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En anglais
RÉSUMÉ
Cet article porte sur l’étude de l’amélioration de la résistance de soudage de deux pièces par la technique de liaison laminaire : le soudage du bois. La connexion entre les pièces de bois se forme en quelques secondes. Aucun additif n’est utilisé pour créer la liaison. D’anciennes études ont montré que l’utilisation du bois soudé est limitée à l'usage intérieur en raison de sa faible résistance à l'eau. Il y a donc un intérêt à surmonter cette limitation par modification des paramètres de soudage à savoir la fréquence de vibration, le temps de soudage et l’effet de la formation d’entures naturelles ou par utilisation de produits à caractère écologique tels que la colophane et l’acide citrique.
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This article deals with the improvement in the resistance of the 2-piece welding plane by the laminar bonding technique: the welding of wood. The bond between the wooden parts is formed in a few seconds. No additives are used to create the bond. Older studies found that the use of welded wood was limited to indoor use because of its low water resistance. There is thus an interest in overcoming this limitation, either by modifying the welding parameters, namely the vibration frequency, the welding time and the effect of the formation of natural splices, or by using ecological products such as rosin and citric acid.
Auteur(s)
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Siham AMIROU : Ingénieure recherche - Laboratoire d’études et de recherche sur le matériau bois (LERMAB) - Université de Lorraine, Épinal, France
-
Antonio PIZZI : Professeur - Laboratoire d’études et de recherche sur le matériau bois (LERMAB) - Université de Lorraine, Épinal, France
INTRODUCTION
Le soudage par friction linéaire est une technique largement employée pour assembler les métaux et les matières plastiques dans l’industrie, et qui, récemment, a été utilisée pour assembler le bois sans aucun adhésif.
En frottant deux morceaux de bois l’un contre l’autre, la lignine, une molécule qui est un composant principal du bois, chauffe et se liquéfie. Une fois refroidie et solidifiée, elle maintient les deux morceaux ensemble avec l’aide des fibres entremêlées sans l’utilisation de colle.
Cette technique requiert un temps de soudage court, sans préparation spéciale de surface et sans utilisation de substances adhésives. Elle semble être une alternative particulièrement rentable au collage de bois, car elle permet de réduire le temps de production et d’économiser de grosses quantités de colle. Le soudage du bois a prouvé son efficacité pour le bois de résineux, et de feuillus, ainsi que pour le bambou.
Il existe deux principaux types d’assemblage :
-
l’ assemblage plan qui est obtenu par une friction linéaire réalisée avec une machine de soudage par friction. Cela permet d’assembler des pièces échantillons d’une même essence ou de plusieurs essences, selon différentes orientations du fil du bois. Il est ainsi possible d’envisager la réalisation de produits standardisés en bois massif reconstitué à l’échelle de laboratoire ;
-
l’ assemblage de chevilles de bois dans un support massif s’obtient par friction circulaire à l’aide d’une perceuse classique et permet d’envisager des applications dans l’industrie de l’ameublement, ainsi que pour le grand public.
Jusqu’à présent les études ont montré que l’utilisation du bois soudé est limitée à l’usage intérieur en raison de sa faible résistance à l’humidité. Les échantillons soudés sont adaptés uniquement pour des applications de qualité « intérieure » comme les meubles, malgré leur bonne résistance structurale à sec. L’objectif de cette article est de présenter les améliorations obtenues de la résistance à l’humidité des pièces soudées via différentes méthodes, à savoir physico-mécanique par modification des paramètres de soudage et formation d’enture naturelle en cours de soudage, et chimique en utilisant des produits naturelles afin d’augmenter l’imperméabilisation de bois.
Cette technique de soudage est séduisante notamment par différents aspects :
-
techniques : la rapidité de réalisation et l’alignement précis des pièces ;
-
économiques : pas de stockage et d’utilisation de substances adhésives ;
-
environnementaux : utilisation uniquement des matériaux renouvelables à savoir le bois et les additifs naturelles.
Le produit final alors obtenu est entièrement recyclable.
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KEYWORDS
wood welding | water resistance | rosin | finger-joints | citric acid
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Glossaire
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2. Conclusion
Le sujet traité dans cet article s’inscrit dans la problématique générale du développement durable, qui repose sur une utilisation maîtrisée des ressources naturelles à caractère écologique. Jusqu’à présent l’utilisation du bois soudé à l’extérieur était limitée en raison de sa faible résistance à l’eau. Cet article a montré qu’on peut améliorer la résistance à l’eau avec plusieurs méthodes.
La première méthode joue sur les paramètres de soudage permettant aux pièces de bois de résister plus de 25 h dans l’eau.
Une autre méthode repose sur le traitement de la surface soudée avec une solution de colophane. L’échantillon a alors montré une résistance à l’eau pendant plus de 30 jours avec des résultats en adéquation avec les exigences des normes européennes. Cependant le caractère rigide apporté par la colophane à la ligne de soudure diminue les propriétés mécaniques à sec .
Comme alternative à l’utilisation de la colophane, l’acide citrique a été utilisé comme additif d’imperméabilité à l’eau. Les résultats obtenus étaient satisfaisants pour une utilisation à l’extérieur grâce à son effet catalytique provoquant des modifications de la lignine lors du soudage, qui permettent d’augmenter l’imperméabilité à l’eau.
Le soudage par vibration linéaire de bois tropicaux présentant une forte proportion d’un mélange natif de substances extractives insolubles ou de faible solubilité dans l’eau produit également des joints offrant une résistance à l’eau nettement améliorée ...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MANSOURI (H.R.), OMRANI (P.), PIZZI (A.) - Improving theWater Resistance of Linear Vibration-WeldedWood Joints. - J. Adhesion Sci. Technol. 23, pp. 63-70 (2009).
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(2) - PIZZI (A.), MANSOURI (H.R.), LEBAN (J.M.), DELMOTTE (L.), PICHELIN (F.) - Enhancing the Exterior Performance of Wood Joined by Linear and Rotational Welding. - J. Adhesion Sci. Technol. 25 (19), pp. 2717-2730 (2011).
-
(3) - LEBAN (J.M.), PIZZI (A.), WIELAND (S.), ZANETTI (M.), PROPERZI (M.), PICHELIN (F.) - X-ray microdensitometry analysis of vibration-welded wood. - J. Adhesion Sci. Technol.18, pp. 673-685 (2004).
-
(4) - KUSUMAH (S.S.), UMEMURA (K.), OSHIOKA (K.Y.), MIYAFUJI (H.), KANAJAMA (K.) - Utilisation of sweet sorghum bagasse and citric acid for manufacturing particleboard I : effects of predrying treatment and citric acid content on the board properties. - Ind corps prod, 84, pp. 34-42 (2016).
-
(5) - AMIROU (S.), PIZZI (A.), DELMOTTE (L.) - Citric acid as waterproofing additive in butt joints linear wood welding. - Eur J Wood Wood Prod....
NORMES
-
Bois lamelle-colle – Essai de cisaillement par compression - NF EN B51-032 - 1981
-
Structures en bois – Bois lamellé collé et bois massif reconstitué – Exigences - NF EN 14080 - 2013
-
Adhésifs de nature phénolique et aminoplaste, pour structures portantes en bois – Classification et exigences de performance - NF EN 301 - 2013
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