Dans ce projet, nous avons ciblé l’amélioration de la durabilité du bois à usage extérieur (lambris et fenêtres) par l’imprégnation avec des produits qui pénètrent dans la paroi cellulaire du bois puis polymérisent afin de provoquer une densification de la surface du bois. Bien que l’imprégnation du bois soit répandue pour des applications spécialisées, ce procédé reste encore peu répandu dans l’industrie du bois. Le coût important des produits d’imprégnation mais surtout les coûts de procédé élevés freinent son utilisation industrielle. Afin de répondre à cette problématique, un procédé rapide d’imprégnation de l’épinette et du pin sous vide et dans une cabine de pulvérisation (spray booth) ont été pris en considération.
Plusieurs traitements à base de suspensions acryliques et résines acrylates ont été formulés et testés sur le pin blanc et l’épinette blanche. Les avantages des nanoparticules absorbants des rayons UV et ayant des propriétés antibactériennes ont été pris en considération contre la photodégradation du bois et le développement des moisissures. Deux systèmes à base de résines acrylates ont été utilisés afin d’améliorer la stabilité dimensionnelle du bois par la protection contre la pénétration d’eau. Un effet synergique potentiel du système résine-nanoparticules a été recherché.
La densification de la surface et le taux d’imprégnation du pin ont été plus élevés que dans le cas de l’épinette. Toutefois, les produits d’imprégnation ont pénétré plus profondément dans le bois d’épinette.
Les résultats obtenus ont démontré que l’efficacité de l’imprégnation avec des produits chimiques dépend du type de produit ainsi que de l’espèce du bois.
Les différences de croissance fongique dans les essais de résistance aux moisissures ont été plus facilement visibles pour les séries du pin traitées en comparaison avec les séries d’épinette. Des traitements à base d’acrylate (sans et avec des nanoparticules de ZnO et TiO2) ont montré une certaine efficacité.
Une stabilité dimensionnelle élevée et l’absorption d’eau améliorée du bois traité a été obtenue pour des traitements à base du système acrylate. Ces résultats ont joué un rôle important dans l’amélioration de la résistance aux UV des échantillons traités avec du revêtement. Un système à base d’acrylate a montré les plus faibles DL* après le vieillissement accéléré. Une stabilisation du changement de la couleur a été obtenue pour le traitement 0,5 % nano-CuO dans une suspension acrylique et le traitement contenant 1 % de nanoparticules de ZnO dans le système acrylate.
IMPREGNATION
DURABILITY
Outdoor applications
WOOD
Abstract
Dans ce projet, nous avons ciblé l’amélioration de la durabilité du bois à usage extérieur (lambris et fenêtres) par l’imprégnation avec des produits qui pénètrent dans la paroi cellulaire du bois puis polymérisent afin de provoquer une densification de la surface du bois. Bien que l’imprégnation du bois soit répandue pour des applications spécialisées, ce procédé reste encore peu répandu dans l’industrie du bois. Le coût important des produits d’imprégnation mais surtout les coûts de procédé élevés freinent son utilisation industrielle. Afin de répondre à cette problématique, un procédé rapide d’imprégnation de l’épinette et du pin sous vide et dans une cabine de pulvérisation (spray booth) ont été pris en considération.
Plusieurs traitements à base de suspensions acryliques et résines acrylates ont été formulés et testés sur le pin blanc et l’épinette blanche. Les avantages des nanoparticules absorbants des rayons UV et ayant des propriétés antibactériennes ont été pris en considération contre la photodégradation du bois et le développement des moisissures. Deux systèmes à base de résines acrylates ont été utilisés afin d’améliorer la stabilité dimensionnelle du bois par la protection contre la pénétration d’eau. Un effet synergique potentiel du système résine-nanoparticules a été recherché.
La densification de la surface et le taux d’imprégnation du pin ont été plus élevés que dans le cas de l’épinette. Toutefois, les produits d’imprégnation ont pénétré plus profondément dans le bois d’épinette.
