Brevet FR2543478A1 — publié le 19841005

Procédé pour la conservation des bois. La présente invention concerne un procédé pour la conserva- tion des bois d'oeuvre et d'autres produits en bois avec un liquide d'imprégnation contenant des substances d'imprégna- tion dissoutes dans un solvant, procédé dans lequel le sol- vant utilisé pour le liquide d'imprégnation est évaporé du bois traité et est récupéré dans un condenseur après que les substances d'imprégnation dissoutes dans le liquide d'impré-li gnation en question ont pénétré dans le bois, et dans lequel la chaleur nécessaire pour l'évaporation 'du solvant est trans- férée au bois imprégné par L Javapeur du solvant utilisé dans les liquides d'imprégnation comme agent de transmission de la chaleur. On sait couramment imprégner le bois au moyen d'un produit d'imprégnation contenant des fongicides, des insecticides, des produits chimiques non inflammables, des pigments et/ou des substances d'imperméabilisation dissoutes dans l'eau ou dans un autre solvant se vaporisant, afin de protéger le bois imprégné de la désintégration provoquée par les intem- péries, les organismes biologiques et/ou le feu. Le solvant contribue à amener le produit d'imprégnation dans le boismais, en général, il n'a par lui-même pas d'influence prolongée sur le bois imprégné et, généralement, le solvant s'en évapore très rapidement Dans la plupart des procédés d'imprégnation, l'évaporation du solvant s'effectue après que le bois imprégné a été enlevé de l'installation d'impré- gnation, mais il y a également des exemples de procédés d'imprégnation dans lesquels le solvant s'évapore du bois imprégné alors qu'il se trouve toujours dans l'installation d'imprégnation Cependant, ces procédés s'opposent à la pré- sente invention en ce qu'ils sont-caractérisés par le fait que'l'évaporation du solvant du bois imprégné dépend d'un chauffage ou d'un refroidissement en provenance de l'exté- rieur ou du couplage de plusieurs installations pour procu- rer le chauffage ou lerefroidissement nécessaire. Dans de nombreux cas, il est peu important que les bois con- tiennent du solvant, mais ce n'est pas le cas dans toutes les applications Si l'on a à appliquer de la peinture ou de la colle, il est très souvent désavantageux que le bois contienne des quantités considérables de solvant, et certains types de solvants diminuent la résistance au feu du bois, aussi longtemps que le solvant se trouve dans celui-ci Une évaporation-non contrôlée du solvant du bois imprégné peut présenter des inconvénients pour les personnes, les animaux, les plantes et les objets, par exemple lorsqu'on utilise de la térébenthine et d'autres solvants organiques. Afin d'évaporer un solvant du bois imprégné, il est actuel- lement de pratique courante de sécher le bois dans une étuve de séchage artificiel, o l'on fait circuler de l'air chaud non saturé sur le bois pour augmenter la vitesse d'évapora- tion du solvant liquide dans le bois imprégné Toutefois, ceci est-un procédé coûteux et à de nombreux égards difficile, entre autres parce qu'on doit introduire une opération sup- plémentaire, et du fait qu'une quantité considérable de chaleur est consommée pour l'évaporation du solvant. S'il est souhaitable d'évaporer le solvant du bois imprégné dans l'installation d'imprégnation, l'évaporation doit tre terminée en moins de trois à quatre heures, ce qui est très difficile à mettre en pratique en faisant passer de l'air chaud non saturé sur les pièces de bois Comme l'air atmos- phérique a une capacité de chauffage relativement faible( et afin de transférer suffisamment rapidement la chaleur nécessaire pour l'évaporation du solvant, il est nécessaire de faire circuler une grande quantité d'air dans l'instal- lation d'imprégnation. Le but de cette invention est de proposer un procédé grâce auquel on peut éliminer rapidement et efficacement le sol- vant du bois traité, la chaleur nécessaire pour évaporer le solvant étant transférée au bois imprégné par l'utilisation, comme agent de transmission de la chaleur, des vapeurs du solvant utilisées