuisé. Les marcs issus de différents bassins de productions français ont été caractérisés chimiquement, principalement par leur taux de tannins condensés et de sucres. Les conditions d’extraction des tannins condensés ont été optimisées en laboratoire puis le procédé a été transféré à l’échelle industrielle. Plusieurs extractions ont été menées dans trois distilleries partenaires et l’analyse chimique (en termes de polyphénols, de tannins condensés, de sucres et de matières inorganiques) des différentes fractions isolées a été réalisée. Des extraits industriels ont permis la fabrication du premier panneau de particules dont l’adhésif est constitué à 80 % de tannins de marcs de raisins et renforcé à l’aide d’une résine synthétique satisfaisant à la norme européenne de cohésion interne. Ces extraits industriels ont également partiellement substitué une résine phénol-formaldéhyde pour la production de panneaux de particules. Différents post-traitements ont été réalisés sur les extraits de marcs afin d’en augmenter la réactivité chimique vis-à-vis d’agents de réticulation. Une filtration à un seuil de coupure de 1 µm a entrainé une légère amélioration des performances adhésives, alors qu’une hydrolyse acide de l’extrait les a dégradées. Un procédé d’ultrafiltration des extraits à 5 kDa ou 1 kDa a permis d’obtenir des extraits beaucoup plus réactifs et ouvre des perspectives pour la production d’adhésifs biosourcés pour le bois
Wastes from the French wine industry are traditionally treated and upgraded in distilleries. This work deals with the study of an industrial-scale valorization of a final waste from distilleries: the spent grape pomace. Pomace from different French production areas were chemically characterized, in terms of condensed tannins and polysaccharides. An extraction process of condensed tannins has been optimized in laboratory and was then transferred to an industrial scale. Several extractions were carried out in three partner distilleries and chemical analysis (in terms of polyphenols, condensed tannins, sugars and inorganics) of the different isolated fractions were performed. Industrial extracts were used for the elaboration of the first particleboard whose adhesive constituted by 80% of grape pomace tannins and strengthened with a synthetic resin to satisfy the European standard for internal bond. These industrial extracts were also used to partially substitute a phenol-formaldehyde resin for the production of particleboards. Different post-treatments were performed on the pomace extracts in order to increase their chemical reactivity toward cross linking agents. Filtration with a cut-off of 1 µm led to a slight improvement in adhesive performances, whereas acid hydrolysis of the extract have degraded it. An ultrafiltration process of the extracts at 5 kDa or at 1 kDa enabled to get much more reactive extracts and opened up prospects for the production of bio-based adhesives for wood

Les lames de plancher d’ingénierie (LPI) sont des composites multicouches à base de bois. La structure en couches croisées est conçue pour donner aux LPI une bonne stabilité dimensionnelle pendant les changements de conditions environnementales. Toutefois, pendant la saison d’hiver en Amérique du Nord, l’humidité relative dans les habitations peut descendre de façon significative et générer une déformation en tuilage de LPI importante. L’amplitude de cette déformation dépend des propriétés physiques et mécaniques de chaque couche et du changement d'humidité. Le contreplaqué est largement utilisé comme substrat dans la fabrication de LPI. L’industrie canadienne des lames de plancher utilise couramment le contreplaqué de bouleau baltique (CBB [russe et finlandais]) dans leurs constructions de LPI haut de gamme. L’objectif général de ce projet de doctorat était de développer un panneau OSB (Oriented Strand Board) spécial afin de remplacer le contreplaqué utilisé comme substrat dans la fabrication de LPI. Les objectifs spécifiques de ce travail de recherche étaient de développer un panneau OSB spécial en vue d’être utilisé comme substrat dans les LPI, de fabriquer et évaluer des prototypes de LPI en utilisant ce substrat, de comparer les propriétés de ces prototypes avec celles d’autres LPI usuels et de caractériser les contraintes développées dans les LPI jusqu’à l’apparition des délaminations. Des panneaux OSB composés de trois couches ont été fabriqués à partir de deux types de lamelles de bois : un mélange de 90% de peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.) et 10% de bouleau à papier (Betula papyrifera Marsh.) et 100% de pin ponderosa (Pinus ponderosa Dougl. ex Laws.). Une expérience factorielle a été utilisée pour évaluer l’effet de trois facteurs de fabrication sur les propriétés des panneaux. Les facteurs choisis ont été la teneur en adhésif, le profil de densité et le rapport entre les couches de surface et la couche médiane. Afin de choisir les meilleures combinaisons de trois facteurs, des tests de flexion, de cohésion interne et de gonflement en épaisseur ont été effectués pour chaque type de panneaux. Des prototypes de LPI ont été fabriqués en utilisant comme substrat : l’OSB grade sheating, l’OSB web stock, le contreplaqué russe et les deux types de panneaux d’OSB spéciaux. Ces prototypes ont été testés dans une chambre de conditionnement. Les constructions de LPI ayant un substrat en contreplaqué russe ont présenté les plus faibles valeurs en tuilage. Des différences non significatives ont été observées entre les LPI utilisant comme substrat le contreplaqué russe et le panneau OSB fabriqué à partir du mélange peuplier/bouleau. Cependant, des délaminations dans le substrat en OSB ont été observées après le test en chambre de conditionnement. La modélisation par éléments finis a été utilisée afin de caractériser les contraintes développées dans le substrat de LPI pendant les changements de teneur en humidité. Les propriétés mécaniques et physiques du substrat en OSB nécessaires à la modélisation ont été déterminées expérimentalement sur des panneaux OSB avec un profil de masse volumique aplati. La modélisation par éléments finis a été réalisée à l’aide du code MEF++. Une bonne corrélation a été trouvée entre la déformation en tuilage de LPI mesurée en chambre de conditionnement et celle calculée par le modèle. Le champ de contraintes simulé correspond aux délaminations observées sur les échantillons de LPI. Les résultats obtenus, montrent la faisabilité d’utiliser le panneau OSB comme substrat dans la fabrication de LPI.
Engineered wood flooring (EWF) is a multilayer composite flooring product. The cross layered structure is designed to give EWF good dimensional stability under transient environmental conditions. However, during winter season in North America the indoor relative humidity could dramatically decrease and generate an important cupping deformation. The magnitude of this distortion depends on the physical and mechanical properties of each layer and moisture content changes. Baltic Birch Plywood (BBP [Russian and Finnish]) is widely used as substrate in the high quality EWF products, especially by Canadian manufacturers. The overall objective of this study was to develop an oriented strand board (OSB) as a substitute for the plywood used as a substrate for EWF. The specific objectives of this project were to develop a special OSB formulation to be used as a substrate for EWF; to manufacture and evaluate the EWF prototypes made with this substrate, to compare the prototype properties with those of commonly-used EWF; and to characterize the stresses developed in the substrate until delamination appears. Three-layers oriented strand boards were manufactured from two types of strands: a mixture of 90% aspen (Populus tremuloides Michx.) and 10% paper birch (Betula papyrifera Marsh.), and 100% ponderosa pine (Pinus ponderosa Dougl. ex Laws.). The OSB panels were fabricated following a factorial design of three resin contents, two vertical density profiles, and three weight ratios of the face and core layers. In order to choose the best combinations of the three factors, tests to determine bending properties, density, internal bond and thickness swelling were performed for each type of panel. Prototypes of EWF were made using five types of substrates: BBP, sheathing grade OSB, web stock OSB and the two prototypes of specialty OSB panels. The tests in conditioning chamber showed that BBP substrate constructions present the lowest distortion between humid and dry conditions. There were no significant differences in the distortion measured for BBP and aspen/birch OSB substrates. However, delaminations were observed in the OSB substrate after the test in conditioning chamber. A finite element model was used in order to characterize stresses developed in the EWF substrate in transient moisture content conditions. The physical and mechanical properties of OSB substrate were experimentally determined in laboratory on the OSB panels with a flat density profile. The finite element (FE) modeling was performed using the FE code MEF++. Good agreement has been found between the numerical and experimental EWF cupping deformation. The high stress regions in the distribution correspond to the delaminations observed on the OSB substrate. The results of this work demonstrate the potential of OSB to be used as substrate in EWF construction.

Nous avons apporté une attention toute particulière à l'amélioration des propriétés mécaniques des panneaux de particules dans un environnement humide, qui est en fait le point faible des résines aminoplastiques largement utilisées à l'heure actuelle. De nouvelles méthodes ont été explorées pour modifier les propriétés à la fois des résines mélamine-urée-formol (MUF) et urée-formol (UF). En ce qui concerne les résines MUF, une excellente résistance à l'eau à été obtenue en utilisant un durcisseur forme seulement du mélange d'hexaméthylénététramine et d'une solution concentrée d'acide sulfurique. Ce durcisseur a été analysé par RMN 1. 3c : il est composé de bases imines. Dans la résine MUF durcie, la présence de nouveaux ponts aminodiméthylène a également été prouvée par RMN 13c avec ce durcisseur, le v100 a été passé facilement (essai de traction perpendiculaire où la contrainte de rupture > 0,15 mpa), ce qui indique que ces panneaux de particules conviennent à un usage extérieur. Ces résines MUF de classe d'émission e1 sont aussi résistantes à l'eau que les résines phénol-formol, mais contrairement à celles-ci, elles ne sont ni toxiques, ni polluantes. Si ce durcisseur est utilisé dans l'industrie du panneau, les parts de marché respectives des résines PF et mMUF changeront probablement au cours des prochaines décennies. En ce qui concerne les résines UF, l'addition de monoacétate pur de mélamine s'est révélée plus efficace que l'ajout de mélamine seule pour les tests mécaniques à la fois sur des échantillons secs et humides. Un travail plus fondamental a également été effectué pour fabriquer de nouvelles résines urée-uron-formol dont la concentration en espèces urons est la plus élevée possible ; ces résines possèdent des performances mécaniques ameliorées.

