Les laboratoires secrets du Kruger

Rédigé parAntoine Harel, avec l’aide de Manon Beaufils-Marquet et Marie Soula. Remerciement spécial : Véronic Landry.

Mais que se cache-t-il derrière ces deux imposantes et mystérieuses portes du pavillon Kruger ? Laboratoires secrets pour des expériences dangereuses et interdites ? Terrasse et chaises longues pour profiter du soleil ou encore bureaux secrets pour étudiants gradués ? Face à toutes ces questions, je me devais de faire une visite de ces endroits éloignés et inconnus de tous. Et qui de mieux pour me servir de guide que Véronic Landry, professeure agrégée à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique et deux de ses étudiantes. Mme Landry, qui donne notamment le cours d’Adhésifs pour le bois 1 (GBO-3000), est une chimiste de formation, membre du Centre de recherche sur les matériaux renouvelables (CRMR) et titulaire d’une Chaire de recherche industrielle du CRSNG (Canlak en finition des produits du bois d’intérieur). Ces champs d’expertise sont la chimie des produits du bois, l’imprégnation du bois, la caractérisation et l’amélioration de la performance des produits de finition intérieurs et extérieurs et le développement de produits du bois. J’ai donc eu la chance de faire une visite des laboratoires du Kruger en compagnie de Mme Landry et de deux de ses étudiantes au doctorat (Marie Soula et Manon Beaufils-Marquet) le 15 octobre dernier. Nous n’avons pas visité l’entièreté des laboratoires du Kruger, mais principalement ceux utilisés par les étudiants de Mme Landry.

Densitomètre à Rayon X

Appareil à rayon X qui sert à mesurer la densité du bois par couche de profondeur. Il est utilisé pour des projets portant sur la densification du bois dont l'objectif est de durcir la surface d’un bois indigène afin de les utiliser comme couvre-plancher. Les espèces utilisées sont l’érable à sucre, le bouleau jaune, le chêne rouge ou le chêne blanc. L’appareil permet de vérifier que la surface exposée est plus dense, et donc plus dure. Il est possible de déterminer la profondeur d’imprégnation de différentes substances.

Micro Tomodensitométrie

Cet appareil permet de faire une image 3D d’échantillon à partir de l’absorption des rayons X par l’échantillon. Les étudiants de Mme Landry s’en servent encore une fois pour la densification du bois. L’appareil permet de voir jusqu’à quelle profondeur la substance a pénétré dans le bois et la qualité de la pénétration (dans quelle cellule du bois la substance a pénétré). De plus, il est également possible de procéder à un traitement mathématique de l’image pour avoir des données chiffrées sur l’échantillon. Par exemple, Manon Beaufils Marquet crée des mousses avec des propriétés différentes et se sert de l'appareil pour essayer de connaître la proportion de « bulles » fermées dans ces mousses.

Goniomètre

Étudier la mouillabilité du bois en mesurant l’angle de contact, c’est-à-dire l’angle d’interface entre le solide (l’échantillon de bois) et le liquide (une goutte d’eau). Cet appareil est utilisé dans des projets où l’on veut savoir si un traitement de surface sur le bois aura un meilleur effet ou non sur la mouillabilité du bois. Un bon mouillage du bois signifie que la finition extérieure aura une bonne adhérence (un bon étalement) sur le bois.

Spectromètre Raman confocal

Cet appareil sert à étudier la composition chimique. Il est utilisé notamment pour étudier l’effet des conditions extérieures (température, pluie, rayons UV, etc.) sur des revêtements de bois, notamment des revêtements qui polymérisent aux rayons UV. Il est aussi utilisé pour des projets de densification du bois, pour savoir si la substance a pénétré dans la paroi cellulaire du bois ou si la substance est restée dans le lumen. Finalement, il permet de voir si le revêtement est cuit selon la profondeur dans les cas où la cuisson du revêtement par UV est rapide (on parle d’une cuisson de quelques secondes).

Profilomètre

Cet appareil permet de faire une cartographie 3D de la surface d’un échantillon avec un laser. Il est utilisé pour vérifier la surface du bois après des traitements de sablage ou de rabotage. Les étudiants de Mme Landry s’en servent beaucoup pour étudier des vernis autoréparateurs (faire des égratignures sur le bois et mesurer la profondeur de ces égratignures après traitement du vernis). Il est aussi utilisé pour observer des défauts dans le bois ou dans le revêtement.

Le cône calorimètre permet de caractériser le comportement au feu d’un échantillon de bois. L’échantillon est exposé à une forte chaleur (autour de 600 °C) et il prend rapidement feu grâce à une source d’ignition (équivalent d’un briquet). Au cours du temps, il est possible de suivre la perte de masse de l’échantillon, la quantité/composition de fumée et la chaleur émise par l’échantillon. Cet appareil est donc utilisé pour développer des matériaux retardateurs de flamme.

*Avant d’utiliser l’appareil, les étudiants doivent prévenir le service de sécurité et de prévention pour les avertir de la présence (future) de fumée dans la pièce. Sinon, l’alarme d’incendie du pavillon Kruger sonne.

