Thèse soutenue : Monsieur Clément PRUNIER

Résumé de la thèse :

Ce travail explore l’hybridation de contreplaqués avec des composites à fibres naturelles à matrices thermoplastiques, dans le but d’obtenir un matériau à hautes performances pour une utilisation dans le domaine du transport, et avec un impact environnemental inférieur à celui des contreplaqués industriels d’aujourd’hui. Le choix des essences étudiées a été fait dans une optique de valorisation des essences locales à croissance rapide comme le douglas, souvent employé dans des applications à faible valeur ajoutée en raison de la présence de défauts et de la variabilité de ses propriétés. Le hêtre, plus couramment utilisé pour la fabrication de contreplaqués, a également été étudié afin de servir de référence. L’étude se penche sur des alternatives aux adhésifs à base de formaldéhyde, couramment utilisés dans l’industrie mais possédant un fort impact environnemental en plus de présenter un risque sanitaire, en examinant des solutions à plus faible impact environnemental, notamment une résine de polypropylène recyclée et recyclable, ainsi qu’une résine biosourcée et biodégradable d’acide polylactique (PLA). L’hybridation avec des composites à fibres naturelles vise à profiter des performances mécaniques élevées et de la faible variabilité de ces matériaux en optimisant leur positionnement au sein du contreplaqué afin de maximiser leur impact sur les propriétés du matériau final tout en minimisant leur quantité. Les performances des nouveaux adhésifs ont été étudiées à travers des tests de résistance au cisaillement interlaminaire, et ont montré des résultats équivalents voire supérieurs à ceux obtenus pour une colle classique à base d’acétate de polyvinyle. L’étude a également révélé que les paramètres de fabrication, tels que le temps de chauffe et la pression appliquée, ont peu d’influence sur la résistance au cisaillement, tant que la température de fusion du thermoplastique ait été atteinte au cœur du contreplaqué. L’effet de l’hybridation par ajout de composites à fibres naturelles sur les propriétés quasi-statiques a été étudiée sur des contreplaqués de hêtre et de douglas, avec et sans renforts, et pour les deux thermoplastiques. Ces tests ont montré que l’hybridation permet une amélioration significative du module élastique et de la résistance mécanique des contreplaqués. Enfin, la durabilité des contreplaqués a été étudiée, en fonction des adhésifs utilisés et de la présence ou non de fibres. Une étude de vieillissement hygro/hydro-thermique a démontré une bonne résistance au vieillissement des contreplaqués collés avec du polypropylène, contrairement à ceux collés avec du PLA. L’ajout de fibres naturelles a cependant montré un effet négatif sur la résistance au vieillissement, attribué à l’apparition de décohésions entre les fibres et la matrice causée par les variations dimensionnelles des fibres dues à l’humidité, suggérant donc une utilisation du matériau dans des environnements à faible taux d’humidité. Par ailleurs, des tests de fatigue ont montré que l’hybridation permet d’améliorer significativement la résistance en fatigue des contreplaqués de douglas utilisant le PP comme matrice et adhésif. Ce travail démontre donc l’intérêt de l’hybridation des contreplaqués avec des composites à fibres naturelles et matrices thermoplastiques, permettant d’obtenir un matériau offrant de meilleures performances mécaniques sous chargement quasi-statique et répété, tout en réduisant l’impact environnemental par l’utilisation de résines recyclables et biosourcées comme matrice et adhésif.

Mots-clés : Hybrides, Bois, Fibres végétales, Thermoplastiques, Durabilité, Propriétés mécaniques