dans le liquide d'imprégnation. En utilisant ces vapeurs de solvant, il est possible d'effec- tuer l'évaporation et la récupération du solvant en un cycle fermé, dans lequel la chaleur nécessaire à l'évaporation du solvant provient de l'excès de chaleur résultant de la condensation du solvant évaporé dans le condenseur. En utilisant la vapeur du solvant utilisé dans le liquide d'imprégnation, on obtient en outre quiil ne subsiste dans le bois aucun liquide de transggrt thermique résiduel Si le solvant utilisé dans le liquide d'imprégnation a également comme fonction de servir d'agent de transmission de la cha- leur, il est important que le solvant sous forme de vapeur ait une grande capacité thermique, ce qui signifie que le solvant sous forme de vapeur doit avoir une chaleur spéci- fique, une densité et un poids spécifique élevés. La capacité thermique du solvant est augmentée en comprimant la vapeur de solvant dans l'autoclave, lorsque le sol- vant s'évapore du bois imprégné Cependant, les vapeurs de solvant ne doivent pas être comprimées au point qu'elles soient saturées et qu'ainsi elles empêchent toute évapora- tion ultérieure. Lorsque les vapeurs du solvant utilisé dans le liquide d'imprégnation sont utilisées comme agent de transmission de la chaleur, l'autoclave doit être équipé d'une soufflante ou l'analogue, qui peut faire circuler les vapeurs du sol- vant sur toutes-les pièces de bois et sur tous les tubes de chauffage, lesquels tubes sont montés dans l'autoclave ou en liaison avec la soufflante En passant sur les tubes de chauffage, les vapeurs sont chauffées et cette chaleur sera ensuite transférée au bois imprégné lorsque les vapeurs passent sur le bois. Lors de l'évaporation du solvant du bois imprégné, on doit maintenir une pression constante aussi bien dans l'autoclave que dans le condenseur du fait que, selon l'invention, il peut être possible de transférer d'une manière très simple l'excès de chaleur dans le condenseur à l'autoclave, o la chaleur est consommée pour évaporer le solvant. Il est inutile de maintenir la même pression respectivement dans l'autoclave et dans le condenseur O Au contraire, il est souvent avantageux que la pression dans le condenseur soit supérieure à la pression dans l'autoclave car il est ainsi possible, grâce à une pompe de circulation, de transférer l'excès de chaleur de l'installation de condenseur à l'auto- clave par la seule circulation d'un liquide ou d'une vapeur de transmission de chaleur selon un cycle fermé comportant des tubes de refroidissement dans le condenseur et des tubes de chauffage dans l'autoclave, lesquels sont raccordés les uns aux autres par un tuyau d'alimentation et un tuyau de retour. Dans le cas ot la pression dans le condenseur n'est pas supérieure à la pression dans l'autoclave, l'excès de chaleur dans le condenseur est transféré à l'autoclave au moyen d'une pompe de chauffage, et également dans ce cas la quantité de chaleur développée dans le condenseur selon la présente invention correspond exactement à la quantité de chaleur consommée dans l'autoclave pour évaporer le solvant dans le bois imprégné. Selon une caractéristique de l'invention, on maintient dans la cuve de stockage de l'installation une température et une pression telles que le volume au-dessus du liquide d'impré- gnation dans la cuve de stockage soit saturé de vapeurs de solvant; en étant str que des vapeurs saturées sont tou- jours présentes dans la cuve de stockage, il est possible de pomper du liquide de la cuve de stockage pour l'envoyer dans l'autoclave sans prendre de l'air à l'extérieur de la cuve de stockage. Selon une autre caractéristique, une certaine quantité de vapeurs de solvant est transférée au condenseur grâce à un système de régulation et cette quantité correspond à l'éva- poration dans le même intervalle de temps du solvant du bois imprégné; la pression est ainsi réglée dans l'autoclave pendant l'évaporation du solvant dans le bois imprégné grâce à un système de régulation, comme par exemple un interrupteur par pression retenant les vapeurs de solvant