Dans le but de fabriquer des panneaux ignifugés en gypse et en particules de bois présentant une meilIeure résistance à l'eau et d~ mei Heures caractéristiques mécaniques, on a ajouté au gypse une proportion de 30 % de ciment Portland. Pour définir le type d 'espèce de bois à utiliser pour la fabrication des panneaux on a déterminé la compatibilité de quatre espèces du bois avec le gypse et le ciment. Dans ce but, on a utilisé la calorimétrie isotherme. Les espèces étudiées étaient, le pin gris (Pinus banksiana), le sapin baumier (Abies balsamea), le bouleau blanc (Betula papyrifera) et le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides). Le pin gris, le bouleau blanc et le peuplier faux-tremble ont été les plus compatibles et aptes à la fabrication de panneaux bois-gypse ou bois-gypse-ciment. Le sapin baumier cause un retard de la prise des liants inorganiques mais un prétraitement à l'eau chaude permet son utilisation pour la fabrication de panneaux. On a décidé d'utiliser le pin gris dans la fabrication des panneaux à cause de sa bonne compatibilité tant avec le gypse qu'avec le ciment. Les panneaux ont été fabriqués avec 53 % de liant inorganique, 22 % de particules de pin gris (0,5 - 2,6 mm à 10 % de teneur en humidité) et 25 % d'eau (basé sur la masse humide du panneau) et pressés à 5-7 MPa pendant 30 minutes à 60°C à une épaisseur de Il mm. On a élaboré deux types de panneaux. Le premier a utilisé seulement le gypse comme liant et le deuxième un mélange de gypse et de ciment en proportion 70:30 de la masse sèche en poudre. Les propriétés physiques et mécaniques des panneaux ont été testées selon la norme ASTM D 1037 en évaluant le gonflement en épaisseur"la"dilatation linéaire, l'absorption d'eau, la masse volumique, la résistance à la flexion, la cohésion interne, la dureté et la résistance à l'arrachement des vis, en éprouvettes sèches et saturées par immersion dans l'eau. La conductivité thermique à été déterminée selon la norme ASTM C 518 et la détermination de la dégradation thermique a été faite par analyses thermogravimétrique (TGA). Les résultats ont été comparés avec un panneau en gypse commercial. Si on les compare aux panneaux sans ciment et aux panneaux en gypse commercial ± placoplâtres¿, les panneaux en gypse et particules de bois renforcés avec du ciment Portland possèdent une meilleure stabilité dimensionnelle, une plus faible absorption d' eau, un gonflement en épaisseur plus faible, une plus grande résistance à la flexion et à l'arrachement des vis, une meilleure cohésion interne et une plus grande dureté. On a pu remarquer qu'en conditions saturées suite à l'immersion dans l'eau pendant 24 heures, toutes les caractéristiques étaient améliorées par la présence du ciment Portland. En conclusion, l'élaboration de panneaux en gypse et particules de bois renforcés avec du ciment Portland donne un bon, produit résistant à l'humidité, avec de bonnes propriétés physico-mécaniques et une résistance à la dégradation thermique acceptable. Même si ces propriétés restent plus faibles que celles de panneaux bois-ciment, le coût est moindre et la période de prise de panneaux en gypse-ciment et particules de bois est plus courte, ce qui incite l'utilisation de cette alternative.

Le contexte de globalisation oblige les entreprises à intégrer des unités délocalisés dès la phase de conception. Cette intégration de domaines très différents rend de plus en plus complexe le processus de conception. Les différents acteurs doivent introduire leurs propres contraintes en juste besoin. Ils doivent pouvoir travailler sur leurs propres vues dans un système multi-acteur. Nous montrons ici comment le système proposé permet de résoudre les problèmes de complexité. Un système de conception de meubles réalisés en panneaux de fibres ou de pë:lrticules est développé pour valider notre approche. Ce système intègre un designer, proposant en esquisse les formes et les principales dimensions d'un meuble répondant à un cahier des charges. Un technologue, un assembleur, un mécanicien et un fabricant permettent de réaliser les choix technologiques adéquats, de dimensionner les différents éléments en tenant compte de critères de qualité et d'évaluer le coût final d'obtention du produit
The companies need to integrate delocalized units in different domains during the design process although it increases complexity in the design process due to the globalization. The actors must introduce their constraints in a just need and be able to work in a multi-actor system. We present here how the proposed system solves the problems of imaginary complexity. A design system for furniture made of particleboard or fiberboard is developed to validate our approach. It integrates a designer, proposing the outlines of shapes and principal dimensions of product corresponding to the specifications. A technologist, an assembler, a mechanician, and a manufacturer allow carrying out gradually the adequate technological choices, to calculate the dimensions of various elements by taking account of quality standards and to evaluate the cost of the final obtaining product

L’étude présentée dans ce manuscrit s’inscrit dans les contextes environnementaux de la production d’énergie renouvelable et de la valorisation des déchets à base de bois. Il s’agit de valider et d’optimiser un procédé multi-étagé pour les déchets bois de type panneaux de particules. Dans ces déchets le bois est généralement associé à des résines urée formaldéhyde et mélamine formaldéhyde, composés riches en azote qui conduisent à la production de gaz polluants (ammoniac, acides isocyanique et cyanhydrique, NOx…) lors de leur valorisation énergétique (combustion, pyrolyse, gazéification). Le procédé proposé vise dans un premier temps à éliminer l’azote contenu dans le déchet pour produire un solide de type bois chauffé ou charbon dont la valorisation est envisagée dans un second temps par différents voies. La première étape consiste en une pyrolyse basse température (250°C à 400°C) pendant 3 à 15 minutes et permet d’éliminer environ 70 % de l’azote initial pour les différentes conditions étudiées. Le traitement à 250°C permet d’obtenir un meilleur rendement en solide et donc énergétique. La pyrolyse et/ou la pyrolyse / gazéification à la vapeur d’eau du résidu de la première étape sont ensuite étudiées entre 800°C et 1000°C. Le niveau de température le plus élevé assure le meilleur rendement gazeux et permet de produire un gaz riche en hydrogène et en CO utilisable dans divers procédés de valorisation énergétique. La pyrolyse / gazéification permet de convertir l’ensemble du solide carboné optimisant ainsi l’efficacité énergétique du procédé. En revanche, la simple pyrolyse du solide conduit à une production de gaz moins importante mais permet de piéger une part de l’azote dans le charbon résiduel final. Celui-ci, après une étape d’activation, semble particulièrement bien adapté au piégeage par adsorption du phénol et des composés aromatiques en phase liquide. Ainsi, les travaux effectués montrent qu’un procédé multi-étagé est une voie intéressante pour valoriser des sous-produits bois à faible coût en leur donnant une forte valeur ajoutée
Within the environmental contexts of power generation and waste disposal, the present works deals with the validation and the optimisation of a multistage thermo chemical process of particleboard waste conversion (enhancement). These wastes are mostly associated with urea formaldehyde and melamine formaldehyde resins which contain a huge amount of nitrogen. Nitrogen causes the production of pollutants such as ammonia, isocyanic acid, cyanhydric acid and NOx… during classical thermo chemical process (combustion, pyrolysis and gasification). The process studied aims in a first time to remove nitrogen species from waste to produce a combustible solid and in a second time to convert this residual solid in a combustible gas. The first step consists in a low temperature pyrolysis (250°C to 400°C) during 3 to 15 minutes and assumes to eliminate 70 % of the initial nitrogen content for all studied conditions. The pyrolysis and/or the pyrolysis / gasification under water of the residue are then studied between 800°C and 1000°C. The higher temperature of reaction (1000°C) improves the production of gases and the energy efficiency of this second step and allow the production of hydrogen and carbon monoxide rich gases. The pyrolysis / gasification under water allows a total conversion of the solid which optimises the energy efficiency of the process. However, the pyrolysis under nitrogen produces a lower amount of gases but helps to catch a part of the nitrogen in the residual char. The char then produced is converted through an activation step, in an active char containing nitrogen functionalities with high adsorption capacities, especially for the trapping of phenol or other aromatic compounds in liquid phase. This multistage is thus a interesting way to enhance low cost raw matter like particleboard waste

L'Étude a porté sur des contreplaqués d'okoumé et sapin de 15 mm d'épaisseur et sur des panneaux de particules d'essences feuillues de 35 et 50 mm. Les éprouvettes ont été inoculées au moyen d'inoculats préalablement infestés par diverses souches pures de basidiomycètes. Après 12 à 16 semaines d'exposition, les éprouvettes ont été soumises à un essai de rupture en flexion statique. L’étude confirme qu'il est possible d'utiliser des champignons lignivores en conditions non stériles et d'obtenir dans la plupart des cas des attaques fongiques importantes et homogènes. Elle confirme aussi l'influence de l'épaisseur des plis du contreplaqué sur la résistance à la pourriture. La perte de résistance en flexion statique semble être un meilleur critère d'attaque fongique que la diminution de vitesse de propagation des ultrasons

L’écorce est une matière non-désirable pour les industriels forestiers. Ils doivent s’en départir soit par enfouissement ou par incinération et ces activités sont néfastes pour la qualité des sols et de l’air. Par conséquent, il est important de favoriser toute alternative d’utilisation de l’écorce. L’hypothèse de recherche sur laquelle se base ce projet est qu’il est possible de fabriquer des panneaux de particules faits à base d’écorce de peuplier faux-tremble (Populus tremuloides) se conformant aux normes de performance de l’American National Standards Institute (ANSI). Pour ce faire, une expérience factorielle a été mise sur pied en vue d’étudier l’effet de trois facteurs soient la masse volumique (600, 800 et 1000 kg/m³), la teneur en liant dans les couches couvrantes (6, 9 et 12 %) ainsi que le type de liant (urée-formaldéhyde et phénol-formaldéhyde) utilisé sur les propriétés physico-mécaniques des panneaux d’écorce. Chacune des combinaisons de facteurs fut répétée trois fois. Cela donnera un total de 54 panneaux de 560 X 460 X 8 mm à analyser. Cependant, les panneaux de 1000 kg/m3 avec le liant phénol-formaldéhyde n’ont pu être fabriqués dû à un problème récurrent de délamination. Les normes pour le module d’élasticité, la cohésion interne, la dilatation linéaire et la dureté ont été atteintes pour certaines combinaisons de facteurs mentionnées ci-haut. Le module de rupture et le gonflement ont été les propriétés critiques de l’étude. Les panneaux les plus performants ont été fabriqués avec le liant phénol-formaldéhyde, une masse volumique de 800 kg/m3 et une teneur en liant de 12 % dans les couches couvrantes. La comparaison des résultats obtenus pour les panneaux fabriqués avec le liant urée-formaldéhyde (UF) et le liant phénol-formaldéhyde (PF) permet de dire que les moyennes obtenues pour le module d’élasticité, le module de rupture et la cohésion interne sont plus élevées avec le liant PF. De plus, il est possible de remarquer que la moyenne obtenue pour la dureté est plus élevée avec le liant UF de même que le gonflement diminue avec le liant UF. Enfin, en ce qui concerne la dilatation linéaire, l’utilisation du liant PF ou UF n’a pas eu d’impact significatif sur les résultats.
The bark is a not-desirable matter for the forest industry. The methods used to bury or burn bark are harmful to soil and air. Consequently, it’s important to look any alternative utilization of bark. The hypothesis on which this project is based is that is possible to manufacture particleboards from trembling aspen (Populus tremuloides) bark while meeting the performance standards of the American National Standard Institute (ANSI). A factorial design was set-up to analyze the effect of three factors : panel density (600, 800 and 1000 kg/m³), resin content in the surface layer (6, 9 and 12 %) and type of binder (urea-formaldehyde and phenol-formaldehyde) on the physical and mechanical properties of the panels. Each combination of factors was repeated three times. This gave a total of 54 panels of 560 X 460 X 8 mm for the analyzis. Panels of a density of 1000 kg/m3 made with phenol-formaldehyde resin were finally not manufactured due to a recurrent problem of delamination. The standards for modulus of elasticity, internal bond strength, linear expansion and hardness were met for certain combinations of the above mentioned factors. The modulus of rupture and thickness swelling were the critical properties of this study. The best panels were manufactured with phenol-formaldehhyde resin at a density of 800 kg/m3 and a resin content of 12 % in the surface layers. The comparison of the results obtained for the panels made with urea-formaldehyde (UF) and phenol-formaldehyde (PF) shows that the average values obtained for modulus of elasticity, modulus of rupture and internal bond strentgh are higher for PF resin, the average values obtained for hardness is higher for UF resin ; thickness swelling decreased for UF resin ; and the utilization of PF or UF resin does not have a significant impact on the linear expansion.