Les résultats obtenus ont démontré que l’efficacité de l’imprégnation avec des produits chimiques dépend du type de produit ainsi que de l’espèce du bois.
Les différences de croissance fongique dans les essais de résistance aux moisissures ont été plus facilement visibles pour les séries du pin traitées en comparaison avec les séries d’épinette. Des traitements à base d’acrylate (sans et avec des nanoparticules de ZnO et TiO2) ont montré une certaine efficacité.
Une stabilité dimensionnelle élevée et l’absorption d’eau améliorée du bois traité a été obtenue pour des traitements à base du système acrylate. Ces résultats ont joué un rôle important dans l’amélioration de la résistance aux UV des échantillons traités avec du revêtement. Un système à base d’acrylate a montré les plus faibles DL* après le vieillissement accéléré. Une stabilisation du changement de la couleur a été obtenue pour le traitement 0,5 % nano-CuO dans une suspension acrylique et le traitement contenant 1 % de nanoparticules de ZnO dans le système acrylate.
L’exsudation de résine est un problème courant qui apparaît sous l’effet de la chaleur ou du soleil, généralement à partir d’une température critique se situant entre 70-80°C, laquelle est facilement atteinte pour des expositions extérieures plein soleil en orientation sud l’été. Ce phénomène est particulièrement important au niveau des nœuds du bois. Ils posent des problèmes lors de l’application des revêtements et accélèrent le vieillissement des bois résineux en utilisation extérieure en dégradant prématurément les couches protectrices en formant des fissures, des cloques, des craquelages et des pertes d’adhérence de la finition. Une réduction de l’exsudation de la résine permettrait d’améliorer sensiblement la durabilité des produits résineux pour des applications extérieures comme le lambris. En outre, cela rendrait le bois plus attractif par rapport aux alternatives comme le PVC ou l’aluminium.
L’objectif de cette étude était de développer plusieurs stratégies pour réduire l’exsudation de résine de l’épinette blanche qui est souvent utilisée pour des applications de lambris extérieur au Québec. Plus précisément, le projet a eu pour objectifs :
- la caractérisation physico-chimique de la résine;
- la cartographie des nœuds susceptibles d’exsuder;
- la détermination des stratégies de réduction de résine et leur sélection selon l’efficacité;
- l’évaluation à long terme des meilleures stratégies.
De manière générale, cette étude a permis de diviser les nœuds selon quatre catégories distinctes : nœuds encastrés lisses (45 %), nœuds encastrés rugueux (10 %), nœuds sains lisses (30 %) et nœuds sains rugueux (15 %). Une cartographie s’appuyant sur plusieurs édifices a permis de démontrer que les nœuds encastrés et sains lisses exsudaient beaucoup comparés aux deux autres catégories. La résine de l’épinette blanche est principalement constituée de terpènes avec des fonctions aromatiques, alcènes, aldéhydes et alcools. Il est aussi probable que des fonctions acides, cétones et esters soient présentes. La température de transition vitreuse de cette résine est d’environ 90°C. Parmi les stratégies testées, l’obstruction des pores à l’aide d’une résine radio-polymérisable et d’une résine époxy semblerait fournir une bonne durabilité à long terme (8 ans et plus), viendrait ensuite l’utilisation d’une couche de fond (primer) développée pour l’exsudation de résine et l’ionisation du bois (moins de 5 ans) et finalement l’utilisation de revêtements classiques dont les performances varient selon le type de résine, l’épaisseur et le type d’application.
