LE BOIS - LMC | EPFL Plan 1. PRODUITS 2. STRUCTURE DU BOIS 3. CROISSANCE ANNUELLE 4. CLASSIFICATION DES ARBRES 5. MICROSTRUCTURE 6. CONSTITUANTS CHIMIQUES Du BOIS 7. ... 1. PRODUITS

LE BOIS

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Plan

1. PRODUITS

2. STRUCTURE DU BOIS

3. CROISSANCE ANNUELLE

4. CLASSIFICATION DES ARBRES

5. MICROSTRUCTURE

6. CONSTITUANTS CHIMIQUES Du BOIS

7. PROPRIETES PHYSIQUES

8. PROPRIETES MECANIQUES

9. PRODUITS DERIVES DU BOIS

1. PRODUITS

• Bois massif

• Bois lamellé collé

• Panneaux de contreplaqué

• Panneaux de latté

• Panneaux de copeaux

• Panneaux de particules

(aggloméré)

• Panneaux de fibres

• Papier

Panneau de latté Lamellé collé

Panneau de copeaux Aggloméré

Panneau de fibres Contreplaqué


Niveau Macroscopique

• Ecorce : interne (liber) et externe (suber) • Cambium • Aubier (bois vivant 10% à 40% env.) • Cœur ou duramen (bois parfait, bois mort) • Moelle • Cernes annuels • Rayons ligneux



Matériau anisotrope, propriétés

mécaniques, physiques

et technologiques changent suivant

la direction (L, R, T)

Trois plans ligneux :

plan transversal : TR

plan tangentiel : LT

plan radial : LR

Symétrie cylindrique

L

R T



Matériau anisotrope, propriétés

mécaniques, physiques

et technologiques changent suivant

la direction (L, R, T)

Trois plans ligneux :

plan transversal : TR

plan tangentiel : LT

plan radial : LR R

T

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Sections_bois.png


Structure Multiéchelle


Croissance primaire : assurée par le

fonctionnement de méristèmes

primaires(cellules souches) (ou

méristèmes apicaux) situées à la tête

ou au sommet du tronc, des

branches et des racines.

superposition successive des couches en forme de cône

Croissance secondaire : est issue

des tissus appelés « assise

génératrice » libéro–ligneuse qui se

trouvent entre le bois et l'écorce

(méristèmes secondaires). Cette

zone est désignée par la zone

cambiale.


Photo d’une partie du bois et de l'écorce dans une coupe transversale d'un tronc de feuillu

Cernes annuels composés de :

- Bois de printemps (initial)

- Bois d'été (final)

- -> Transition de la densité

Croissance secondaire


Dans les régions tempérées, on distingue

deux grandes classes d’arbres :

• résineux ou conifères

• feuillus

à zones poreuses

à pores diffus


4.1Résineux ou conifères

Croissance annuelle facile à distinguer

Transport de la sève et soutien assurés par

les cellules longitudinales

Ex : Pin, Sapin, Epicéa, Mélèze


4.1Résineux ou conifères


4.1 Résineux ou conifères


4.2 Feuillus

Croissance annuelle difficile à distinguer

(chez les feuillus à pores diffus)

Transport de la sève : les vaisseaux

Ex : Hêtre, Chêne, Frêne, chataignier,

charme

4. CLASSIFICATION DES ARBES

4.2 Feuillus à zones poreuses

Observation microscopique d'un bois feuillu à zones poreuses

Exemples :

Chêne, frêne,

châtaignier

4. CLASSIFICATION DES ARBES

4.2 Feuillus à pores diffus

Observation microscopique d'un bois feuillu à pores diffus. La distinction du cerne annuel est difficile à cause des pores

Exemples :

Hêtre, peuplier,

bouleau, charme

5. MICROSTRUCTURE

Niveau Microscopique

• cellule

• parois

• ponctuation

• vaisseaux

• rayons ligneux

• canaux résinifères

• micro-fibrille

5.1 MICROSTRUCTURE DES RESINEUX

Trachéides

90% des cellules des bois résineux

Conduction de la sève

Soutien de l’arbre

Longueur de 2 à 9 mm

Section carrée ou rectangulaire de 15 à

35 microns

Possèdent des ponctuations aréolées

Direction longitudinale

Les résineux sont constitués par: les trachéides et les rayons parenchymes.


Ponctuations


Ponctuations


Les rayons ligneux

Essentiellement de cellules parenchymes

Parfois de trachéides transversaux

Parfois des canaux sécréteurs

Parenchymes : cellules vivantes

Rôle : conduction radiale, d'accumulation

de réserves

5.2 MICROSTRUCTURE DES FEUILLUS

Les feuillus sont plus complexes que les résineux : • Vaisseaux

conduction de la sève Longueur : variable selon esp. Diamètre : de 20 à 300 μm

• Fibres Soutien de l’arbre Longueur : entre 0.8 et 2.3 mm

• Trachéides

• Parenchymes longitudinaux :

stockage, nutrition

• Rayons parenchymes :

stockage, nutrition

5.2 MICROSTRUCTURE DES FEUILLUS

5. MICROSTRUCTURE

COMPARAISON

5.3 ULTRA-STRUCTURE : PAROIS CELLULAIRES

Les parois des cellules possèdent essentiellement une:

Couche intercellulaire

de 0.5 à 1,5 μm

Paroi primaire P : 0.1 μm env.