Les normes concernant les émissions de formaldéhyde des adhésifs pour bois étant très restrictives, des alternatives satisfaisant les mêmes exigences sont recherchées. Dans cette perspective nous avons étudié des solutions pour l'utilisation industrielle de trois types d'adhésifs que sont les tanins réagissant par autocondensation, les résines hybrides d'uréeformaldéhyde (UF)/polyméthylènediisocyanate (pMDI) et les formulations à base de diméthoxyéthanal (DME). L’étude portant sur les tanins a montré qu’une production industrielle de panneaux à grosses particules pressés à injection de vapeur est possible. Les études ont permis d’évaluer le durcissement du mélange adhésif et de l’optimiser pour le pressage à injection de vapeur. La plupart des formulations étudiées satisfont les exigences qualitatives des normes1. Cependant la résistance à l’eau de ces panneaux reste problématique. L’expérimentation menée sur les adhésifs UF/pMDI apporte une meilleure connaissance de ceux-ci et de leurs interactions avec les propriétés finales des panneaux de fibres. Des résultats intéressants ont été obtenus lors de l’étude de la distribution de la résine par microscopie confocale à balayage laser (MCBL). L’amélioration des caractéristiques des panneaux permet de satisfaire aux exigences de la norme F** pour des adhésifs UF/pMDI émulsifiable ayant un faible rapport molaire. Toutefois les dégagements F**** n’ont pu être atteints seulement qu’en utilisant 100 % de MDI. Dans l’étude portant sur des formulations dérivées de DME, de nouvelles formulations d’adhésifs ont été développées et certaines ont été validées à l’échelle industrielle. Celles-ci satisfont les exigences qualitatives des normes, et ont des émissions de formaldéhyde correspondantes aux panneaux de la classe F****
The standards concerning the formaldehyde emissions2 from wood based panels have become more restrictive; alternatives meeting the requirements of the standards are needed. Therefore, solutions for the industrial use of three types of adhesives were studied which are; tannin adhesives by silica-induced autocondensation, Urea-formaldehyde (UF) / polymeric phenyl isocyanate (pMDI) hybrid adhesives and formulations based on dimethoxyethanal (DME). The study related to the tannins showed that an industrial production of large particle particle boards pressed with steam injection is possible. The analyses made it possible to evaluate the tannin autocondensation reactions of the formulations and to optimize them for steam injection pressing. Most of the studied formulations satisfied the qualitative requirements of the standard for both internal bond strength and formaldehyde emission2. Besides, the potential use for exterior grade of these panels remains problematic. The experimentations on the UF/pMDI adhesives increased the knowledge in the field of the adhesives-panel properties interactions for medium density fiberboard (MDF). Important results were obtained by the study of the resin distribution by confocal laser scanning microscopy (CLSM). Best results concerning the improvement of the panel properties were obtained for adhesive mixtures with low molar ratio UF and emulsifiable pMDI, satisfying the requirements of the standard, grade F **. However, grade F **** could only be reached by using 100 % of MDI. During the study related to the formulations of DME derived resins, new adhesive formulations were developed. The most promising formulation was selected and validated on industrial scale. It has shown to be able to satisfy the qualitative requirements of the standards with low formaldehyde emission2

Ce travail de recherche avait un double objectif. D’abord, optimiser la proportion et la granulométrie (forme, dimensions, distribution) des particules d’écorce non extraite et extraite pour la production de panneaux de particules dont les propriétés physiques et mécaniques respectent les exigences des normes en vigueur. Ensuite, mettre en évidence les effets du traitement à l’eau chaude des écorces sur le système constitué des particules d’écorce et de l’adhésif utilisé (phénol-formaldéhyde) afin de déterminer son impact sur les propriétés physiques et mécaniques des panneaux. Les écorces fraîches d’épinette noire (Picea mariana (Mill.)) et de peuplier faux-tremble (Populus tremuloides (Michx.)) provenant d’écorceuses d’usines de transformation du bois ont été collectées, traitées (extraites) à l’eau chaude ou non, séchées et broyées. Les particules obtenues ont été tamisées et séparées en quatre classes de granulométrie : une pour les couches couvrantes (0,2-1,5 mm), et trois autres (fine : 1,5-2,6 mm ; moyenne : 2,6-5,0 mm et grossière : 5,0-7,0 mm) pour les couches médianes. Ces particules d’écorce ont été utilisées seules ou mélangées à des particules de bois obtenues d’usines de panneaux pour fabriquer des panneaux de particules de masse volumique cible 800 kg/m3 et contenant 50 et 100% d’écorce. Les propriétés physiques et mécaniques des panneaux fabriqués comme le module d’élasticité (MOE), le module de rupture (MOR), la cohésion interne (CI), la dureté Janka (DJ), le gonflement en épaisseur (GE) et la dilatation linéaire (DL) ont été déterminées et comparées d’une part entre elles et d’autre part à celles de panneaux témoins constitués de 100% de particules de bois. D’après les résultats, les propriétés mécaniques des panneaux de particules diminuent avec l’augmentation de la proportion d’écorce non extraite et extraite d’épinette noire et de peuplier faux-tremble. Parallèlement, il y a une augmentation légère du GE et substantielle de la DL. L’influence de la granulométrie des particules sur les panneaux a été davantage observée au niveau de la cohésion interne. Ainsi, la cohésion interne des panneaux contenant 50% d’écorce diminue lorsque la taille des particules d’écorce augmente. Pour les autres propriétés, ce facteur est observé surtout dans le cas des panneaux à 100% d’écorce. Les panneaux de particules ayant 50% d’écorce d’épinette noire ont obtenu les valeurs les plus élevées de MOE, MOR, CI et les moins élevées de DL. Ces valeurs étaient respectivement 12, 37, 54% moins élevées et 45% plus élevées que celles des panneaux témoins. Les panneaux d’écorce de peuplier faux-tremble ont obtenu les valeurs de gonflement en épaisseur les moins élevées. Tous les panneaux comportant 50% d’écorce non extraite d’épinette noire et de peuplier faux-tremble ont respecté les exigences de la norme ANSI A208.1-1999 pour les panneaux de particules à moyenne densité à usage commercial (M-1) et de sous-plancher (PBU) en ce qui concerne le MOE, MOR, CI et DJ. Le traitement (ou l’extraction) à l’eau chaude des écorces a affecté leurs propriétés physico-chimiques en diminuant leur mouillabilité, leur acidité et la quantité de polyphénols susceptibles de réagir avec le formaldéhyde. On a observé une détérioration des propriétés physiques et mécaniques des panneaux de particules fabriqués avec les écorces extraites à l’exception de la dureté.
This study aims at optimizing bark content and particle geometry in order to produce bark particleboards that can meet the usual performances required by the standard. Specific objectives were 1) to determine the effects of unextracted and extracted bark content, and particle geometry (shape, size and distribution) on the physical and mechanical properties of particleboard made from black spruce and trembling aspen bark; 2) to highlight the effects of hot water treatment of bark on the bark particles/PF adhesive system as well as its impact on the physical and mechanical properties of particleboard made from black spruce and trembling aspen bark. Fresh black spruce (Picea mariana (Mill.)) and trembling aspen (Populus tremuloides (Michx.)) bark was collected from the debarking units of wood processing plants, treated (extracted) with hot water or not, dried, crushed in a hammer mill and sieved in four groups. The first group with particle size of 0.2-1.5 mm was used for the surface layer. The three other groups called fine, medium and coarse of particle size 1.5-2.6 mm, 2.6-5.0 mm and 5.0-7.0 mm. Wood particles were added to the bark particles to produce mixed wood bark particleboards. Particleboards of different bark content (50 and 100%), with a target density of 800 kg/m3 were manufactured and their mechanical and physical properties including the modulus of elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), Janka hardness (HJ), thickness swelling (TS), and linear expansion (LE) investigated and compared to a control made of 100% wood particles. The results showed that, while the mechanical properties of the particleboard made from black spruce and trembling aspen bark decreased with increasing bark content, the linear expansion (LE) increased and the thickness swelling (TS) increased slightly. The effect of particle size was observed mostly on the internal bond (IB). In spite of the low effective bark ratio of the coarse particles, the IB of the boards often decreased with increasing bark particle size. For the other properties, the boards made of 100% bark seem to be more affected by the particle geometry than those made of 50% bark. Particleboard made from 50% black spruce bark showed the highest MOE, MOR, IB and the lowest LE with values 12, 37, 54% lower and 45% higher than the control, respectively. Particleboard made from trembling aspen bark showed the lowest TS. The MOE, MOR, IB and HJ of boards made from 50% unextracted black spruce and trembling aspen bark met the requirements for commercial (M-1) and underlayment (PBU) panels of the ANSI A208.1-1999 standard. Hot water treatment affects the physical and chemical properties of the bark by decreasing the hydrophilic properties, the acidity and the amount of condensable polyphenols able to react with formaldehyde. A detrimental effect was noticed on all the physical and mechanical properties of particleboards made from extracted bark except for the Janka hardness where no significant decrease was found.

