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Caractérisation des propriétés thermophysiques et cinétiques des bois tropicaux: étude des influences de la température et de la teneur en eau au vue d'optimiser la qualité du bois

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par Merlin SIMO TAGNE
Universite de Lorraine - Rpport de stage post doctoral 2012
  

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Chapitre 3 :

Présentation du matériel expérimental et des résultats obtenus :

Cas des isothermes de sorption

Les isothermes de sorption sont largement abordées dans la littérature. Plusieurs études s'intéressent sur les isothermes de sorption des produits agro alimentaires, mais moins d'études sont faites sur le bois, encore moins sur les bois tropicaux. Quelques chercheurs estiment que les isothermes de sorption du bois sont identiques, alors que d'autres montrent que l'origine et l'histoire des échantillons de bois influencent cette grandeur. Dans sa thèse de Doctorat, Simo Tagne Merlin [5] montre que les isothermes de désorption des bois d'ayous et d'ébène sont très différentes. Une modélisation est faite en utilisant les modèles de Chung Pfost et de Henderson respectivement sur les bois d'ayous et les bois d'ébène. Plus tard, M.Simo Tagne et al. [6] montrent que les modèles de Dent et de GAB sont adaptés pour mieux décrire les isothermes de désorption sur toute la plage des humidités relatives. Les valeurs expérimentales étaient obtenues par la méthode dynamique, faisant intervenir les solutions salines saturées. La détermination des isothermes de désorption est très importante dans le cadre du séchage. Mais, pour avoir une idée nette de la stabilité du bois lors de son usage, il est très important de déterminer les isothermes d'adsorption et de désorption, car lors de son usage, le bois est souvent exposé aux variations des conditions de son environnement, surtout lorsqu'il se trouve à l'extérieur. Ainsi, une essence de bois qui présente une forte hystérésis de sorption (différence entre les isothermes de sorption et de désorption) sera plus conseillé d'être utilisé dans la menuiserie intérieure, car à l'intérieur, les variations de saisons sont souvent moins marquées, surtout lorsque le local est bien isolé.

Dans ce chapitre, il est question d'obtenir les isothermes de sorption (désorption et adsorption) et de déduire leurs hystérésis en utilisant un matériel issu des nouvelles technologies appelé DVS (dynamic vapor sorption), photos 9 ci-dessous. Le fonctionnement de l'appareil est proche du dispositif de la balance à suspension magnétique, appareil utilisé dans la thèse de Bhouri Naoufel [7]. Les lecteurs y sont d'ailleurs invités pour mieux comprendre.

3.1/Matériel utilisé

Photos 9 : DVS utilisé pour déterminer les isothermes de sorption

Cet appareil utilise les fibres de bois qui sont placées sur une micro balance. Les conditions expérimentales sont imposées à partir d'un programme informatique dont l'interface est facilement compréhensible. Nous n'avons pas imposé une masse initiale de fibre de chaque type de bois. Pour le bois de fraké, nous avons utilisé une masse initiale de 10mg, pour le bois d'ayous 21,5mg a été utilisée. Les masses initiales de 18,5mg et de 21,5mg ont été utilisées respectivement pour le bois de lotofa et le bois de sapelli. Les températures de 20°C et de 40°C sont utilisées ici afin d'étudier les influences de la température avec une incertitude absolue de 0,02°C. La capacité totale des microbalances est de 1g avec une précision de 1 . L'incertitude absolue sur l'humidité relative est de 0,5%. Les figures 17 et 18 ci-dessous présentent les évolutions temporelles de la masse et de l'humidité relative respectivement du bois de fraké à 40°C et du bois d'ayous à 20°C. Cet appareil est utilisé dans la thèse de Bhouri Naoufel [7] pour déterminer les isothermes de sorption des matériaux textiles.

Figure 17 : variations temporelles de la masse du Fraké et de l'HR de l'air à 40°C

Figure 18 : variations temporelles de la masse de l'ayous et de l'HR de l'air à 20°C

Les figures 17 et 18 montrent que le processus commence par l'adsorption, la masse augmentant avec le temps, l'humidité relative aussi jusqu'à la valeur de 90%, ensuite suit la désorption.

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