C’est une cuve d’imprégnation pour de grands échantillons de bois. Elle sert à faire pénétrer une substance dans les porosités du bois. Elle est utilisée pour des projets visant le durcissement du bois ou la résistance à la biodégradation du bois (résistance aux termites, moisissures, pourritures, etc.).

Appareil de vieillissement Weather-OMeter

Appareil qui permet de faire du vieillissement accéléré. L’appareil reproduit les conditions extérieures (lumière du soleil, la pluie, les changements de température ou de lumière, etc.). Il est utilisé pour suivre l’état d’un revêtement dans le temps et sous des conditions extérieures ou intérieures (changements de couleur, de brillance, de composition chimique ou l’écaillage du revêtement).

Il y a plusieurs grands congélateurs et frigidaires au Kruger. Ils servent à entreposer des échantillons de bois ou des échantillons de sol de la Team Carbone !

Le laboratoire de finition de bois est rempli d’instruments qui servent à tester l’effet d’événements de la vie réelle sur des échantillons de bois après un traitement (par exemple des égratignures, des griffes de chien ou de chat, le fait d’échapper un objet lourd, un caillou en dessous d’une chaussure, etc.). Il y a aussi une chambre de pulvérisation : qui sert à appliquer par pulvérisation de la peinture sur des échantillons de bois (notamment pour des projets portant sur le bois d’armoire ou de meuble). Il y a aussi un applicateur de peinture par rouleau (utilisé pour le bois de plancher). On y trouve aussi des fours à convection, à UV ou à infrarouge.

La plupart de ces instruments sont des instruments industriels, c’est-à-dire que des compagnies les utilisent aussi et donc sont en mesure d’interpréter les résultats tirés de ces instruments. C’est donc un avantage, car la communication des résultats entre les chercheurs et les industriels est plus facile.

Taber

Instrument qui permet de mesurer la perte de masse d’un échantillon après un traitement d’abrasion.

Appareil qui simule une abrasion. Il est ensuite possible d’observer la brillance de l’échantillon avant et après l’abrasion ou d’observer les dégâts avec le profilomètre.

Pendule de dureté de König

Permet de mesurer la dureté des produits de finition à l’aide d’un pendule. En gros, le vernis est étendu sur une plaque de verre et des billes sont reliées à un pendule qui va osciller entre 6 et 3 degrés. Plus le temps d’oscillation est long (ou le nombre d’oscillations est élevé) et plus le revêtement est dur (et inversement, plus le revêtement est mou, et plus il va absorber une partie de l’énergie du pendule, qui va donc osciller moins longtemps).

Il y a une menuiserie où les échantillons de bois peuvent être préparés par des techniciens. L’utilisation des différents instruments présents dans la menuiserie demande des formations afin que ce soit fait de manière sécuritaire. Certains étudiants peuvent préparer eux-mêmes leurs échantillons (s’ils ont reçu une formation) alors que d’autres reçoivent l’aide des techniciens.

Un appareil pour découper des échantillons de bois au laser ce qui permet des coupes très précises.

Salle de conditionnement pour entreposer des échantillons de bois à des valeurs de température ou d’humidité de l’air précises. Il y a une salle avec des conditions intérieures et une avec des conditions extérieures.

Un appareil qui sert à faire des analyses thermogravimétriques (TGA). Cela permet d’étudier la dégradation d’un matériel en fonction de la température (par exemple de 25 degrés à 800 degrés). Il est donc possible d’étudier la résistance du bois à la température, l’effet de matériaux retardateurs de flamme, le gain de masse par oxydation du matériel, etc.

Cet appareil est utilisé pour étudier l’effet de la température sur le bois, mais sans atteindre le point de combustion. Il permet de déterminer le point de fusion d’un échantillon ou sa cristallisation. Il peut aussi permettre d’étudier la cuisson d’un revêtement. Dans le laboratoire, on retrouve aussi un spectrophotomètre UV-visible (envoie des rayons UV-visibles au travers de l’échantillon et on regarde les différentes raies d'absorption), un spectrophotomètre infrarouge, des chromatographes gazeux (utilisés pour la chimie du spectrophotomètrebois et les composés infrarouge,organiques volatils), desetc. chromatographes gazeux (utilisés pour

Photo générale de l’un des laboratoires servant à faire des manipulations générales.

Avant de conclure la visite, Mme Landry m’explique qu’il y a cinq techniciens qui travaillent dans les laboratoires du Kruger. Ces techniciens, qui ont des expertises différentes, assistent les étudiants dans leurs expériences et les professeurs dans leurs cours (notamment les périodes de laboratoire ou de travaux pratiques).

Et c’est ainsi que se termine la visite des laboratoires du Kruger. Nous n’avons pas visité plusieurs laboratoires, comme celui de biodégradation ou d’analyse de sorption, mais sachez qu’ils existent !

Un énorme merci à Véronic Landry, Marie Soula et Manon Beaufils-Marquet pour la visite des différents laboratoires. Ce fut très plaisant.