Selon le Règlement sur les matières dangereuses du Gouvernement du Québec, les résidus de bois encollés de résine sont susceptibles d’être des matières dangereuses résiduelles toxiques, car ils contiennent du formaldéhyde. La gestion des résidus toxiques est problématique pour l’industrie de la seconde transformation du panneau, car il pourrait s’avérer que la majorité des usines ne disposent pas de chaudière de combustion d’une puissance assez élevée pour brûler leurs résidus de panneaux en conformité avec les exigences gouvernementales. La récupération de ces résidus pourrait être envisageable, mais une connaissance plus approfondie de la nature de ceux-ci est essentielle pour être en mesure d’envisager cette option. L’objectif de cette étude est de caractériser les résidus provenant de l’industrie québécoise de la seconde transformation des panneaux de particules et de fibres de bois dans le but d’éclairer le choix des options de récupération, d’utilisation ou de disposition de ces résidus. Une enquête réalisée auprès des industriels de seconde transformation du panneau a permis de dresser un portrait des résidus générés. Un questionnaire a été transmis par la poste à un échantillon d’usines de chaque secteur industriel. L’utilisation d’une méthode en cinq points de contact a mené à l’obtention d’un taux de réponse de 32%. Une quantification des résidus a été réalisée dans le but final d’extrapoler les résultats à l’ensemble de l’industrie québécoise. L’analyse des résultats a permis de dresser un portrait des résidus de panneaux quant à la gestion, la disposition et la contamination de ceux-ci. L’enfouissement est le mode de disposition le plus répandu et les entreprises de petite taille ont plus tendance à faire appel à cette pratique. La gestion des résidus de panneaux est problématique chez 30% des industriels et certains d’entre eux ont déjà tenté de trouver de meilleurs débouchés que ceux dont ils disposent actuellement.
According to Québec’s Règlement sur les matières dangereuses, wood residues containing resin are likely to be toxic residual dangerous matters because of their formaldehyde content. The management of these residues is problematic for the secondary board manufacturers because the majority might not operate a combustion boiler with high enough power to burn board residues in conformity with regulatory requirements. The recovery of these residues could be possible, but no decision can be taken without knowing the nature of the residues. The objective of this study is to characterize the residues coming from the secondary board manufacturers in the province of Québec in order to find opportunities for recuperating, recycling or disposing of these residues. A survey of secondary board processing plants has been conducted to draw a picture of the disposal of residues. A mail questionnaire was sent to a sample of plants within each industrial sector. The five points of contact method was applied, yielding a response rate of 32%. A quantification of the residues was made and the data was used to extrapolate the results to the whole of Québec industry. A segmentation of the results according to the size of the plant or to the industrial sector was made and significant differences were found between classes regarding the management, the use and the contamination of the residues. The majority of secondary board manufacturers send their board residues to landfill sites. This is the case of most small size mills. The survey indicates that 30 percent of the mills have experienced serious problem in managing these residues and they have already tried to find a better solution to dispose of them.

Les résines phénol-formaldéhyde (PF) peuvent être combinées chimiquement avec la biomasse à base de lignine et de carbohydrates, pour donner origine à des produits qui conservent des caractéristiques assez bonnes. On réduit ainsi le coût des matières premières. Ces résines PF modifiées ne contiennent que peu de phénol et de formaldéhyde. Egalement les systèmes PF-tannins peuvent être utilisés quelque soit les proportions du mélange : à faible taux d'encollage les tannins fonctionnent comme des accélérateurs de la résine PF. Au contraire une résine PF de rapport molaire 1:2. 5 peut agir comme durcisseur des tannins. Les tannins réticulent très bien avec les résines PF. S'ils sont combinés avec la diméthylolurée en milieu alcalin, on obtient des panneaux à taux d'émission de formaldéhyde nul, mais seulement compatibles avec une exposition intérieure. Au contraire avec le tri(hydroxyméthyl)nitrométhane, on peut obtenir une qualité de panneaux soit de particules soit de fibres compatibles à la fois avec une exposition intérieure et extérieure

L’objectif de ce travail consiste à recycler les boues secondaires (BS) et explorer leur potentiel comme co-adhésif de l’urée-formaldéhyde (UF) dans la fabrication des panneaux de particules. Nous avons posé l’hypothèse qu’il est possible de valoriser les BS comme co-adhésifs pour la fabrication de panneaux de particules. Deux approches ont été adoptées: La première consiste à évaluer les possibilités de modification de l’UF par l’ajout des BS pour synthétiser un nouvel adhésif. Les résultats ont montré que le temps de polymérisation de la résine est très court et nous avons conclu que cette approche n’est pas applicable à l’échelle industrielle. Bien que la première approche ait été rejetée, des conclusions peuvent en être tirées. Premièrement, les caractéristiques des BS varient avec le procédé papetier, l’usine d’origine et le temps d’échantillonnage. Deuxièmement, les thermogrammes d’analyses par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) montrent que l’influence de la BS sur la cuisson de l’UF est importante. Troisièmement, les analyses de résonance magnétique nucléaire (RMN) montrent qu’il existe un rapport optimal entre la BS du procédé chimico-thermoméchanique provenant de Bowater (PCTM (B)) et l’UF. La deuxième approche consiste à introduire in-situ les BS dans les panneaux à différentes proportions. Cette approche est techniquement faisable et a été testée avec différents types de BS (PCTM, thermo-mécanique (PTM) et kraft). Un dispositif expérimental a été mis en place pour évaluer le potentiel des BS comme co-adhésifs. Les facteurs de variation choisis sont la teneur en UF (3 niveaux), la source des BS (3 sources) et la proportion des BS (3 proportions). Il existe un ratio optimal de BS/UF selon les valeurs des cohésions internes (CI) des panneaux d’essais préliminaires. L’ajout de BS dans les panneaux ne nuit pas à la CI et peut même en entrainer une amélioration dans certains cas. La plupart des propriétés mécaniques ne sont pas influencées négativement par l’ajout des BS. Par contre, la stabilité dimensionnelle en est affectée négativement. Le principal avantage de l’utilisation des BS est qu’elles permettent de minimiser l’empreinte écologique du procédé de fabrication tout en provoquant une diminution des émissions de formaldéhyde (EF) des panneaux.
The objective of this work is to recycle secondary sludge (SS) and explore its potential as co-adhesive for Urea-formaldehyde (UF) adhesives used in particleboard manufacturing. We hypothesized that it is possible to use the SS as co-adhesive for the manufacture of composite panels made of wood particles. First, we modified UF resin by the addition of SS to synthesize a new co-adhesive. The results of the first approach showed that the curing time of the resin is very short and it was concluded that this approach is not applicable on an industrial scale. Although the first approach is rejected, some conclusions can be drawn: 1) The characteristics of the SS vary with the papermaking process, the plant and the sampling time. 2) Dynamic scanning calorimetry (DSC) thermograms show that the influence of SS on UF cure is noticeable. 3) Nuclear magnetic resonance (NMR) showed that there is an optimal ratio between the chemi-thermo-mechanical pulping CTMP (B) SS and UF. The second approach is to add SS in-situ in the process of panel making in different proportions. This approach is technically feasible and has been tested with SS from the three different sources (TMP, CTMP and Kraft). Preliminary trials were done. Then, a final experimental dispositive was set up to evaluate the potential of SS from these different processes as co-adhesives. Factors are the UF resin content (3 levels), the SS source (3 sources) and the proportion of SS (3 proportions). There was an optimal ratio of SS/UF according to the values of internal bond (IB) of particleboards from the preliminary trials. SS cannot be used as an adhesive alone for particleboards. In general, results of this study indicated that the use of SS from three different pulping processes as co-adhesive have several advantages including the possibility of manufacturing particleboards at reduced urea formaldehyde (UF) resin content and wood particles content, value-added utilization of pulp and paper sludge and, especially, reduction in formaldehyde emissions. The reduction of formaldehyde emission with the recycling of SS as co-adhesive has the most significant environmental benefit.

Ce travail analyse la possibilité d'une amélioration des propriétés des panneaux de particules encollés avec des résines phénoliques par ajout de petites quantités de résines époxy différentes directement au mélange collant. Au cours de ce travail, les méthodes de préparation du mélange collant et les paramètres de fabrication des panneaux de particules sont évaluées et optimisées dans ce cas spécial. Une amélioration relative de la résistance mécanique des panneaux de particules, due à l'ajout de la résine époxy est la plus marquée, lorsque la performance de la résine phénolique est faible dans certaines limites. En général, une température basse et/ou un temps de pressage court favorise un fort degré d'amélioration relative. Les analyses instrumentales ont prouvé que plusieurs mécanismes expliquent cette hypothèse : la formation d'un réseau de copolymérisation entre les deux différents types de résines peut se dérouler par réactions chimiques entre les groupes méthylols ainsi que les groupes hydroxyles aromatiques de la résine phénolique et le groupe oxirane de la résine époxy. Ceci a été démontré par analyse RMN 13C. De plus de ces deux mécanismes qui mènent à la coréaction entre les deux résines, la réaction de polycondensation de la résine phénolique est également présente. En conséquence, il s'agit d'un réseau d'interpénétration dont un des composants est un réseau de copolymérisation. L’analyse thermomécanique indique que deux réseaux se forment au cours du durcissement. Probablement que les réseaux se forment préalablement indépendamment l'un de l'autre, pour copolymériser ultérieurement. La microscopie électronique montre des indices de la fusion de la structure ligneuse en contact direct avec le mélange collant contenant de la résine époxy. L’ensemble de ces facteurs explique l'amélioration de la résistance mécanique des panneaux de particules. Finalement, l'ajout de triacétine, comme accélérateur pour la résine PF1 ainsi que d'un durcisseur pour la résine époxy a été examiné

Les tanins issus de l'écorce des sous-espèces de l'Acacia nilotica, nilotica, Ann, tomentosa, Ant,adansonii, Ana et les fruits d'adansonii, Pana, ont été extraits à l'eau chaude (90-95°C durant 24 heures), puis atomisés à sec. Des renseignements sur la structure chimique des tanins ont été obtenus à partir de l'analyse de leurs solutions par RMNN C13, des mesures des temps de gélification, Chemwindows et MALDI-TOF. La recherche pour mettre au point des colles synthétiques, économiques et efficaces a conduit à formuler des colles à partir des résines PF, PUF et du durcisseur PMDI à des pourcentages variables (0 à 100 %) par rapport à l'extrait sec. Le remplacement potentiel des particules de bois par des fibres de qualité inférieure comme le chanvre, la bagasse, l'eucalyptus, les tiges de coton, les pailles de mai͏̈s et les coques d'arachide a été testé en utilisant des formulations constituées de PUF, 15 % d'urée et 5% de PMDI pour fabriquer des panneaux. Les propriétés des panneaux ont été caractérisées. Les valeurs de traction à sec, obtenues pour les panneaux de bagasse et de tiges de coton démontrent qu'ils ne peuvent être destinés qu'à une exposition intérieure
The ground bark of subspecies of Acacaia nilotica, nilotica (Ann), tomentosa (Ant) adansonii, (Ana) and its pods (Pana) were extracted with hot water (90-95° C) for extraction period of 24 hours, then the extracts were spray dried at 65 °C, using a laboratoty spray dryer. The structural characteristics of the tannins derived from the four subspecies of Acacia nilotica were determined on their concentrated solutions by using different techniques such as C13 NMR analysis, measuring their gel times, Chemwindows and MALDI-TOF. The search for cheaper synthetic adhesives with high performance led to acceleration of the hardening of low condensation phenol formadehyde, PF resins (whichis known by having a long pressing time by addition of accelerators such as tannins, PMDI and urea. Evaluation of the low quality fibers (eucalyptus species) agricultural wastes (bagasse) and the bast plants (hemp) as sources of particles for panels manufacture has been studied. The hemp showed a great potentiality for production of panels suitable for furniture and joinery applications according to European standard European standard EN312 - 3, with most of the adhesive formulations used. However, the eucalyptus and the bagasse both fibers performed well with the tannins / paraformaldehyde glue mix. PUF alone and PMDI alone produced panels sometimes exceeding the specifications of European standard for panels for interior uses

