Propriétés de composites de polyéthylene haute densité et résidus de canne à sucre : effet de la délignification des fibres et d'un traitement de surface sur la résistance à la photo- et la bio-dégradation

par Peyvand Darabi

Thèse de doctorat en Mécanique et Génie civil


  • Résumé

    Les effets du vieillissement accéléré, comme la décoloration et la perte de propriétés mécaniques, limitent les utilisationsdes composites bois-polymère (WPC) dans les applications en extérieur. Dans la présente étude, il a été tenté d'étudier l'influence de l'utilisation de fibres délignifiées de bagasse (canne a sucre) en renfort sur les propriétés des WPC et de suivre leur effet sur le contrôle de la photo- et de la bio-dégradation (vis-à-vis des champignons et des termites). A côté des échantillons délignifiés, les effets d'une finition finition transparente ont également été étudiés sur la qualité de surface et la réduction des défauts causés par la photo- et la bio-dégradation d'échantillons pigmentés et non pigmentés. Afin de faciliter l'analyse des données et avoir des résultats plus fiables, des analyses statistiques ont été effectuées sur des données provenant de différentes techniques de mesure. Toujours dans cette étude, les effets positifs et négatifs de l'utilisation de pigments granulaires ont été étudiés. Les résultats ont montré que l'utilisation de fibres délignifiées, selon le type de solvant et le niveau de délignification, provoque des changements sur la qualité de surface et les propriétés mécaniques. En outre, les échantillons délignifiés ont montré une perte de rigidité comparés aux échantillons non-délignifiées. Après vieillissement, les échantillons délignifiés ne montraient pas de réduction du changement de couleur total causé par le vieillissement. Toutefois, les fibres délignifiées accompagnées de pigments entrainent, dans une certaine mesure, une stabilisation de la rigidité des échantillons exposés au vieillissement par rapport aux échantillons non-exposés.De plus, les échantillons avec la finition transparente ont montré des résultats très prometteurs. La finition réduit le changement de couleur total du au vieillissement, et un prétraitement de surface favorise le maintien de l'efficacité de la finition, dans toutes les étapes de la photo et la bio-dégradation. Par ailleurs, les échantillons délignifiés à 70% et les échantillons ayant subi un vieillissement montrent une plus forte biodégradation et une plus grande perte de masse par rapport aux témoins. L'étude métrologique montre que le test non-destructif par vibration est une méthode fiable pour étudier les propriétés mécaniques des WPC et les effets du vieillissement. Néanmoins, il n'a pas été montré d'effet important de la délignification sur le contrôle du vieillissement. Les études sur la corrélation entre les variables ont montré que les changements avant et après le vieillissement peuvent être prédits à partir des résultats de tests non-destructifs.

  • Titre traduit

    Properties of composites of high density polyethylene and bagasse flour : effect of fiber delignification and surface treatment on the resistance to photo- and bio-degradation


  • Résumé

    The effects of weathering, such as color fading and loss in mechanical properties, limit the performance of wood-polymer composites (WPC) in outdoor applications. In the current study, it has been tried to investigate the influence of using delignified sugar cane bagasse fibers as a reinforcement on properties of WPC and follow the effects that it cause on controlling photo and bio-degradation (fungi and termite attacks). Beside delignified samples, the effects of clear coating also have been studied on surface quality and reduction of defects caused by photo and bio-degradations of pigmented and non-pigmented samples. To facilitate the data analysis and having more reliable results, some statistical analyses have been carried out on data from different variables. Also in this study the positive and negative effects of using granule pigments in master batch of components have been investigated. Results have shown that using delignified fibers, depending on type of solvent and level of delignification, cause changes on surface qualities and mechanical properties. As well, delignified samples have shown loss in MOE compare to non-delignified samples. After weathering, none of the delignified samples had reduced the total color change caused by weathering. However delignified fibers with pigments, to some extent, stabilized the MOE in weathered samples compared to un-weathered samples. In addition, clear coated samples have shown very promising results. Total color change was reduced in coated samples and by means of pre-treatments of surface, coating remained efficient in all steps of the photo and bio-degradations. This is while the 70% delignified samples and weathered samples showed higher degradation and weight loss compared to controls and un-weathered ones. Methodology investigation did show that vibration none-destructive test is the reliable method to study the mechanical properties of WPC and weathering effects. Nevertheless, it did not show the significant effects of delignification on controlling weathering. Studies on correlation between variables have shown changes before and after weathering which can be used in further studies on modeling.

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