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Effet du mode de défibrage du bois de bouleau blanc sur les propriétés des granules énergétiques et des composites bois-polymère

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Boukhris, Fedi (2018). Effet du mode de défibrage du bois de bouleau blanc sur les propriétés des granules énergétiques et des composites bois-polymère. Mémoire. Rouyn-Noranda, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue, École de génie, 126 p.

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Résumé

Le bouleau blanc (Betutla papyrifera March.) est une des essences de bois les plus abondantes des forêts québécoises. Cependant, elle est peu utilisée à cause de la mauvaise qualité de ses billes. Ce projet vise à évaluer le potentiel du bouleau blanc pour de nouvelles applications, telles que la conception des composites bois-polymère (CBP) et la production de biocombustibles solides. Plus spécifiquement, le projet vise à étudier l'effet du mode de défibrage sur les propriétés des granules énergétiques et des CBP. Le matériel expérimental consiste en copeaux de bois qui sont défibrés selon trois modes de séparation soit les procédés de mise en pâte thermomécanique (TMP), chimico-thermomécanique (CTMP) et par explosion à la vapeur (SEP). Les fibres TMPet CTMP ont été produites au centre de recherche des matériaux lignocellulosiques (CRML), alors que les fibres SEP ont été préparées au laboratoire des biomatériaux à l'Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue à une température de 190 °C et une pression comprise entre 10 et Il bars. Les granules énergétiques ont été produits à l'aide d'une granuleuse pilote en faisant varier l'humidité des fibres et la fréquence du moteur pour optimiser leur qualité. Quant aux CBP, ils ont été fabriqués selon un procédé en deux étapes, l'extrusion (bi-vis) de 30, 40 et 50% des fibres de bois avec du polyéthylène haute densité (PEHD) et un agent de couplage (3% du polyéthylène modifié à l'anhydride maléique (MAPE)), et l'injection des éprouvettes d'essais. Les fibres utilisées ont été classifiées par tamisage et caractérisées en termes de chimie de surface par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, de morphologie à l'aide d'un analyseur de la qualité des fibres et de stabilité thermique par analyse thermogravimétrique. Les granules énergétiques ont été caractérisés en termes de pouvoir calorifique, de densité et de durabilité tandis que les CBP sont évalués en termes de propriétés mécaniques (flexion, traction et impact), de stabilité thermique (analyse calorimétrique différentielle à balayage) et de stabilité dimensionnelle (gonflement en épaisseur et absorption d'eau). Les résultats montrent que les procédés de défibrage CTMP et TMP ont peu d'impact sur la chimie de surface des fibres, contrairement au procédé SEP qui a une influence marquée en montrant une présence plus importante de la lignine en surface qui s'explique par les températures élevées utilisées dans ce procédé. La caractérisation de la morphologie des fibres montre que le procédé SEP aboutit à des fibres plus longues de 27 et 38% par rapport aux fibres CTMP et TMP, respectivement. La modification chimique de la lignine au niveau des fibres SEP a entraîné une diminution d'environ 28% de la résistance en traction et 20% en flexion des CBP à base des fibres SEP par rapport au CBP produits à partir des fibres CTMP. Cependant, on a enregistré une amélioration de la résistance à l'absorption d'eau pour les éprouvettes à base de fibres SEP; en effet leur gain en épaisseur pour des composites à 30% de fibres est d'environ 0,50% par rapport à 0,75% et 0,93% des éprouvettes à base de fibres TMP et CTMP. L'étude des propriétés des granules XIV énergétiques montre que le procédé SEP a contribué à produire des granules énergétiques avec des meilleures caractéristiques calorifiques, un pouvoir calorifique supérieur à base sèche d'environ 22,11 MJ/kg, tout en assurant un indice de durabilité qui atteint 98, 7%.

Type de document: Thèse (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Koubaa, Ahmed
Mots-clés libres: Bouleau blanc, Pâte thermomécanique, Pâte chimico-thermomécanique, Explosion à la vapeur, Composites bois-polymère, Granules énergétiques, Biomatériaux, Biomasse forestière.
Divisions: Sciences appliquées > Maîtrise en ingénierie
Date de dépôt: 06 avr. 2018 14:58
Dernière modification: 06 avr. 2018 14:58
URI: http://depositum.uqat.ca/id/eprint/750

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