Paroi secondaire S (S1, S2 S3)

o S2 (>50% du volume de S)

de 1 à 10 μm

Angle : 30° à 50° Printemps

: 5° à 30° Eté

o S1,S3

de 0.5 à 1.1 μm

Angle : 60° à 90°

P

5.3 ULTRA-STRUCTURE : PAROIS CELLULAIRES

Les différentes couches de fibres (F) et cellules de parenchyme (P) sont mis en évidence au moyen d’un microscope polarisé

Représentation schématique des différentes couches constituant la paroi cellulaire

5.3 ULTRA-STRUCTURE : MICROFIBRILLES

Les microfibrilles sont des filaments très minces qui sont

entourés d’une matrice formant la paroi de la cellule.

6. CONSTITUANTS CHIMIQUES DU BOIS

Distribution en pour cent de la cellulose, la lignine et l’hémicellulose à l’intérieur de la paroi cellulaire.

6. CONSTITUANTS CHIMIQUES DU BOIS

La paroi de la cellule est un multicouche. Chaque couche est un milieu

composite constitué de filaments (microfibrilles de cellulose) très

minces renforcés par une matrice de lignine et d’hémicellulose


7.1 Densité


7.2 Teneur en eau Mo :poids du bois sec Mw : poids du bois humide

0

0

(teneur en eau)= x100wM MW

M


7.3 Isotherme d’adsorption

Isotherme d’adsorption du bois d’épicéa à 20, 40,60,80 et 100°C.

Courbe reliant la teneur en eau

d'équilibre (EMC) et l'humidité

relative de l'ambiance pour une

température constante T

Corrélation importante entre EMC et HR

EMC diminue avec

augmentation de la Température T


7.3 Isothermes de sorption et désorption

a) désorption initiale ; b) sorption ; c) désorption après séchage

Hystérésis

EMC de désorption est supérieur à celle de sorption

Désorption initiale >

Désorption après séchage


7.4 Propriétés Thermiques

Dilatation thermique (Anisotropie Forte)

Conductivité thermique (Anisotrope, Isolant)


7.5 Retrait-Gonflement

Forte déformation Anisotropie Importance du PSF (point de saturation des fibres)

Retrait en fonction de la teneur en eau et de la densité.


Retrait en fonction de l’humidité relative de l’atmosphère pour l’épicéa.



Fissuration du bois lors du séchage



Résistance et module d’élasticité



Influence de l’angle des microfibrilles



8. PROPRIETES MECANIQUES : résumé


Forte anisotropie

Longitudinal > Radial > Tangentiel

Variation linéaire en fonction de la densité

Forte sensibilité par rapport à l’humidité

(sauf de la résistance à la traction)

Forte influence de l’angle des microfibrilles par

rapport à la direction L


INCONVENIENTS • Caractéristiques dépendent de la qualité de la colle • Résistance à la flexion moins bien qu’une poutre en bois massif • Les colles peuvent abîmer les outils de coupe et d’usinage

AVANTAGES • Utilisation d’arbres de petites sections, de déchet, des morceaux de bois • Produits de grandes tailles • Elimination des défauts


9.1 Placage

Feuilles minces en bois, obtenues par sciage, par tranchage ou par déroulage d'une grume. Emplois : • comme plis extérieurs pour embellir • production de bois améliorés Fabrication : scies, trancheuses, dérouleuses ramollissement préalable par chauffage, cuisson ou étuvage

placages sciés

placages tranchés placages déroulés


9.2 Bois lamellé-collé

Assemblage par collage des pièces de dimensions relativement grandes afin d’obtenir des éléments de construction très importants, par exemple des poutres de grande portée. Inconvénients : - section très affaiblie localement par des défauts - fente radiale de retrait - section limitée - longueur limitée


9.3 Panneaux contreplaqués

Panneaux constitués au moins de trois couches de bois, collées entre elles à fils croisés.

Deux types de panneaux :

• panneaux à plis

• panneaux forts

Panneaux à plis

Panneaux forts à âme lattée

Panneaux forts à âme lamellée


9.4 Panneaux de fibres

Composés de fibres de bois ou de faisceaux de fibres dont les propriétés physiques et mécaniques dépendent de l'adjonction de colle et de produits d’imprégnation. • panneaux tendres • panneaux durs • panneaux spéciaux

Propriétés : Améliore les propriétés de la matière première et élimine l’anisotropie Adsorption d’eau plus faible que le bois

Durabilité : ne doivent pas être exposés directement aux intempéries, ni être soumis à une humidité trop élevé


9.5 Panneaux de particules

Constitués de copeaux de bois et agglomérés avec des résines synthétiques par pressage à chaud. Fabrication : - réduction du bois en copeaux, - encollage par colle synthétique et durcisseur - pression à plat (T = 140 à 200°C) - refroidissement, rabotage et ponçage

Propriétés : - propriétés identiques en longueur et largeur - grandes dimensions - absorption d’humidité plus faible - retrait et gonflement plus faible

Durabilité : - éviter l’exposition aux intempéries

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