Cette these est divisee en 2 chapitres. Dans le premier, on considere un systeme de particules attractif sur les entiers a d dimensions. Nous obtenons le comportement hydrodynamique de ces processus partant d'une configuration particuliere. Dans le deuxieme chapitre, nous prouvons un principe de grandes deviations pour le temps d'occupation d'un site dans le processus d'exclusion simple symetrique en dimension superieure a deux. En dimension deux, nous obtenons la decroissance asymptotique des probabilites

La thèse est consacrée à l'étude des grandes déviations pour des fonctionnelles locales et globales de certains systèmes à une infinité de particules. Le premier chapitre concerne les temps d'occupation pour un système de marches aléatoires indépendantes sur le réseau constitué par les entiers relatifs. Comme pour le processus d'exclusion simple symétrique (Landim, 1992), les déviations du temps d'occupation d'un site sont liées aux déviations du champ de densité. La fonctionnelle d'action obtenue de cette manière s'exprime sous forme variationnelle. En se ramenant à un problème d'équations aux dérivées partielles, elle peut être exprimée en termes de temps local du mouvement brownien, ce qui constitue une nouvelle formulation du résultat de Cox et Griffeath (1984). Dans le second chapitre, réalisé en collaboration avec C. Kipnis et C. Landim, un principe de grandes déviations est établi pour le champ de densité du processus de zéro rangé de moyenne nulle, en volume infini. La démonstration repose sur une estimée sur exponentielle

Clustering high-dimensional data is an important but difficult task in various data mining applications. A fundamental starting point for data mining is the assumption that a data object, such as text document, can be represented as a high-dimensional feature vector. Traditional clustering algorithms struggle with high-dimensional data because the quality of results deteriorates due to the curse of dimensionality. As the number of features increases, data becomes very sparse and distance measures in the whole feature space become meaningless. Usually, in a high-dimensional data set, some features may be irrelevant or redundant for clusters and different sets of features may be relevant for different clusters. Thus, clusters can often be found in different feature subsets rather than the whole feature space. Clustering for such data sets is called subspace clustering or projected clustering, aimed at finding clusters from different feature subspaces. On the other hand, the performance of many subspace/projected clustering algorithms drops quickly with the size of the subspaces in which the clusters are found. Also, many of them require domain knowledge provided by the user to help select and tune their settings, like the maximum distance between dimensional values, the threshold of input parameters and the minimum density, which are difficult to set. Developing effective particle swarm optimization (PSO) for clustering high-dimensional data is the main focus of this thesis. First, in order to improve the performance of the conventional PSO algorithm, we analyze the main causes of the premature convergence and propose a novel PSO algorithm, call InformPSO, based on principles of adaptive diffusion and hybrid mutation. Inspired by the physics of information diffusion, we design a function to achieve a better particle diversity, by taking into account their distribution and the number of evolutionary generations and by adjusting their"social cognitive" abilities. Based on genetic self-organization and chaos evolution, we build clonal selection into InformPSO to implement local evolution of the best particle candidate, gBest, and make use of a Logistic sequence to control the random drift of gBest. These techniques greatly contribute to breaking away from local optima. The global convergence of the algorithm is proved using the theorem of Markov chain. Experiments on optimization of unimodal and multimodal benchmark functions show that, comparing with some other PSO variants, InformPSO converges faster, results in better optima, is more robust, and prevents more effectively the premature convergence. Then, special treatments of objective functions and encoding schemes are proposed to tailor PSO for two problems commonly encountered in studies related to high-dimensional data clustering. The first problem is the variable weighting problem in soft projected clustering with known the number of clusters k . With presetting the number of clusters k, the problem aims at finding a set of variable weights for each cluster and is formulated as a nonlinear continuous optimization problem subjected to bound. constraints. A new algorithm, called PSOVW, is proposed to achieve optimal variable weights for clusters. In PSOVW, we design a suitable k -means objective weighting function, in which a change of variable weights is exponentially reflected. We also transform the original constrained variable weighting problem into a problem with bound constraints, using a non-normalized representation of variable weights, and we utilize a particle swarm optimizer to minimize the objective function in order to obtain global optima to the variable weighting problem in clustering. Our experimental results on both synthetic and real data show that the proposed algorithm greatly improves cluster quality. In addition, the results of the new algorithm are much less dependent on the initial cluster centroids. The latter problem aims at automatically determining the number of clusters k as well as identifying clusters. Also, it is formulated as a nonlinear optimization problem with bound constraints. For the problem of automatical determination of k , which is troublesome to most clustering algorithms, a PSO algorithm called autoPSO is proposed. A special coding of particles is introduced into autoPSO to represent partitions with different numbers of clusters in the same population. The DB index is employed as the objective function to measure the quality of partitions with similar or different numbers of clusters. autoPSO is carried out on both synthetic high-dimensional datasets and handcrafted low-dimensional datasets and its performance is compared to other selected clustering techniques. Experimental results indicate that the promising potential pertaining to autoPSO applicability to clustering high-dimensional data without the preset number of clusters k.

Le présent travail propose et développe une méthode originale de dimensionnement vis-à-vis de l'incendie de parois de bâtiments industriels, en s'intéressant plus spécifiquement au cas des panneaux en béton armé de grande hauteur. Soumis à un fort gradient thermique, ces derniers subissent en effet des déplacements hors plan importants qui, du fait de l'excentrement du poids propre qui en résulte, vont engendrer des efforts de flexion venant s'ajouter aux efforts de compression déjà existants. Un tel changement de géométrie, d'autant plus prononcé que le panneau est de grande hauteur, combiné à une dégradation simultanée des propriétés de résistance des matériaux sous l'effet de l'élévation de température, peut conduire à un effondrement de la structure sous poids propre, bien avant par exemple l'apparition d'une instabilité de type flambement. L'approche proposée repose très largement sur la théorie du Calcul à la Rupture, appliquée d'une part à la détermination d'un diagramme d'interaction au feu caractérisant la résistance du panneau en chacune de ses sections, d'autre part à l'analyse de la ruine globale du panneau dans sa configuration déformée. Cette démarche est d'abord mise en œuvre et complètement explicitée dans le cas où le panneau peut être modélisé comme une poutre unidimensionnelle, conduisant à la détermination exacte d'un facteur adimensionnel caractérisant la stabilité de ce dernier. La généralisation de la méthode de calcul à la configuration plus réaliste, mais plus complexe, d'un panneau schématisé comme une plaque rectangulaire, est ensuite développée. Elle aboutit à un certain nombre de résultats préliminaires qui devront être confortés et affinés dans un travail ultérieur. L'approche théorique ici présentée est par ailleurs complétée par un volet expérimental (essais de flexion quatre points de dalles dans un four à maquette) qui a permis de valider au moins partiellement les évaluations du diagramme d'interaction prédites par le calcul
In this contribution, an original and comprehensive method aimed at designing vertical concrete walls submitted to fire loadings, is proposed and developed, with a special emphasis on high rise panels used in industrial buildings. Indeed, when subjected to high thermal gradients, such slender structures exhibit quite significant out-of-plane movements, resulting in an eccentricity of the gravity loads and thus to bending moments in addition to the pre-existing compressive forces. It is such a change of geometry, which is all the more pronounced as the panel is tall, combined with a temperature-induced degradation of the constituent materials strength properties, which may explain why an overall collapse of the structure may occur, well prior to buckling instability. The proposed approach is fundamentally based on the theory of yield design. This theory is first applied to the determination of an interaction diagram, characterizing the fire resistance of a reinforced concrete panel cross-section. It is then implemented as a design method for analysing the stability of the panel in its previously calculated deformed configuration. The whole procedure is explained in full details in the simplified situation when the high rise panel can be modeled as a one-dimensional beam, leading to the exact determination of a dimensionless factor characterizing the stability of the panel. The method is then extended to deal with a more realistic, but somewhat more complex, configuration of a rectangular panel. Some preliminary results, which need to be further validated in a subsequent work, are finally produced. As a necessary complement to the mostly theoretical and computational approach presented in this work, a series of four-point bending tests has been performed on reduced scale slabs placed in a furnace. The results of these tests partially validate the predicted interaction diagram of a fire loaded panel section

