RDC PhD 1 – Développement d’une formulation de densification du bois d’intérieur polymérisée par faisceau d’électrons

Problématique

Au-delà de ses qualités décoratives et de confort, le bois est un matériau de choix pour la construction de nos jours. Son utilisation s’inscrit dans les démarches de construction eco-responsables pour répondre à des exigences en matière de consommation d’énergie et d’utilisation de matériaux renouvelables. Son utilisation a un faible impact environnemental et permet de réduire les gaz à effet de serre. Cependant, l’utilisation du bois d’intérieur est encore limitée pour des applications non résidentielles notamment en raison du caractère mou du bois. L’amélioration de la dureté et de la stabilité dimensionnelle est donc un facteur clé pour promouvoir l’utilisation du bois en intérieur. C’est dans ce cadre que la densification du bois pour des applications aussi versatiles que les planchers, les portes ou les meubles est de fort intérêt pour augmenter les performances mécaniques et de résistance du bois.

L’objectif de la recherche

Les faisceaux d’électrons présentent la particularité d’être une irradiation de très haute énergie permettant l’ionisation des molécules sur son passage et favorisant donc des réactions notamment de polymérisation par radicaux libres sans initiateur. La structure des monomères utilisés dans la formulation d’imprégnation aura un impact sur le rendement de conversion, la pénétration de la résine dans le bois, l’amélioration de la dureté ou la stabilité dimensionnelle. Une large gamme de monomères acrylates sera donc étudiée pour développer une formulation optimale pour le traitement par faisceaux d’électrons et la densification. Dans un premier temps les résines seules seront étudiées notamment pour évaluer l’impact des monomères sur le traitement par faisceaux d’électrons. Une attention particulière sera portée à la diminution de l’inhibition par l’oxygène et la faisabilité d’une double polymérisation thiol-ène ou isocyanate. Certaines résines sélectionnées seront ensuite imprégnées dans quatre espèces de bois et soumises à l’irradiation par faisceaux d’électrons. Pour un bon équilibre coûts/performances, les accélérateurs de basses (keV et faible pénétration) et hautes énergies (MeV et haute pénétration) seront comparés et les résines seront adaptées.

Méthodologie

– Développement de la formulation d’imprégnation à base d’acrylates sans solvants
– Détermination des paramètres optimum de polymérisation aux faisceaux d’électrons
– Évaluation de l’impact sur la dureté, la densité, la stabilité dimensionnelle et la résistance
– Étude de la faisabilité industrielle

Applications potentielles et retombées industrielles

L’augmentation de la dureté du bois par imprégnation permet de répondre à la problématique de faible dureté du bois et donc valoriser, promouvoir et augmenter l’utilisation du bois en intérieur. L’utilisation des faisceaux d’électrons est une technique novatrice en plein essor apportant une haute valeur ajoutée au produit.

 

juliette.triquet.1@ulaval.ca