Study on the natural durability of mixed plywood panels composed the durable and non-durable veneers
Etude de la durabilité d'un composite multicouche en mélange de placages de durabilités variables
Résumé
Nowadays, under growing environmental pressure, it is necessary to find alternatives to reduce the environmental impact of chemically treated wood and wood-based panels. In respect to this necessity we have evaluated the natural durability of mixed plywood composed of naturally durable plies (cypress, cedar and chestnut heartwood) and non-durables plies (poplar, beech, cypress and cedar sapwood) against wood destroying fungi (Coriolus versicolor and Coniophora puteana) and termites (Reticulitermes santonensis). The thickness of plies (1.3 and 2.6 mm), the percentage of durable plies and non durable plies (40% and 60%), the number of plies (5 and 9) and finally the modality of integration of durable plies to non durable plies (11 different symmetrical combinations) in each mixed panel were studied as variable factors. Ultrasonic (non destructive) and indentation (semi destructive) methods were assessed to evaluate the presence and the extend of decay in pure and mixed plywood both as rapid methods in comparison with the biological assessment based on mass loss (according to the ENV12038). Shear test was also performed before and after exposition to fungi as a reference mechanical property of plywood in order to evaluate the relationship between the mass loss and the level of shear strength decrease after fungal degradation. The results obtained have shown that mixing durable plies with non durable plies improves the natural durability of plywood against fungi. Nevertheless, the shear test after fungal degradation revealed that the decrease of shear strength in mixed plywoods is closer to the decrease observed for the non durable pure plywoods than for the pure durable plywoods. These results signify that there is a localised attack in the non durable plies of the mixed plywoods. The localised mass loss of non durable plies of mixed plywoods is better correlated to the decrease of shear strength than the classical mass loss (total) of the plywoods. The plywoods the most resistant against fungi were found amongst the different mixed plywoods made of cypress sapwood and heartwood, and some models were found resistant to termite attack as well. The resistant panels to both fungi and termites had durable plies in exterior faces. The presence of intact thick sapwood plies in mixed cypress plywoods shows a protective effect (against termite attack) from the durable plies. The indentation test (the measurement of energy before and after degradation) in comparison with the ultrasonic test (the measurement of velocity before and after degradation) showed the better correlation to the mass loss. In addition the indentation test can also be used to determine the gradient of mass loss and the threshold of rupture when decay takes place in the non durable plies situated under the durable exterior plies.
RESUME Face à une pression environnementale grandissante, il est désormais nécessaire de trouver une alternative au bois et aux panneaux à base de bois traités chimiquement. C'est dans cette optique que nous avons évalué la durabilité naturelle de contreplaqués en mélange d'essences composés de plis durables (duramen de cyprès, cèdre et châtaignier) et non durables (peuplier, hêtre, aubier de cyprès et de cèdre) face à des champignons lignivores (Coriolus versicolor et Coniophora puteana) et des termites (Reticulitermes santonensis). L'épaisseur des plis (1.3 et 2.6 mm), le pourcentage de plis durables et non durables (40% et 60%), le nombre de plis (5 et 9) et les modalités d'intégration des plis durables et non durables (11 combinaisons symétriques) dans chaque panneau ont été étudiés en tant que variables. Une méthode ultrasonore (non destructive) et d'indentation (semi-destructive) ont été mise en œuvre pour évaluer la présence et l'étendue de la dégradation biologique dans des contreplaqués purs et en mélange d'essences en tant que méthodes rapides par comparaison avec la méthode d'évaluation biologique basée sur la perte de masse (selon la norme ENV12038). Un test de cisaillement a aussi été réalisé avant et après exposition fongique afin d'évaluer la relation entre la perte de masse et la baisse de la résistance au cisaillement après dégradation biologique. Les résultats obtenus ont montré que mélanger les plis durables et non durables augmentait la durabilité naturelle des contreplaqués vis à vis des champignons. Cependant, l'essai de cisaillement après dégradation fongique révèle que la décroissance de la résistance au cisaillement des panneaux en mélange d'essence est plus proche de celle des panneaux purs non durables que des panneaux purs durables. Ces résultats signifient qu'il existe une perte de masse localisée dans les plis non durables des contreplaqués en mélange. La perte de masse des plis non durables (perte de masse localisée) des contreplaqués en mélange est plus fortement corrélée à la décroissance de la résistance au cisaillement que la perte de masse totale du contreplaqué à cette propriété mécanique. Les contreplaqués les plus résistants vis à vis des champignons ont été trouvés parmi les différents contreplaqués en mélange faits d'aubier et de duramen de cyprès, et certains modèles ont été résistants vis à vis des termites aussi. Les panneaux résistants à l'attaque de champignons et de termites possédaient des plis extérieurs durables. Les plis épais d'aubier de cyprès laissés intacts dans ces contreplaqués en mélange montre un effet protecteur (vis à vis des termites) venant des plis durables. L'essai d'indentation (mesure de l'énergie d'indentation avant et après dégradation) présente une meilleure corrélation avec la perte de masse que l'essai ultrasonore (mesure de la vitesse des ultrasons avant et après dégradation). DE plus, l'essai d'indentation peut aussi être utilisé pour déterminer le gradient de perte de masse et le seuil de rupture quand la dégradation biologique a lieu dans les plis non durables situés sous les plis durables extérieurs.