Des 3 500 000 tonnes métriques anhydres (TMA) d’écorces produites en 2004 par l’industrie forestière au Québec, 96 000 (soit 2,7% de la masse totale des écorces produites la même année) étaient celles de bouleau blanc. Ces écorces sont en grande partie utilisées dans la production d’énergie alors qu’elles généreraient plus de gains si elles étaient utilisées pour la fabrication de panneaux agglomérés. L’objectif de ce projet de recherche est de mettre sur pied des stratégies permettant d’utiliser efficacement les particules d’écorce de bouleau pour fabriquer différents types de panneaux de masse volumique moyenne qui satisfont les exigences de la norme des panneaux conventionnels. Les essais préliminaires ont laissé entrevoir qu’il était difficile de fabriquer les panneaux de masse volumique moyenne exclusivement à base de ces particules d’écorce, à cause de leur faible taux de cellulose, surtout dans les particules d’écorce externe qui ne fait pas d’elles une matière structurale comme le bois. En outre, la forme granuleuse de la partie interne de cette écorce ne favorise pas l’effet d’entrelacement qui contribue fortement à l’amélioration des propriétés de flexion des panneaux. Également, la forte concentration des subérines dans la partie externe de cette écorce la rend très hydrophobe et sa surface est comme celle du téflon, c'est-à-dire, très difficile à mouiller. Les parties externe et interne de cette écorce ont des propriétés différentes, et pour pallier ces difficultés, la solution idéale consistait à concevoir des panneaux mixtes où ces particules d’écorce seraient renforcées avec les particules, les fibres et les lamelles de bois. Le premier type de panneau mis sur pied est fait d’un mélange de fibres de bois et de particules d’écorce interne de bouleau blanc dans la couche médiane et de fibres de bois dans les couches couvrantes. Le pourcentage de fibres de bois (deux niveaux) et le pourcentage de fibres de bois ajoutées aux particules d’écorce interne de la couche médiane (trois niveaux) constituaient les deux facteurs du dispositif utilisé pour la fabrication de ce type de panneaux. Les panneaux fabriqués ont tous eu des propriétés mécaniques qui rencontraient les exigences de la norme, le panneau avec 25% de fibres de bois dans les couches couvrantes et 9% de fibres de bois ajoutées aux particules d’écorce de la couche médiane ont eu les meilleurs propriétés mécaniques alors que le panneau le plus stable dimensionnellement est celui avec 22% de fibres de bois dans les couches couvrantes et 5% de fibres de bois mélangées aux particules d’écorce de la couche médiane. Quant au second type de panneau, il est constitué de particules d’écorce externe de bouleau blanc dans les couches couvrantes et respectivement de particules et de fibres de bois dans la couche médiane. Les deux facteurs intervenant dans sa fabrication sont le type de matériel dans la couche médiane (particules de bois versus fibres de bois) et le pourcentage de particules d’écorce dans les couches couvrantes. La méthode d’analyse statistique utilisée a permis de sélectionner le panneau avec 45% de particules d’écorce externe de bouleau dans les couches couvrantes et les particules de bois dans la couche médiane comme le meilleur du groupe, surtout en se basant sur le critère de la stabilité dimensionnelle mesurée par la dilatation linéaire. Le troisième type de panneau est un panneau sous-plancher de 8 mm d’épaisseur et densifié à 800 kg/m3. Il est constitué de particules d’écorce externe de bouleau dans les couches couvrantes et de particules de bois dans la couche médiane. Les deux facteurs utilisés pour sa conception sont : le pourcentage de la résine phénol-formaldéhyde (PF) utilisée pour encoller les particules d’écorce des couches couvrantes (trois niveaux de pourcentage) et le traitement des particules d’écorce utilisées (écorce non traitée à la soude versus écorce traitée à la soude). Les particules d’écorce sont traitées afin de mettre en évidence leur impact sur les propriétés des panneaux produits. Le traitement à la soude a diminué les propriétés des panneaux produits en affaiblissant les structures de l’écorce externe de bouleau. Le meilleur panneau du groupe est celui dont les particules d’écorce externe de bouleau non traitées à la soude sont encollées avec le plus bas pourcentage de résine PF. Le dernier type de panneau concerne un panneau mixte avec les particules d’écorce externe de bouleau blanc au centre et les lamelles de bois dans les couches couvrantes. Deux facteurs sont utilisés dans sa mise en place : l’orientation des lamelles dans les couches couvrantes (orientées versus non orientées) et le type de matériel dans la couche médiane (écorce non traitée à la soude, écorce non traitée à la soude plus 10% de fibres de bois, écorce traitée à la soude). Le traitement à la soude n’a pas produit les effets escomptés (amélioration des propriétés mécaniques). L’analyse statistique utilisée dans un plan factoriel en blocs complets a permis de déterminer le meilleur panneau comme étant celui avec les particules d’écorce non traitées à la soude et sans ajout de fibres de bois. La méthode mise sur pied pour les fabrications des quatre types de panneaux mixtes susmentionnés permet de valoriser plus de 50% (par rapport à la masse anhydre totale des particules utilisées pour fabriquer le panneau) de particules d’écorce de bouleau blanc par panneau fabriqué, ce qui conforte l’idée d’employer de façon judicieuse cette écorce comme source alternative d’approvisionnement en matière première pour les usines de panneaux.
In the year 2004 alone, 96 000 dry metric tons (DMT) of white birch bark were produced by forest industries in Quebec. This constituted approximately 2.7% of total bark production for the region. These barks which are mostly used for energy production would have generated more benefits had they been used for agglomerated panels manufacture. The objective of this research project was to set up strategies which will make possible to effectively use bark particles of white birch, for the manufacture of various types of medium density panels that meet the standard requirements of particleboards. The preliminary tests revealed that, it was difficult to manufacture medium density panels based on bark particles exclusively, due to the following disadvantages. (1): their low cellulose content, especially on the outer bark particles, does not make them a structural material like wood; (2): the granular form of the inner bark does not contribute to the interlacing effects, which strongly contribute to the improvement of panels bending properties; (3): the high concentration of suberins on the outer bark makes it very hydrophobic with a surface similar to teflon which is very difficult to wet; and (4): the outer and inner parts barks have different properties. In the face of such difficulties, the ideal solution consisted in designing mixed panels where these bark particles will be reinforced with wood particles, wood fibres and wood strands. The first panel type was set up - a mixed panel with wood fibres in the surface layers, and a mixture of wood fibres and inner bark particles of white birch in the core layer. The percentage of wood fibres (two levels) and the percentage of wood fibres added to the inner bark particles in the core layer (three levels) were the two panels manufacturing factors. All manufactured panels fulfilled the standard requirements for all mechanical properties. Panel with 25% wood fibres in the surface layers and 9% wood fibres mixed with bark particles in the core layer had the best mechanical properties, while panel with 22% wood fibres in the surface layers and 5% wood fibres mixed with bark particles in the core layer was the most dimensionally stable. The second panel type is composed of outer bark particles of white birch in the surface layers and wood material in the core layer. The two manufacturing factors were: the type of wood material in the core layer (wood particles versus wood fibres) and the percentage of outer bark particles in the surface layers. The statistical analysis method used made possible to select the panel with 45% outer bark particles of white birch in the surface layers and wood particles in the core layer as the best, especially by taking into account the dimensional stability criterion based on linear expansion measurement. The third panel type was a sub-flooring panel with a thickness of 8 mm and a density of 800 kg/m3. It was composed of outer bark particles in the surface layers and wood particles in the core layer. The two factors used for its experimental design were: the percentage of phenol-formaldehyde resin (PF) used to bond bark particles of surface layers (three levels of percentage) and the treatment of bark particles used (untreated bark versus bark treated with soda). The bark particles were treated in order to highlight their impact on the properties of manufactured panels. The alkali treatment lowered the properties of manufactured panels because soda treatment weakened the structures of outer bark particles of white birch used. The best panel was that with untreated outer bark particles of white birch, bonded with the lowest percentage of PF (5%). The last panel type was a mixed panel with outer bark particles of white birch in the core layer and wood strands in the surface layers. Two factors were used in its setting-up: the orientation of strands in the surface layers (oriented versus not non oriented) and the type of material in core layer (untreated bark particles, a mix of untreated bark particle and 10% wood fibres, bark particle treated with soda). The alkali treatment did not produce the expected effects (improvement of panels’ mechanical properties). The statistical analysis used in a factorial design in complete blocks made possible to choose the panel with untreated outer bark particles without wood fibres addition as the best. The method used to manufacture the above-mentioned mixed panels permitted to add higher proportion of white birch bark particles in each manufactured panel. The result of the present research project demonstrates that, bark particles of white birch, could be an alternative source of raw material supply for wood-based composite mills.

Mémoire (M.P.M.O.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1990.
Ce mémoire a été réalisé à l'Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue dans le cadre du programme de maîtrise en Gestion des PMO extensionné de l'UQAC à l'UQAT. CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Les adhésifs thermodurcissables pour panneaux composites en bois sont en général de source fossile, non renouvelable. L’utilisation d’un adhésif à base de soya permet non seulement d’utiliser un matériau de source renouvelable, mais également de séquestrer du carbone lors de la croissance du végétal. Le furfural est aussi de source renouvelable. Son utilisation permet de réduire les émanations en formaldéhyde des panneaux. Les résines synthétisées au cours de ces travaux furent de type furfural-phénol-formaldéhyde (FuPF) et FuPF + Soya furfurilé (SoyFu). Ces résines ont d’abord été testées comme adhésifs pour panneaux de particules au chapitre trois. La SoyFu a également été mélangée à une résine diisocyanate de diphénylméthane polymérique, à des tanins réticulés à l’hexamine et à une résine FuPF. Ces trois copolymères se sont avérés de bons choix et ont donné de bons panneaux. La SoyFu a été caractérisée en FT-IR et RMN 13C. L’analyse FT-IR a permis de conclure que le furfural avait bien réagi avec le soya. Au chapitre quatre, des panneaux de lamelles non orientées monocouches ont été fabriqués avec les résines FuPF, FuPF + SoyFu (proportions 50/50) et une phénol-formaldéhyde (PF) commerciale. Des temps de pressage courts ont été utilisés, ce qui a permis de conclure en l’importance d’utiliser un adhésif spécifique pour la couche de centre des panneaux de lamelles. Une étude a également été faite sur la résine SoyFu afin d’optimiser sa formulation. Les tests en cisaillement ont démontré qu’il était préférable d’utiliser un adhésif SoyFu contenant de 50 à 100% de furfural (vs soya) et un pH élevé. Au chapitre cinq, les mêmes résines ont été utilisées comme adhésifs pour couches de surface dans des panneaux de lamelles non orientées tricouches. La résine FuPF a démontré un potentiel égal à la PF mécaniquement. La résine FuPF + SoyFu fut inférieure. La résine FuPF a démontré une meilleure résistance à la dégradation thermique. Les analyses de spectrométrie de masse MALDI-TOF ont permis de démontrer que le furfural, le phénol et le formaldéhyde ont réagi pour former un polymère FuPF. Tous les tests de dégagement de formaldéhyde étaient en dessous du seuil limite de détection.
Thermoset adhesives for wood composite panels are generally from fossil, non-renewable resources. The use of soybean allows using a material from renewable resources that stores carbon during its growth. Furfural is also from renewable resources. Its use allows reducing formaldehyde emission of panels when it is used in resins. The resins synthesized during the present works were a furfural-phenol-formaldehyde (FuPF) and a FuPF + Furfurilized soybean (SoyFu). These resins have first been tested in particleboard manufacturing. The SoyFu resin has been mixed with a polymeric methylene diphenyl diisocyanate (pMDI) resin, a hexamine cross-linked tannin resin and the FuPF. These three copolymers happened to be good choices and resulted in good particleboards. The SoyFu resin has been characterized with FT-IR and 13C NMR spectroscopy and the FT-IR analysis proved that the furfural formally reacted with soybean. In chapter four, single layer randomly oriented strand boards have been made using the FuPF, the FuPF + SoyFu (50/50 proportions) and a commercial phenol-formaldehyde (PF) resins. A short pressing time has been used and it allowed concluding in the importance of using a specific core adhesive for that kind of panel. A study to optimize the SoyFu resin has also been undertaken in this chapter. Shearing tests showed that it is better to use a high pH with a large amount of furfural (50 to 100% vs. soybean). In chapter five, the same resins have been used as face adhesives in three layers randomly oriented strand boards making. 3% of powder PF resin was sprayed in the core layer of all panels. The FuPF resin showed the same mechanical performance as the commercial PF while the FuPF + SoyFu showed inferior performance. The FuPF has been proven to be more resilient to thermal degradation after thermogravimetric analysis. MALDI-TOF mass spectrometry analysis showed that the furfural, the phenol and the formaldehyde react all with each other to form a FuPF polymer. All formaldehyde emission tests were under the detection limit of our method, the desiccator one.

