Etude de l'Ã©laboration de matÃ©riaux composites PVC/bois Ã partir de ...

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I. Présentation des matériaux composites PVC/bois - température comprise entre 15 et 45°C, - pH compris entre 3 et 6, - présence d’un substrat digérable (bois), - présence d’autres nutriments (azote, vitamines…). La sensibilité à la pourriture du bois est certes beaucoup moins élevée pour les composites thermoplastiques/fibres végétales que pour le bois seul, mais elle existe et la connaissance des processus de formation, croissance et protection est nécessaire pour quantifier la tenue et la stabilité dans le temps des propriétés du matériau. Placés en extérieur, les composites peuvent facilement se trouver dans les conditions favorables à l’attaque fongique, en particulier le développement de la pourriture brune. Même si le taux de renfort n’a pas d’influence sur la colonisation des champignons en surface de l’échantillon, ce phénomène est favorisé par les fibres non recouvertes par la matrice en contact avec les champignons. Ces fibres deviennent un lieu de colonisation privilégiée ainsi qu’un point d’entrée de la pourriture au sein du matériau si le réseau végétal est continu[113]. En conséquence, la perte de masse du matériau due à l’attaque fongique est d’autant plus importante que le taux de renfort est grand[114]. Dans le cas de tests en contact avec du sol activé § , la pourriture est surtout présente sur la face de l’échantillon en contact avec ce sol[113]. L’attaque biologique est plus prononcée pour les échantillons exposés aux rayons UV et la résistance est associée à la nature des fibres : par exemple, un composite renforcé avec des fibres de pin est moins sensible qu’un composite renforcé avec des fibres d’érable[113, 115]. L’enveloppe de riz est aussi un renfort qui permet au composite de bien résister à l’attaque des champignons contrairement aux fibres de chanvre[116]. L’incorporation d’un agent biocide à la formulation est le plus souvent nécessaire afin d’éviter l’attaque fongique. Le borate de zinc (1 à 3%) permet de diminuer très fortement le développement des pourritures blanche et brune[112, 117-119]. Il est stable aux températures de mise en forme des composites, peu soluble dans l’eau et également insecticide. Ce composé s’est imposé comme agent biocide phare des composites thermoplastiques/fibres de bois grâce à son utilisation dans la préservation biologique d’autres types de matériaux : une concentration de 1% suffit, notamment contre la pourriture brune qui est la plus active sur les WPC[120]. La durée d’efficacité du borate de zinc est estimée à 20 ans car peu lixiviable[121]. Néanmoins, il apparaît que des molécules d’origine végétale sont beaucoup § Sol stérilisé puis activé par l’inoculation d’une ou de plusieurs souches bactériennes afin d’en étudier le comportement vis-à-vis des matériaux testés. 52
I. Présentation des matériaux composites PVC/bois plus stables et plus efficaces que celui-ci. Par exemple, certains extractibles à l’eau du bois comme le dichloro-isothiazolone (Figure I.24a) sont photostables[122] et possèdent d’excellentes propriétés biocides. Un dérivé de cette molécule, le dichloro-octyl-isothiazolone (Figure I.24b) est actif contre certains types de moisissures quand le borate de zinc ne l’est pas[123]. En plus d’être photostable, il est peu toxique, très peu soluble dans l’eau, stable thermiquement (>200°C) et très actif, ce qui permet de l’utiliser en très petite quantité (0,1%). O O Cl Cl N S Cl Cl N S (a) (b) Figure I.24. Formule s du dichloro -isothiazolone (a) et de dichloro-octyl-isothiazolone (b). Certains biocides cités plus haut risquent d’être mis en cause par la directive européenne 98/8/CE concernant la mise sur le marché des produits biocides à partir de 2008. Ils ne devront pas présenter d’impacts négatifs sur l’environnement, la santé de l’homme et des animaux pour bénéficier d’une autorisation de mise sur le marché. I.6.3. Attaque par les insectes Très peu d’informations sont disponibles sur le comportement des composites thermoplastiques/fibres végétales face aux insectes xylophages. Chetanachan et coll.[124] ont étudié les propriétés du PVC/bois en construction, en présence de termites. Le composite PVC/bois n’est pas attaqué après six mois, même chargé à 80 parts de bois pour 100 parts de PVC et sans ajout d’additif : dans ce cas, le PVC enveloppant les fibres ou les particules de bois, est en fait une barrière contre les termites. I.6.4. Vieillissement par l’action de l’eau En aval de la fabrication du composite, la prise d’humidité du composite sera favorisée par un taux de renfort élevé (fibres hydrophiles). Lorsque le taux de renfort dépasse 40%, les propriétés mécaniques du composite sont diminuées après stockage en atmosphère humide alors qu’à des taux de renfort voisins de 20%, ces propriétés restent inchangées[125]. 53
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