dans l'autoclave jusqu'à ce que la pression désirée soit atteinte dans celui- ci,la pression désirée dépendant de la température d'ébulli- tion du solvant. Lorsque la pression désirée est établie, le système de régu- lation doit prendre soin de maintenir une pression constante dans l'autoclave à tout moment en laissant sortir de l'auto- clave un volume de vapeurs de solvant correspondant à celui évaporé à tout moment du bois imprégné On obtient ainsi que la consommation de chaleur dans l'autoclave correspond auto- matiquement à la quantité de chaleur développée par la con- densation des vapeurs du solvant dans le condenseur. En outre, le système de régulation permet de maintenir des pressions différentes dans l'autoclave et dans le condenseur afin de faciliter le transfert de chaleur du condenseur à l'autoclave. Le procédé selon l'invention se caractérise en outre en ce que la chaleur dégagée dans le condenseur du fait de la con- densation des vapeurs du solvant est transférée à l'agent de transmission de chaleur dans l'autoclave et de celui-ci au bois imprégné, o la chaleur est consommée pour évaporer le solvant dans le bois imprégné; on obtient un cycle auto- régulateur et la vitesse de l'évaporation du solvant du bois imprégné dépend seulement de la vitesse du transfert au bois imprégné de la chaleur produite par la condensation des va- peurs du solvant dans le condenseur. En outre, on obtient un transfert de chaleur simple en éta- blissant dans le condenseur une pression supérieure à celle régnant dans l'autoclave, et ceci est obtenu grâce à un com- presseur placé entre l'autoclave et le condenseur. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se reportant au dessin, qui montre une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dessin montre un autoclave 1 ayant une enveloppe inté- rieure 2 qui tourne autour de l'axe longitudinal de l'auto- clave 1 Le repère 3 désigne une cuve d'expansion générale- ment connue Le solvant est stocké dans une cuve de stockage communiquant avec un condenseur 6 De là, le solvant peut être transféré à la cuve de stockage 5 par une pompe de transfert 8 lorsqu'une valve de décharge 7 est ouverte Par l'intermédiaire d'une vanne à trois voies 9 et d'une valve à régulation pneumatique 11, l'autoclave 1 est raccordé à une autre vanne à trois voies 9 ', qui est à son tour raccor- dée au condenseur 6. Une soufflante 4 est placée entre les tubes de chauffage. Cette soufflante 4 peut être raccordée à l'autoclave 1 par l'intermédiaire de deux valves de circulation de chaleur 12, 12 ' Des valves 13 et 13 ' ferment des dérivations dans l Vins- tallation Une pompe de transfert 15 peut pomper le;solvant à travers deux valves 14 et 141 17 désigne une pompe de pression. L'imprégnation elle-même du bois et la récupération ulté- rieure du solvant dans le bois imprégné s'effectuent comme suit selon l'invention Le bois est amené dans l'autoclave 1 sur des chariots d'im- prégnation, des convoyeurs à rouleaux, ou tout système de transport analogue Ensuite, on ferme le couvercle de l'au- toclave. Après la fermeture du couvercle, on fait lervide dans l'auto- clave au moyen d'une pompe à vide ou d'un compresseur 10. Dans le cas o le procédé d'imprégnation doit, de préférence, être réalisé sous forme d'un procédé à cellules vides, on peut en certains cas ne faire le vide qu'à la fin du pro- cessus d'imprégnation. A ce moment, on peut continuer selon l'un des deux procédés suivants: Procédé a. L'autoclave 1 est rempli du liquide d'imprégnation en prove- nance de la cuve de stockage 5, par gravité, par une pbmpe de transfert 15 ou par une surpression dans la cuve de stockage. Lorsque l'autoclave a été totalement rempli de liquide d'im- prégnation, toutes les vannes de communication avec l'auto- clave sont fermées et la pompe de pression 17 est mise en route et établit dans l'autoclave une surpression de liquide. La surpression dans l'autoclave peut également être établie en chauffant le liquide d'imprégnation dans l'autoclave ou e 1543:i 78 au moyen d'air comprimé. Dès que la quantité désirée