Nous avons cherché à améliorer les caractéristiques des résines aminoplastiques et phénoliques utilisées dans la fabrication des panneaux de particules et de contreplaqués. Pour cela nous avons incorporé différents additifs ou charges dans les résines. Il s’agit du polymère de diphénylméthane diisocyanate pMDI, du polyuréthane sous forme de poudre micronisée PUR, de l’albumine, de divers polyéthers fluorés PolyFox et de polycondensats UF à base de propionaldéhyde UFP. L’ensemble des formulations et des méthodes de préparation des résines est présenté dans ce mémoire. Au laboratoire, nous avons synthétisé quatre types de résines : UF (Urée-Formaldéhyde), PF (Phénol-Formaldéhyde), UFP (Urée-Formaldéhyde-Propionaldéhyde) et UP (Urée-Propionaldéhyde). Nous avons également appliqué deux résines commerciales UF. Les résines ont été analysées par RMN 13C, GPC, TMA et IR. Les panneaux de particules et de contreplaqués ont été fabriqués avec les différents mélanges collants, analysés pour certains d’entre eux par microdensitométrie et MEB et tous testés selon les normes européennes
The work in this thesis has tried to improve the characteristics of aminoplastic and phenolic resins used to make wood particleboard and plywood. To achieve this a number of different additives, active extenders and fillers have been added to the resins. These were polymeric diphenylmethane diisocyanate (pMDI), micronized waste polyurethane (PUR) powders, a protein namely albumin, a number of fluorinated polyethers (PolyFox) and urea-formaldehyde (UF) polycondensates in which part of the formaldehyde was substituted with propionaldehyde to form urea (formaldehyde-propionaldehyde (UFP) resins. The totality of the formulations and methodologies used for the preparation of the resins is presented in this thesis. Four types of laboratory resins have been synthetised: UF (Urea-Formaldehyde), PF (Phenol-Formaldehyde), UFP (Urea-Formaldehyde-Propionaldehyde) and UP (Urea-Propionaldehyde). Two commercial UF resins have also been used. All the resins were analysed by 13C NMR, gel permeation chromatography (GPC), thermomechanical analysis (TMA) and infrared spectrometry (FT-IR). The plywood and wood particleboard were prepared with the different glue-mixes, and tested according to the specifications of the relevant European Norms. Some of the panels were also analysed by X-ray microdensitometry and MEB

Afin d'étudier le comportement et les caractéristiques du mouvement fluctuant de particules entrainées par la turbulence, la dispersion de nuages de particules (25000-100000) a été simulée dans un champ de turbulence homogène isotrope stationnaire calculé à l'aide d'une simulation numérique directe des grandes échelles de la turbulence (large eddy simulation). L'équation du mouvement de chaque particule prend en compte la contribution des forces de trainée, de pression et de masse ajoutée. Des calculs de dispersion de particules en l'absence de forces extérieures ont été réalisés pour trois rapports de densité particules/fluide (=2000, 2. Et 0. 001). La dispersion des particules les plus denses a également été simulée en appliquant une force de gravite pour étudier l'influence du glissement moyen entre les phases. Enfin, en appliquant une force extérieure variant linéairement dans une direction, la viscosité turbulente d'un nuage de particules denses a été calculée. Les résultats sont comparés avec des expressions analytiques obtenues à partir d'une extension de la théorie de Tchen qui consiste à calculer les caractéristiques du mouvement fluctuant des particules en fonction de la turbulence du fluide vue par les particules. Cette extension, à condition de prédire correctement les caractéristiques de la turbulence le long des trajectoires des particules, permet de prendre en compte divers phénomènes, l'effet de la ségrégation des bulles vers des zones à vitesse du fluide plus faible, l'effet de croisement de trajectoires. D'autre part ces simulations ont permis d'affiner et de valider l'expression des coefficients de transport turbulent de la phase dispersée utilisés pour la prédiction numérique des écoulements diphasiques a l'aide d'équations eulériennes dans les deux phases.

Une nouvelle approche eulérienne aux grandes échelles (LES) pour simuler un nuage de particules inertielles soumis à une turbulence fluide est présentée. Elle est basée sur le formalisme eulérien mésoscopique (Février et al. (2005)) qui permet de décomposer la vitesse de chaque particule en une partie spatialement corrélée et une partie décorrélée. La dérivation des équations LES particulaires comprend deux étapes : une moyenne d'ensemble conditionnée par une réalisation du champ fluide turbulent est suivie d'un filtrage spatial LES classique des équations de transport. En conséquence, les termes à modéliser sont de deux sortes : ceux provenant de la moyenne d'ensemble sont modélis es par analogie avec les fermetures statistiques de la méthode aux moments, alors que l'effet des termes de sous-maille est prédit par des modèles similaires à ceux employés en turbulence monophasique compressible. Les différents modèles sont testés a priori à l'aide de résultats de simulations lagrangiennes pour la phase dispersée couplées à une résolution numérique directe du fluide en turbulence homogène isotrope décroissante. Les nombres de Stokes des écoulements simulés correspondent à des régimes de concentration préférentielle des particules. Le couplage inverse ainsi que les collisions interparticulaires ne sont pas pris en compte. L'interprétation de ces résultats lagrangiens en terme de champs eulériens mésoscopiques nécessite l'emploi d'une procédure de projection. Une projection de type gaussienne, spécialement développée permet de limiter les erreurs spatiales et statistiques. Les champs mésoscopiques sont, tout d'abord analysés en détail : évolution des grandeurs moyennes, spectres de vitesses, champs locaux instantanés. Puis ces champs sont filtrés spatialement. Les tests a priori des modèles de sous-mailles sont effectués et donnent des résultats similaires aux tests effectués en écoulements monophasiques en ce qui concerne le tenseur de sous-maille.

L'@objectif de ce travail est la mise au point de nouveaux adhésifs destinés à la fabrication de panneaux de particules sans formaldéhyde. Cette molécule étant cancérogène, un autre aldéhyde, le diméthoxyéthanal (DME), non toxique, est utilisé pour formuler ces nouveaux adhésifs écologiques. Afin de mener à bien cette étude, deux voies de recherche principales sont établies. Dans un premier temps, la synthèse de résines est étudiée dans le but d'obtenir un produit stable et le plus réactif possible. La deuxième partie du travail consiste à utiliser des additifs en post addition, tels que des isocyanates et des latex, afin d'augmenter considérablement les performances des résines. Tout au long de l'étude, des panneaux de particules sont fabriqués et testés en accord avec les normes et dans le but de se rapprocher des impératifs industriels. Les formulations mises au point et les paramètres de mise en œuvre sont ainsi optimisés
This@ work aimes at formulating new adhesives intended for the manufacture of particleboard without formaldehyde. This molecule being carcinogenic, another aldehyde: the non-toxic dimethoxyethanal (DME), is being used to formulate these new environnement-friendly adhesives. To achieve a goal of this study, two main research approaches were taken. First, resin synthesis was studied with the aim of obtaining the most reactive, stable long-life products. The second part of the worl consists in using post-addition additives, such as isocyanates and latexes, to increase significantly the performance of the resins. Throughout the study, particleboards are made and tested, according to the relevant standards and with the goal of getting to industrial manufacturing conditions. Thus, the finalised formulations and the application parameters have been optimised

La toxicité des émissions de formaldéhyde rejetées par les panneaux de particules à base de résines contenant du formaldéhyde motive la recherche de liants alternatifs notamment d’origine naturelle. Ce travail porte sur l’élaboration par thermopressage et la caractérisation physico-mécanique de panneaux de particules sans ou à faibles rejets de formaldéhyde à partir des tiges de kénaf (Hibiscus cannabinus) et de la colle d’os ou de liants végétaux riches en tannins ou en mucilage de plantes tropicales. L’utilisation de ces bioadhésifs a permis d’obtenir des panneaux de bonne résistance en flexion (370 ≤ MOE ≤ 3100 MPa ; 2,01 ≤ MOR ≤ 23 MPa). Un procédé peut être envisagé pour une production de ces panneaux utilisables comme matériaux de construction écologiques.

Cette thèse est consacrée à l’étude de systèmes de particules modélisant des particules chargées en interaction, ou les valeurs propres de matrices aléatoires. On s’intéresse aux gaz de particules avec interaction logarithmique en dimension 1 et 2, et aux interactions de Coulomb/Riesz en dimension générale. On étudie leur comportement microscopique à travers un principe de grandes déviations satisfait par la loi des champs empiriques et gouverné par une fonctionnelle d’énergie libre qui met en évidence la dépendance en la température. Parmi les minimiseurs de cette énergie libre, on compte les processus ponctuels Sine-beta définis dans le contexte des matrices aléatoires. On démontre la convergence vers un processus de Poisson à haute température et, en dimension 1, on prouve la cristallisation du système dans la limite de basse température. Dans le cas des interactions logarithmiques en dimension 2, on montre une loi locale qui contrôle les fluctuations à toute échelle mésoscopique. On traite aussi le cas du gaz de Coulomb 2D avec des charges de signes opposés
This thesis is devoted to the study of statistical physics systems which can represent charged interacting particles or eigenvalues of random matrices. We are interested in particle gases with logarithmic interaction in dimension 1 and 2 and with Coulomb/Riesz interactions in general dimension. We study the microscopic behavior by establishing a large deviation principle for the law of the empirical fields, governed by a free energy functional in which the temperature dependence appears. Minimizers of this free energy include the Sine-beta point processes defined in random matrix theory. We show the convergence to a Poisson point process at high temperature and in dimension 1 we prove crystallization in the zero temperature limit. For two-dimensional log-gases we establish a local law which bounds the fluctuations at any mesoscopic scale. We also treat the case of a 2D Coulomb gas with charges of opposite sign

Résumé La stratification à chaud des panneaux de fibres de bois à haute densité (HDF) fait parti intégrante du procédé de fabrication du plancher flottant. Cette opération n’est pas sans comporter des défis techniques pour lesquels une compréhension du phénomène de gauchissement des panneaux HDF, induit lors de la stratification, est essentielle. À cet égard, la caractérisation physico-mécanique des papiers de finition et des panneaux HDF utilisés dans la production de plancher flottant est appropriée. Les objectifs spécifiques de ce projet étaient l’évaluation du coefficient de contraction et du module d’élasticité en traction des papiers de finition, en plus de l’évaluation du coefficient de conductivité thermique des panneaux HDF. L’étude du comportement des papiers de finition a été réalisée sur trois types de papiers (feuille d’usure, papier décor et feuille de contre-balancement) dans les deux directions principales (sens machine et sens travers), et ce à trois temps de pressage (0, 10 et 20 secondes). Dix répétitions furent réalisées pour chacune des conditions expérimentales. La détermination du coefficient de conductivité thermique a été réalisée sur des panneaux HDF d’une épaisseur de 7 et 8 mm. Trois températures ont été étudiées (100, 150 et 200°C) en appliquant un différentiel de température de 25°C. Chacun des trois échantillons analysés par condition expérimentale ont été soumis à trois cycles d’essais. Le type de papier a un effet hautement significatif sur le coefficient de contraction et ce dernier augmente avec le temps de pressage et est inférieur dans le sens machine. Ces travaux ont également permis de démontrer que pour un même type de papier, le module d’élasticité est supérieur dans le sens machine et augmente avec le temps de pressage. De plus, nous avons établi que le module d’élasticité augmente linéairement avec le grammage des papiers avant imprégnation et diminue avec le contenu en résine. Dans l’étendu des masses volumiques étudiées, la variation de l’épaisseur des panneaux HDF de 7 à 8 mm n’a pas eu d’effet significatif sur la conductivité thermique.
Abstract The lamination of HDF panels is an important step in laminate flooring production. This operation involves technical challenges which require knowledge regarding HDF panel warping occurring during lamination. In this regard, the determination of the physical and mechanical properties of saturated lamination papers and HDF panels used in the production of laminate flooring is strategic. The specific objectives of this study were the determination of the contraction coefficient and modulus of elasticity in traction of saturated papers, in addition to the evaluation of HDF thermal conductivity. Three types of papers were studied (overlay, decorative paper, backer) in two directions (machine direction and cross direction) and at three pressing times (0, 10 and 20 seconds). For each combination, ten repetitions were made. The determination of thermal conductivity was established on 7 and 8 mm boards, which had a density of 871 and 918 kg/m3 respectively. Three temperatures were studied (100, 150 and 200°C) for the same temperature difference of 25°C. Three samples were analysed three times for each experimental condition. The type of paper had a highly significant impact on the contraction coefficient, which is higher in cross direction and increases with pressing time. This study has also shown that for a given paper, the modulus of elasticity in traction is higher in the machine direction and increases with pressing time. We have also established that the modulus of elasticity increases linearly with paper basic weight before impregnation and decreases linearly with resin content. Temperature had a significant impact on the thermal conductivity of HDF panels most likely due to panel moisture content variation during testing. Thickness and density of HDF panels did not have a significant effect on thermal conductivity.

