Développement de traitements innovants bio-sourcés pour la modification du bois avec des bio-polyesters

Development of innovative bio-based treatments for wood modification with bio-polyesters

• Auteur / Autrice : Charlotte Grosse
• Direction : Philippe Gérardin, Marion Noël
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du bois et des fibres
• Date : Soutenance le 10/09/2018
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LERMAB - Laboratoire d'Études et de Recherche sur le MAtériau Bois (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Holger Militz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Callum A. S. Hill, Marie-France Thévenon, Lone Ross Gobakken
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Holger Militz, Callum A. S. Hill

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères biosourcés

Bois -- Chimie

Traitement thermochimique

Bois

Mots clés libres

Bois

Polymères

Bio-ressources

Modification chimique

Stabilité dimensionnelle

Durabilité

Wood

Polymers

Bio-resources

Chemical modification

Dimensional stability

Durability

Résumé

La modification thermo-chimique est un procédé qui consiste à modifier la matière à cœur, avec pour objectif d’améliorer les propriétés du bois, en particulier la résistance fongique. Pour ce faire, conférer au bois un équilibre hygroscopique inférieur à la limite basse de développement des champignons est une approche qui permet en sus de limiter les variations dimensionnelles dues à l’humidité de l’air. Limiter les variations dimensionnelles augmente logiquement la durabilité des assemblages et des revêtements de surface, ce qui améliore encore les performances du matériau. Les constituants du bois possèdent des groupements hydroxyles qui rendent le matériau hydrophile. Les modifications thermochimiques envisagées dans ces travaux de recherche consistent principalement à limiter l’accès à ces groupements et/ou à réduire leur nombre, par imprégnation de monomères/oligomères bio-sourcés (oligomères d’acide lactique (OLA) ou de poly(butylène succinate) (OBS)) suivie de leur polymérisation in situ par traitement thermique. Le comportement hygroscopique du matériau, la persistance des oligomères dans le bois et la résistance biologique du bois traité sont les critères de sélection des traitements. Les traitements retenus conduisent à des matériaux ayant une meilleure stabilité dimensionnelle et une meilleure résistance biologique. Les potentielles applications de ces matériaux ont été évaluées après caractérisation des propriétés mécaniques, de l’adhésion des revêtements de surface et de la capacité de collage du bois traité

Wood thermo-chemical modification process consists of permanent enhancement of wood properties in the core of the material. By decreasing wood equilibrium moisture content below the limit of fungi development, one could in addition reduce the dimensional variations due to humidity. A better dimensional stability of wood would be beneficial to durability of assemblies and surface coatings, further improving the performance of the material. Hydroxyl groups from wood polymers are responsible for the material hydrophilicity. The thermochemical modifications considered in this work mainly consist in limiting the access to these groups and / or reducing their number, by impregnation of bio-based monomers / oligomers (oligomers of lactic acid (OLA) or oligomers of butylene succinate (OBS)) followed by their in situ polymerisation by heat treatment. The hygroscopic behaviour of the material, the persistence of oligomers in the wood and the biological resistance of the treated wood are the criteria for the selection of treatments. The selected treatments lead to materials with enhanced dimensional stability and biological resistance. The potential applications of these materials have been evaluated after characterisation of mechanical properties, adhesion of the surface coatings and bonding capacity of the treated wood