de liquide d'imprégnation a été introduite dans le bois, la surpression est supprimée et on évacue de l'autoclave le surplus de liquide d'imprégnation. Ce surplus est ramené à la cuve de stockage 5 par une pompe de transfert, par gravité ou par une surpression dans l'au- toclave 1. L'imprégnation du bois selon le procédé ci-dessus fait généra- lement penser aux procédés d'imprégnation traditionnels Ce- pendant, elle en diffère sur les points suivants: On utilise avantageusement dans la présente invention comme solvant dans le liquide d'imprégnation un composé de chlore, fluore et carbone aisément volatile. Selon la présente invention, il est également possible de protéger le liquide d'imprégnation dans l'installation,de venir en contact avec l'oxygène de l'air En utilisant comme solvant des composés volatils de chlore, fluor et carbone, l'espace au-dessus du liquide d'imprégnation dans la cuve de stockage sera saturé par des vapeurs de solvant, et il sera alors possible, contrairement aux procédés d'imprégna- tion avec des agents d'imprégnation ayant un point d'ébulli- tion plus élevé, de pomper le liquide dans la cuve de stockage pour le faire passer dans l'autoclave avec une pompe de pression,sans laisser entrer de l'air dans'la cuve de stockage Il est très avantageux, notamment dans l'impré- gnation de bois de menuiserie, que le liquide d'imprégnation puisse être stocké dans des conditions à l'abri de l'oxygène. De ce fait, il devient possible d'utiliser des huiles d'fflkydes et autres résines s'oxydant rapidement, etc, dans le liquide d'imprégnation sans risquer que ces produits polymérisent dans le liquide d'imprégnation, ce qui entraînerait une réduction de la pénétration du liquide d'imprégnation dans le bois imprégné. Méthode b. En équipant l'autoclave avec un dispositif faisant tourner le bois autour de l'axe longitudinal de l'autoclave comme il est décrit dans le brevet britannique N O 2 045 303, il est possible d'imprégner le bois, même si l'autoclave n'est que partiellement rempli du liquide d'imprégnation et, dans de nombreux cas, ceci présente un certain nombre d'avantages. De nombreux liquides d'imprégnation sont relativement cot- teux et, dans ce cas, c'est un avantage considérable s'il suffit de ne remplir l'autoclave que partiellement avec le liquide d'imprégnation En outre, un certain nombre de liqui- des d'imprégnation utilisés dans l'imprégnation des bois de menuiserie sont relativement instables de sorte que, lors- qu'on utilise ces agents d'imprégnation, il est important que le liquide d'imprégnation dans l'installation soit aussi frais que possible et on atteint aisément ce but en n'ayant à un moment donné dans l'autoclave que des quantités de liquide d'imprégnation aussi faibles que possible En impré- gnant le bois dans un autoclave seulement rempli partiellement de liquide d'imprégnation, il est possible dans une instal- lation correspondant à l'installation selon le brevet bri- tannique précité, de régler l'entrée du liquide d'imprégna- tion dans le bois traité de façon très précise et d'éviter tout excès de pénétration du liquide d'imprégnation dans certaines pièces de bois. L'imprégnation des bois dans un autoclave seulement partiel- lement rempli de liquide d'imprégnation s'effectue de la manière suivante n L'autoclave 1 est partiellement rempli, par exemple à 25 %, de liquide d'imprégnation En faisant ensuite tourner le bois dans l'autoclave autour de l'axe longitudinal de l'auto- clave, le bois sera recouvert d'une mince couche de liquide d'imprégnation;et celui-ci sera amené à pénétrer dans le bois en créant une surpression dans l'autoclave en remplissant l'espace au-dessus du liquide d'imprégnation par de la vapeur ou de l'air. Lorsque le liquide d'imprégnation à l'extérieur du bois été introduit de force dans le bois, on supprime la pression dans l'autoclave et on peut éventuellement répéter cette opération jusqu'à ce que le bois ait absorbé la quantité désirée de liquide d'imprégnation. Après avoir vidé l'autoclave du liquide d'imprégnation, on commence le deuxième stade