Une simulation des grandes échelles est utilisée pour étudier la dispersion de scalaires passifs, des particules solides et des gouttelettes dans une couche limite turbulente. Etant donné que de nombreux processus physico-chimiques, comme les réactions chimiques, les collisions, la coalescence, la fragmentation ou l'évaporation des gouttelettes ont lieu à des échelles bien plus petites que la maille, l'équation stochastique de Langevin est utilisée pour déterminer la composante petite échelle de la vitesse des particules suivies. Le modèle stochastique est exprimé uniquement en fonction des grandeurs obtenues par la SGE avec le modèle dynamique de sous-maille Germano et al. (1991). Enfin, la coalescence et la fragmentation sont introduites par un modèle probabiliste de coalescence et de fragmentation inspiré du modèle stochastique de fragmentation de Apte et al. (2003). Les résultats des différents modèles introduits sont confrontés à diverses expériences de laboratoire
In order to study the dispersion of industrial stack emissions, a large eddy simulation with the dynamic subgrid-scale model of Germano et al. (1991) is coupled with Lagrangian tracking of fluid particles containing scalar, solid particles and droplets. Because most interactions between particles, such as chemical reactions, collisions, coalescence, breakup or evaporation, take place at a subgrid scale, it is important to model the movement of particles below the grid. Therefore, a Langevin model is coupled with the LES. The stochastic model is written in terms of subgrid-scale statistics at a mesh level. Finally, a model for droplet coalescence and breakup is implemented. Coalescence and breakup are considered as a stochastic process under the scaling symmetry assumption. The model is inspired by the stochastic model for secondary breakup of Apte et al. (2003). The results of the different models implemented in the LES are compared with various wind tunnel experiments

Nous considérons des systèmes de particules disposées sur un réseau, avec différentes formes d'interaction. Pour l'interaction à courte portée sur zd, nous obtenons les propriétés de grandes déviations pour le champ empirique d'une mesure de Gibbs nous considérons également le cas d'une interaction aléatoire. Puis nous étudions la dynamique de Glauber d'un système sur le tore avec interaction de champ moyen local, dans l'asymptotique d'un nombre infini de particules. L'étude des fluctuations autour de la loi des grands nombres montre la nécessité d'une renormalisation en espace et en temps à la température critique. La théorie des grandes déviations permet d'analyser les changements d'attracteurs à basse température, nous mettons en évidence la nucléation. Enfin, nous étudions les points stationnaires du modèle de champ moyen local à l'aide de la théorie des bifurcations
We are interested in particles systems located on a lattice, with different type of interaction For short range interaction on zd, we study the large deviation properties for the empirical field of a Gibbs measure we also cover the case of random interaction and derive some applications Next we study Glauber dynamics of a local mean field model on the torus in the asymptotics of a large number of particles The fluctuation process has to be rescaled in space and time at the critical temperature We analyse the dynamics of a change of attractor using large deviations techniques at low temperature we recover a description for nucleation We then need to study the stationary points in such a local mean field model this is tackled in the frame of bifurcation theory

De nombreuses applications industrielles mettent en jeu des écoulements gaz-particules. La conception de ces applications nécessite la connaissance du comportement de la phase dispersée. Ce comportement a été principalement étudié grâce à des expériences ou plus récemment des simulations stationnaires statistiques. La simulation instationnaire simultanée de la phase porteuse et de la phase dispersée est souvent faite en utilisant le suivi Lagrangien des particules. Cette approche est cependant coûteuse numériquement dans les géométries industrielles avec des nombres de particules réalistes. Dans ce travail une méthode eulérienne instationnaire est proposée. Des tests numériques utilisant cette méthode et la comparaisons avec des simulations identiques utilisant un suivi lagrangien des particules montrent les possibilités et limites de la méthode.

Nous avons cherché à améliorer les caractéristiques des résines aminoplastiques utilisées dans la fabrication des panneaux de particules. Le mécanisme d'action de certaines molécules a pu être explicité, c'est le cas notamment du sulfate d'hexaméthylènetétramine, du méthylal et de l'acétate de mélamine. Nous avons testé de nouveaux additifs comme la monoéthanolamine et le complexe acide para-toluène sulfonique/morpholine. L'effet des additifs sur les propriétés physico-chimiques et mécaniques a été étudié à travers l'analyse thermomécanique, la résonance magnétique nucléaire, la diffusion à la lumière et en fabriquant des panneaux. Il apparaît que le type de formulation des résines MUF influe sur le comportement de l'additif. Certains composés comme les acétals augmentent la solubilité de la mélamine et détruisent les associations des particules colloi͏̈dales. D'autres, comme l'hexaméthylènetétramine ont un pouvoir tampon qui permet d'optimiser l'équilibre durcissement-dégradation
The characteristics of aminoplastic resins for particleboard applications have been improved throught a number of technologies. It was explained how some molecules, such as hexamethylenetetramine, methylal and melamine acetate, improve the performances of the adhesives. New additives were also tested : para-toluene sulphonic/morpholine, acetals, The effect of additives onto physical, chemical and mechanical properties was investigated by thermomechanical analysis, nuclear magnetic resonance spectroscopy, low angle light laser scattering, polarized light optical microscopy and by manufacturing wood particleboards. It appears that the process used to synthesize melamine- urea-formaldehyde resins has some influence on the effect of additives on the behaviour of the resin. Some compounds as acetals increase melamine solubility and disrupt colloidal aggregations. Other compounds, as hexamethylenetetramine, have a buffering effect which allows to improve " hardening-degradation " equilibrium

Nous presentons tout d'abord une methode originale de calcul de perte de pression le long d'une conduite de transport dans le cas d'un ecoulement air-fines particules, en regime pseudo-etabli et a faible taux de charge. Selon cette methode, la perte de pression est entierement definie a l'aide d'un seul coefficient experimental aussi bien pour de longues conduites droites qu'au passage de brusques changements de direction avec regime pseudo-etabli a la fois en amont et en aval. Apres une revue bibliographique de nombreux resultats experimentaux de pertes de pression, un ensemble de parametres sans dimension est retenu afin de decrire au mieux les conditions d'ecoulement etudiees. Les coefficients de perte de pression sont ensuite determines lors du transport de deux produits pulverulents de granulometrie differente: du ciment et des microbilles de verre, avec plusieurs geometries de conduite et plusieurs configurations d'ecoulement. L'analyse de la dependance de ces coefficients envers les parametres cites nous permet finalement de faire certaines remarques a propos de l'influence de la granulometrie des poudres sur les conditions d'ecoulement

Dans le contexte énergétique actuel, la conception de panneaux photovoltaïques efficaces représente une des solutions pour pallier à la pénurie prochaine des énergies fossiles. Cependant, les phénomènes de dégradation de l’encapsulant, un des matériaux passifs du panneau, sont une des origines de la baisse de rendement des modules. L’objectif de ce travail de thèse a été de concevoir, caractériser et évaluer les différentes propriétés de nouveaux encapsulants hybrides organique-inorganique contenant des ressources renouvelables. Ainsi, trois matériaux ont été élaborés à partir d’alcool polyvinylique (PVA), de résines terpéniques et de charges minérales (silice ou argile (Bentonite)). Un premier matériau comprenant PVA, résine et silicates, dans lequel composantes organique et inorganique sont liées par des liaisons covalentes fortes (hybride de classe II), a conduit à des stabilités thermiques et photochimiques, et des propriétés optiques et barrières à la vapeur d’eau et à l’oxygène, similaires à celles des encapsulants actuels.L’introduction de nanoparticules de silice dans un mélange PVA/résine via des liaisons faibles a ensuite fourni un matériau hybride de classe I aux propriétés barrières à la vapeur d’eau satisfaisantes mais avec des transparences optiques insuffisantes pour une utilisation comme encapsulant, du fait de l’agrégation des nanoparticules. Enfin, malgré une transparence optique devant être encore optimisée, un matériau hybride de classe I constitué de PVA, de résine et de Bentonite a conduit à de bonnes propriétés thermiques, photochimiques, barrières à la vapeur d’eau et surtout d’excellentes propriétés barrières à l’oxygène, ce qui ouvre de nouvelles perspectives (emballage alimentaire…)
In the current energetic context, the design of efficient solar photovoltaic panels represents one of the solutions to overcome the coming fossil fuels shortage. However, degradation phenomena of the encapsulant, one of the passive materials of the panel, have been evidenced as one of the reasons of the performance decrease. The aim of this PhD research work was to design, characterize and assess the different properties of more environment-friendly new hybrid organic-inorganic encapsulants. In this way, three materials have been developed using polyvinyl alcohol (PVA), terpenic resins and mineral fillers (silica or clay(Bentonite)). A first material including PVA, resin and silicates, in which both organic and inorganic networksare linked through strong covalent bonds (class II hybrid material), led to thermal and photochemical stabilities, and water vapor and oxygen barriers properties similar to those of commercial encapsulants.Dispersion of silica nanoparticles into PVA/terpenic resin mixture through weak bond then provided a class Ihybrid material showing rather good water vapor barrier properties but optical transmittance too low to beused as an encapsulant, due to the aggregation of the nanoparticles. Finally, despite an optical transparency that should be optimized, a class I hybrid material made of PVA, resin and Bentonite showed promisingbehavior with good thermal, photochemical and water barrier properties and remarkable oxygen barrier properties, which opens up new prospects in the field of food packaging