Powder and liquid phenol-formaldehyde (PF) combination binder system has been commonly used in North America for oriented strand board (OSB) manufacturing. This binder system has shown its suitability for improving resin efficiency and bond quality as compared with either powder PF (PPF) or liquid PF (LPF) resin. This study was conducted to investigate the effect of resin application sequence (LPF-PPF-LPF, LPF-PPF, PPF-LPF), resin content (3.0%, 5.5%, 8.0%), and PPF/LPF combination ratio (50:50, 65:35, 80:20) on strand board performance. Board properties evaluated include internal bond (IB), thickness swelling (TS), water absorption (WA), dry and wet modulus of rupture (MOR), dry modulus of elasticity (MOE), edgewise shear, and compression shear strength. In addition, a non-destructive test method (TROBEND) developed at Forintek was also used to measure the modulus of elasticity (MOE) and shear modulus of elasticity (G).
Response Surface Methodology (RSM) was used in the experiment design. Significant response surface models were established for individual panel properties, including the linear model for IB, dry MOR, dry MOE, and compression shear, as well as the quadric model for TS, WA, and wet MOR, and 2FI (two factor interaction) for edgewise shear. ANOVA for response surface model indicated that the resin content was a significant model term for IB, TS, dry MOR and MOE, wet MOR, and compression shear properties. An increase in resin content improved these board properties. Powder/liquid ratio was a significant model term for TS, WA, and wet MOR. Resin application sequence was not a significant model term for any panel property, but its interaction with resin content was a significant model term for edgewise shear property.
In most cases, the interactions between experimental variables were not significant model terms for predicting panel properties, but they still revealed some trends. Regarding Sequence 3 (PPF-LPF), 50:50 PPF/LPF ratio (lower level) resulted in higher IB, dry MOR, and compression shear, while 80:20 PPF/LPF (higher level) yielded lower WA and higher dry MOE. For Sequence 2 (LPF-PPF), 65:35 PPF/LPF ratio (middle level) favoured TS, while 50:50 PPF/LPF ratio (lower level) favoured wet MOR. Sequence 1 (LPF-PPF-LPF) combined with 50:50 PPF/LPF ratio (lower level) also gave lower WA values. In general, an increase in resin content improved the board properties with the above combinations. In addition, Sequence 3 (PPF-LPF), with 3.0% resin (lower level), yielded higher edgewise shear strength regardless of resin application sequence.
An attempt was made to correlate the panel mechanical properties measured using both destructive and non-destructive test methods. The strongest correlation was observed between IB and compression shear (R2=0.70), followed by TORBEND G with modulus of elasticity (TORBEND MOE) (R2=0.40), and TORBEND G with compression shear (R2=0.28) and with IB (R2=0.26). However, no correlation seemed to exist between MOE (static bending) and TROBEND MOE.
An image analysis indicated that an increase in resin content significantly increased resin coverage on strand surface. At each resin content (3.0%, 5.5%, and 8.0%), a decrease in PPF/LPF ratio in Sequence 1 (LPF-PPF-LPF) or an increase PPF/LPF ratio in sequence 3 (PPF-LPF) seemed to result in higher resin coverage. Resin coverage seemed to correlate to TS (R2=0.45), IB (R2=0.42), compression shear (R2=0.39), TORBEND G (R2=0.39), dry MOR (R2=0.25), wet MOR (R2=0.25), and dry MOE (R2=0.18). However, resin coverage did not seem to correlate to WA, TORBEND MOE, or edgewise shear properties.
FERIC étudie l'emploi de systèmes GPS en foresterie depuis déjà plusieurs années et a acquis une bonne compréhension des exigences nécessaires pour utiliser le GPS avec succès en milieu forestier. Le présent rapport décrit l'information principale que devrait connaître l'utilisateur potentiel avant de se servir des récepteurs GPS et donne des recommandations sur les divers paramètres opérationnels et sur les niveaux de précision atteignables avec les différents types de récepteurs
FERIC has studied the use of GPS systems in forestry for several years and has gained a good understanding of the requirements for using GPS successfully in forestry applications. This report describes the main information that users should know before using GPS receivers and provides recommendations on the settings for various operational parameters and guidance on the levels of accuracy that can be attained with various types of receivers.