dans lequel le solvant, qui est introduit dans le bois lors de l'opération d'imprégnation, s'évapore du bois et est récupéré, tandis que les subgtan- ces d'imprégnation restent dans le bois. Lorsque lesivapeurs provenant du solvant utilisé dans le liquide d'imprégnation ont été utilisées comme agent de transmission de la chaleur, l'évaporation et la récupération du solvant du bois imprégné s'effectuent de la manière suivante: Après avoir vidé l'autoclave du liquide d'imprégnation en excès, on fait circuler les vapeurs du solvant utilisé dans le liquide d'imprégnation à travers l'autoclave au moyen d'une soufflante 4 Lorsqu'elles circulent à travers l'auto- clave 1,les vapeurs sont chauffées par les tubes de chauf- fage montés, soit dans l'autoclave, soit en liaison avec la soufflante 4 Les vapeurs chauffées transfèrent ensuite la chaleur au bois imprégné et, de ce fait, font sortir du bois imprégné le solvant par ébullition. Afin d'obtenir une capacité de chauffage suffisamment grande des vapeurs de transmission de chaleur, on établit une cer- taine surpression dans l'autoclave 1 lors de l'évaporation du solvant et, pour établir cette pression, il peut être nécessaire d'amener de l'extérieur de la chaleur ou des vapeurs de solvant. Après établissement de la pression désirée dans l'autoclave 1, on maintient, selon l'invention, une pression constante dans l'autoclave en laissant sortir de façon continue de celui-ci une quantité de vapeurs de solvant correspondant à l'évaporation du bois imprégné Les vapeurs de solvant quittant l'autoclave sont condensées dans le condenseur 6 de l'installation et l'énergie ainsi libérée correspond exac- tementià l'énergie utilisée au même moment dans l'autoclave pour évaporer le solvant dans le bois imprégné En transfé- rant l'excédent de chaleur du condenseur à l'autoclave, on obtient un système en équilibre qui est auto-régulateur et qui n'exige aucune fourniture de chaleur ou de refroidisse- ment en provenance de -l'extérieur. Les essais ont montré que l'évaporation la plus efficace et la plus uniforme du solvant du bois imprégné est obtenue en faisant tourner le bois autour de l'axe longitudinal de l'autoclave, comme il est décrit dans le brevet britannique précité. Dès que la majeure partie du solvant s'est évaporée du bois imprégné, on fait le;vide dans l'autoclave, d'o il résulte que les dernières traces de solvant sont éliminées du bois imprégné et que l'autoclave est vidé des vapeurs de solvant de sorte qu'aucune vapeur ne peut s'échapper dans l'envi- ronnement lorsque l'autoclave est ouvert pour sortir le bois imprégné terminé de l'autoclave. La chaleur produite dans le condenseur ou durant le vide fi- nal, ne peut être transférée immédiatement au bois imprégné du fait de l'évacuation des vapeurs de transmission de chaleur, et en conséquence, la chaleur n'a pas à être conduite dans l'environnement par une installation de refroi- dissement. Le solvant utilisé dans le liquide d'imprégnation doit avoir un point d'ébullition adapté à la pression et à la tempéra- ture dans l'autoclave lors de la phase d'évaporation; Comme le solvant selon l'invention est éliminé du bois par ébulli- tion, il est nécessaire qu'à la pression utilisée dans l'au- toclave par l'évaporation du solvant, celui-ci ait un point d'ébullition inférieur à la température à laquelle l'agent de transmission de chaleur est chauffé. 1.0 Afin d'éviter l'utilisation d'une température élevée ou d'une pression faible dans l'autoclave pour faire sortir le solvant du bôis par ébullition, il est avantageux d'uti- liser des solvants ayant un point d'ébullition relativement bas Le solvant utilisé doit en outre avoir une chaleur d'évaporation faible, comme il doit avoir une bonne capacité de dissolution pour les substances d'imprégnation à mettre en solution dans le solvant En outre, le solvant doit être chimiquement stable et chimiquement neutre vis-à-vis des produits chimiques faisant partie du solvant ou vis-à-vis des produits faisant partie de la réalisation de l'instal- lation Le solvant utilisé ne doit être ni