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C'est avec plaisir que je vous invite à ma soutenance de thèse qui se tiendra mercredi 26 octobre à 14h et se déroulera à l’ENSTIB, à Épinal, dans l’amphithéâtre Philippe Seguin.

Ma thèse s’intitule : « Traitement biosourcé du Hêtre par la formation in situ de polyesters à base d’Acide Malique - Étude du procédé et des propriétés physiques conférées, du petit échantillon à l’échelle de la planche »

Il est possible d’y assister en vidéo-conférence avec teams via le lien suivant :

https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_NTViMzY1MzUtY2NkZS00ZGFkLWEzNDktYTUxODRjMjdjOTlj%40thread.v2/0?context=%7b%22Tid%22%3a%22158716cf-46b9-48ca-8c49-c7bb67e575f3%22%2c%22Oid%22%3a%224058ca5c-8eb2-495e-aecf-7744027feeba%22%7d

Ce travail de thèse s’est déroulé au sein du LERMAB sous la co-direction de Romain Rémond et Emmanuel Fredon.

Le jury se composera de :

Cordialement, 

Adèle Chabert

Hello to you all,

It is with my great pleasure that I can invite you to my PhD defence that will be taking place on Wednesday the 26th of October, at 2pm, at ENSTIB, in Épinal, in the amphitheatre Philippe Seguin.

My PhD thesis is titled: “Biosourced treatment of Beech by the in situ formation of Malic Acid based polyesters - Study of the process and the physical properties conferred, from the small sample to the board scale"

It is possible to assist via teams through the following link:

https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_NTViMzY1MzUtY2NkZS00ZGFkLWEzNDktYTUxODRjMjdjOTlj%40thread.v2/0?context=%7b%22Tid%22%3a%22158716cf-46b9-48ca-8c49-c7bb67e575f3%22%2c%22Oid%22%3a%224058ca5c-8eb2-495e-aecf-7744027feeba%22%7d

This work was conducted at LERMAB under the co-direction of Romain Rémond and Emmanuel Fredon.

The jury members are :

Regards, 

Adèle Chabert

Résumé

Le bois est un matériau hygroscopique dont les dimensions varient avec les conditionshygrothermiques de l’environnement qui l’entoure. Une des essences les plus nerveuses enFrance est le hêtre. Il est très abondant en Europe, peu durable, et nécessite donc uneprotection additionnelle pour améliorer sa durabilité et étendre son utilisation. Ce travail dethèse a étudié plusieurs traitements biosourcés par la formation in situ de polyesters à based’acide malique. Deux types d’alcool ont été utilisés, l’un ramifié, le glycérol, l’autre linéaire,le 1,4-butanediol, afin d’observer si une plus faible réticulation du polymère pouvait limiter labaisse de la résistance mécanique. Ce type de traitement est imprégné dans le bois en solutionaqueuse et la cuisson (150°C-24h, dans la première approche) permet la polymérisation.Tous les traitements développés ont montré qu’ils apportaient au bois de hêtre desaméliorations importantes. Au niveau des indicateurs de gains et de stabilité, un gain de massed’environ 40%, un bulking supérieur à 20% pour du bois sec à l’air, une plus grande stabilitédimensionnelle, l’ASE, supérieure à 60%, et un retrait-gonflement total divisé par 3 ont étéobservés. Concernant les propriétés mécaniques, celles-ci ont aussi vu des modificationsimportantes, telles que la rigidité augmentée de 30 à 60% (MOE) et la dureté Brinell jusqu’à65%. Cependant, le bois modifié a perdu de sa ductilité et présente un mode de rupture fragileavec un module de rupture (MOR) réduit de près de 30%. De plus, la mesure du profil dedensité par atténuation de rayons-X a montré une distribution hétérogène du traitement, plusconcentré au niveau des surfaces de l’échantillon plus qu’à cœur.Pour réduire la sévérité du traitement, le couple durée-température de la cuisson du boisimprégné a été étudié en suivant l’avancement de la réaction à différentes températures aumoyen d’une ATG. Ainsi qu’en utilisant des catalyseurs et un mélange pré-polymérisé,MaGNW. Les résultats ont montré qu’une diminution de la durée de cuisson pourrait êtreréduite d’un facteur 3, de 24h à 8h, et ainsi être possible à 150°C avec catalyseurs, bien qu’unlessivage plus élevé soit alors observé pour ces traitements dans le bois. Une baisse de latempérature de cuisson pourrait être envisageable selon l’usage prévu du hêtre.Nous avons ensuite regardé la possibilité d’appliquer ce traitement à l’échelle d’une planche(up-scaling). Pour limiter l’hétérogénéité du traitement dans les planches, plusieurs pistes ontété étudiées. Celles-ci sont, la réduction de l’épaisseur de la planche, l’ajout d’une phase deséchage basse température avant la phase de cuisson, mais encore par l’utilisation du mélangepré-polymérisé, sans eau de solution, pour tenter de fixer le produit dans le bois au plus tôtde la cuisson. Les deux premières options ont montré les résultats les plus intéressants enaméliorant l’homogénéité du traitement dans la planche. La troisième option conduit quant àune densification du matériau.

Abstract

Wood is a hygroscopic material whose dimensions will vary with the hygrothermal conditionsof the surrounding environment. One of the wood species the most susceptible to dimensionsvariations in France is beech wood. It is very abundant in Europe, and has a low durability,requiring additional protection to improve it and extend its use. This thesis work studiedseveral bio-based treatments by the in situ formation of malic acid-based polyesters. Twotypes of alcohols were used, one is ramified, the glycerol, and the other one is linear, the 1,4-butanediol, to observe if a lower crosslinking of the polymer could limit the decrease inmechanical strength. This type of treatment is impregnated in the wood in an aqueoussolution and the curing (150°C-24h, in the first approach) enables the polymerization.All the treatments developed showed that they brought significant improvements to beechwood. In terms of gain and stability indicators, a mass gain of about 40%, a bulking greaterthan 20% for air-dried wood, as well as a greater dimensional stability, the ASE, over 60%, anda total shrinkage-swelling divided by 3 was observed. Regarding the mechanical properties,they also saw significant changes, such as the stiffness increased by 30% to 60% (MOE) andthe Brinell hardness up to 65%. However, the modified wood has lost its ductility and showeda brittle mode of failure with a modulus of rupture (MOR) reduced by almost 30%. In addition,measurement of the density profile by X-rays attenuation showed a heterogeneousdistribution of the treatment in the board thickness, more concentrated at the surfaces of thesample than at the core.To reduce the severity of the treatment, the time-temperature relationship of the wood curingwas studied by monitoring the reaction progress at different temperatures using TGA analysisas well as using catalysts and a pre-polymerized mixture, MaGNW. The results showed that alowering of the curing time could be possible by a factor 3, from 24h to 8h, and thus bepossible at 150°C with catalysts, although higher leaching is then observed from thesetreatments into the wood. A lowering of the curing temperature could be considereddepending on the intended use of the beech.We then looked at the possibility of applying this treatment at the board scale (up-scaling).Several avenues have been studied to limit the heterogeneity of the treatment in the boards.These are the reduction of the board thickness, the addition of a low temperature dryingphase before the curing phase, as well as the use of the pre-polymer mixture, removing theaqueous phase of the solution, aiming to fix the product in the wood as soon as possible duringcuring. The first two options demonstrated the most interesting results in improving thehomogeneity of the treatment in the board thickness. As for the third option, it led to adensified material.

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