ANNEXE B Effet de la pression sur la surface collée des joints. Une analyse microscopique

Table des matières

Cette annexe montre la méthode et les résultats de l'analyse microscopique effectués sur la surface transversale et longitudinale de la ligne de colle des joints. Les joints à entures multiples ont été soumis à différentes pressions d'assemblage qui vont de 1,38 MPa à 4,82 MPa. La procédure suivie lors de la fabrication de joints à entures multiples a celle décrite au Chapitre IV: Effects of curing time and end-pressure on the tensile strength of finger-joined black spruce lumber. Une pièce contenant au moins 5 joints à entures multiples a été fabriquée par chaque condition de pression d'assemblage. Les pièces assemblées ont été automatiquement coupées à 2,44 m et ont été entreposées durant vingt-quatre heures dans une chambre de conditionnement à 20°C et 65% HR. Ensuite, trois des cinq joints de la pièce ont été choisis au hasard afin d'obtenir des échantillons pour l'analyse microscopique. De 12 à 18 blocs de 1 cm2 ont été coupés des joints afin d'obtenir les échantillons avec les lignes de colle sur la surface transversale des blocs (figure B.1). D'autre part, pour observer l'effet de la pression sur l'espace laissé au fond de l'enture (S), sept blocs de 1 cm2 pour la pression la plus basse et sept blocs pour la pression la plus élevée, contenant la pointe des entures ont été également coupés des joints. De plus, trois blocs de 1 cm2 furent obtenus pour les pressions intermédiaires. L'observation microscopique dans ce cas fut donc faite sur la face longitudinale des joints (figure B.1).

Les surfaces (transversale et longitudinale) des blocs ont été préparées avec une lame de rasoir afin d'obtenir une qualité adéquate de la surface. Les blocs ont été séchés avec du pentoxide de phosphore pour environ deux semaines, montés ensuite sur une plaque d'aluminium avec une peinture en argent, re-séchés et recouverts avec une couche d'or par un système de pulvérisation cathodique. Des micrographies électroniques de surfaces représentatives ont été prises pour chacune des six pressions appliquées. La profondeur de dommage de cellules et l'épaisseur de la ligne de colle ont été évalués dans cinq points, choisies systématiquement dans chaque micrographie électronique transversale. Le jeu en fond de l'enture (S) a été également mesuré dans chaque micrographie électronique longitudinale.

Figure B. 1. Schéma de coupe des blocs pour l'analyse microscopique

Analyse microscopique de la face transversale de la ligne de colle

L'analyse microscopique des joints a indiqué qu'il y a de dommages de cellules dans les parties les plus proches de la ligne de colle. En général, la profondeur de cellules endommagées (D) était plus importante à mesure que la pression d'assemblage a augmentée de 1,3 MPa à 4,9 MPa (figure B.2 et figure B.3). Les trachéides près de la ligne de colle ont été comprimées notamment à des pressions d'assemblage élevées. Les rayons ont été aussi comprimés et déformés. On observa aussi que le dommage du bois final fut moins important que celui dans le bois initial, ce qui peut être expliqué par la masse volumique plus élevée du bois final par rapport `celle du au bois initial. Les résultats montrent que la profondeur maximale de dommage de cellules (53 μm) a été

Figure B. 2. Épaisseur de la couche des cellules endommagés en fonction de la pression d'assemblage du bois d'épinette noire abouté

atteinte à 4,9 MPa de pression d'assemblage ce qui représente 90% de plus de profondeur de dommage obtenue à 1,3 MPa de pression d'assemblage (28 μm). Par ailleurs, à basse pression d'assemblage (1,3 MPa) des bulles d'air à l'intérieur de la ligne de colle ont été notées, ce qui peut expliquer aussi la moindre performance mécanique de ces joints. Pellicane et al . (1994) ont observé cet effet sur la résistance mécanique en traction des joints à entures multiples, ce qui s'est manifesté par une forte diminution de la résistance à la rupture en traction longitudinale. Une rupture dans des joints collés peut s'amorcer par une discontinuité géométrique du matériau à coller, ce qui provoque des concentrations de contraintes. Une bulle d'air dans la couche de l'adhésif est seul un exemple de discontinuité géométrique parmi plusieurs autres (River 1994).

Figure B. 3. Micrographies électroniques (SEM) de la profondeur de dommage de cellules du bois d'épinette noire abouté aux pressions de A) 1,3 MPa et B) 4,9 MPa.

Analyse microscopique de la face longitudinale de la ligne de colle des entures du bois abouté d'épinette noire

L'analyse microscopique effectuée sur la surface longitudinale a montré l'effet de la pression sur le jeu au fond des entures (S). Cette analyse a permis de quantifier la variation de cette distance en fonction de l'application de différentes pressions. Les résultats sont montrés au tableau B1 et aux figures B4 et B5. Les distances entre l'extrémité d'une enture quelconque et la base de la rainure correspondante n'ont pas dépassé la valeur maximale exigée par la norme SPS 1-2000 qui est de 1,6 mm (1600 μm). Les résultats confirment également que la distance entre une enture et la racine de l'autre enture diminue à mesure que la pression augmente. Ce comportement se manifeste de façon plus importante pour les pressions plus basses de 1,3 MPa à 3,7 MPa. L'effet diminue ensuite légèrement à des pressions plus élevées jusqu'à atteindre un jeu au fond des entures de 53 μm pour une pression de 4,9 MPa. Ceci peut être expliqué en termes d'une plus grande incompressibilité de l'adhésif à des espaces plus réduits. La formation de bulles d'air s'est manifestée clairement pour les basses pressions étant donné l'espace existant en trop. L'apparition de gerces aux extrémités des entures a été caractéristique d'une pression très élevée (Figure B.5.F).

n: Nombre d'échantillons

Figure B. 4 . Jeu du fond des entures du bois d'épinette noire, en fonction de la pression d'assemblage

Figure B. 5. Jeu du fond d'enture aux pressions de A) 1,3 MPa, B) 2,2 MPa, C) 2,8 MPa, D) 3,7 MPa, E) 4,0 MPa et F) 4,9 MPa.