inflammable ni mal ajusté. Dans les cas o le solvant est utilisé à la fois comme fluide de transmission de chaleur et comme solvant pour les produits d'imprégnation utilisés, ildoit également à l'état de vapeur avoir une capacité thermique élevée et une densité spécifique et une chaleur spécifique élevées. Si les vapeurs du solvant utilisé dans le liquide d-'imprégna- tion sont utilisées comme fluide de transmission de chaleur, le solvant doit avoir un point d'ébullition à la pression atmosphérique inférieur à 750 C, carsi son point d'ébullition était plus élevé, il serait nécessaire d'utiliser une pres- sion pour l'évaporation du solvant dans le bois imprégné, qui serait inférieure à 1 bar, ou d'utiliser des températu- res qui seraient supérieures à 750 C, ce qu'on doit éviter. Parmi les solvants préférés, on doit citer les solvants halogénés et parmi ceux-ci: le chlorure de méthylène (CH 2 C 12 v le trichlorotrifluoréthane (CC 12 F-C Cl F 2) le trichlorofluorométhane (CC 13 F), le dichlorofluorométhane (CHC 12 F), le dichlorotétrafluoroéthane (C Cl F 2-CCIF 2) et le monobromotrifluorométhane (C Br F 3). Parmi les solvants halogénés les plus appropriés à la mise en oeuvre del 1 'invention, on peut citer les composés carbonés contenant du chlore et du fluor qui n'avaient jamais été utilisés antérieurement comme solvant comme agents d'impré- gnation des bois Des expériences avec divers composés car- bonés de chlore et de fluor cormme solvants se sont révélées particulièrement appropriées pour l'imprégnation des bois. Les composés carbonés contenant du chlore et du fluor sont caractérisés en ce qu'ils sont ininflammables, chimiquement stables et chimiquement inactifs vis-à-vis de la plupart des types de peintures, colles, matières plastiques et métaux. En outre, leur chaleur d'évaporation est faible et, à l'état de vapeur, ils possèdent une capacité thermique relative- ment élevée par rapport à l'air atmosphérique. Z 543478 Revendications. 1 Procédé pour la conservation des bois d'oeuvre et d'autres produits du bois par un liquide d'imprégnation contenant des substances d'imprégnation dissoutes dans un solvant, procédé dans lequel le solvant utilisé pour le liquide d'imprégnation est évaporé du bois traité et est récupéré dans un conden- seur, après que les substances d'imprégnation dissoutes dans le liquide d'imprégnation en question ont été introduites dans le bois, et dans lequel la chaleur nécessaire à l'éva- poration du solvant est transférée au bois imprégné par la vapeur du solvant utilisé dans le liquide d'imprégnation com- me fluide de transmission de chaleur, caractérisé en ce que le chauffage du bois imprégné s'effectue par le fait qu'on fait circuler les vapeurs de solvant chauffées sur le bois au moyen d'une soufflante ( 4) ou l'analogue et en ce que la capacité thermique des vapeurs de solvant est augmentée en établissant une pression de vapeur aussi grande que possible dans l'autoclave ( 1) sans que les vapeurs du solvant soient saturées. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient dans la cuve de stockage ( 5) de l'installation une température et une pression telles que l'espace au-dessus du liquide d'imprégnation dans la cuve de stockage ( 5) est saturé par les vapeurs du solvant. 3 Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'Iune certaine quantité de vapeurs de solvant est trans- férée au condenseur ( 6) au moyen d'un système de régulation, la quantité transférée correspondant à l'évaporation dans la même période du solvant du bois imprégné. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chaleur dégagée dans le condenseur ( 6) du fait de la condensation des vapeurs de solvant est tranférée au fluide de transmission de chaleur dans l'autoclave ( 1) et, de celui-ci, au bois imprégné, dans lequel la chaleur est consommée pour évaporer le solvant dans le bois imprégné. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un compresseur ( 10) est placé entre l'autoclave ( 1) et le condenseur ( 6) pour établir dans le condenseur ( 6) une surpression par rapport à l'autoclave.