Brevet FR2654378A1 — publié le 19910517

La présente invention a pour objet un procédé de traitement des bois sans imprégnation de composés organiques ou minéraux d'origine extérieure. Elle concerne également le dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. Le procédé et son dispositif sont tout particulièrement destinés à la préservation des bois exposés aux intempéries, insectes et larves xylophages, champignons et micro-organismes. Selon la présente invention, on a mis au point un procédé qui supprime les risqués d'intoxication et de pollution afférents au traitement classique des bois tel que connu et réalisé par imprégnation de composés toxiques tels que la créosote, l'arsenic, les sels de cuivre et autres dérivés de la chimie minérale et organique. Le procédé fonctionne par échange thermique sur le principe solide/gaz afin d'obtenir une distillation partielle et progressive du cambium et de l'aubier, laquelle distillation génère in-situ un composé phélonique stable que se fixe entre et dans les cellules du bois. Sa mise en oeuvre est également particulièr#ement avantageuse en ce que notamment elle permet la valorisation de certaines familles ligneuses qui autrement ne pourraient être utilisées telles que peuplier, euwalyptus, coudrier ... De nombreux procédés de traitement du bois ont déjà été décrits et mis en exploitation. Il s'agit généralement de procédés faisant appel à un séchage préalable par extraction sous vide suivi d'une injection sous pression de composés toxiques. Pour mémoire, il faut également citer les techniques d'injection à la seringue, de pulvérisation à l'air libre et de trempage au bain. En agriculture, il est aussi utilisé la méthode du brûlage des pointes de pieu afin de durcir la partie enterrée et la préserver contre la pourriture. Il éxiste également par ailleurs des procédés mettant en oeuvre le chauffage de particules de bois, les températures revendiquées étant comprises entre 200 et 300 OC. Ces procédés éxigent une matière fragmentée ou finement divisée en vue d'obtenir des produits tels que des plaquettes combustibles, des granulats destinées à la compression, les dits procédés étant généra lement mis en oeuvre avec des dispositifs de fours dans lesquels les particules ou morceaux de bois sont en mouvement dans un flux gazeux chaud. Ces procédés sont généralement décrits par une explication plus ou moins précise des réactions chimiques intervenant entre les hémicelluloses et la lignine, mais dont l'aboutissement est toujours une matière de couleur rousse ou brune, teintée dans la masse, plus ou moins friable, plus ou moins réactive dont on trouve la description dans l'Encyclopédie de la chimie édition 1930 et dans l'ouvrage "Chimie du bois" édition Dunod 1931. Selon l'art antérieur, le traitement du bois éxige généralement un séchage préalable pour une meilleure imprégnation des produits chi miques dans le cas des procédés par injection, trempage ou pulvérisation. Ces opérations de séchage sont souvent délicates et provoquent des fissures quelquefois trés importantes dans les pièces de bois. Quand aux procédés par chauffage de morceaux ou particules, ils impliquent des opérations très coûteuses de compression ou agglo mération pour reconstituer des éléments aux applications limitées du domaine des agglomérés. nouveau procédé de traitement de bois objet de la présente invention est caractérisé en ce que l'on soumet à une distillation par tielle et progressive des rondins de bois fraichement coupés et écorcés, de dimensions quelconques, disposés en pile dans une enceinte étanche et isolée, la distillation partielle s'opérant du cambium vers l'aubier jusqu'au coeur du rondin, la dite distillation générant in-situ un com posé phénolique stable qui se fixe entre et dans les cellules du bois, la dite distillation étant provoquée par convection de gaz chauds introduits dans l'enceinte à la température de 210 OC plus ou moins 2 OC et sous une pression effective comprise entre 3 000 et 5 000 Pa, lesdits gaz chauds étant essentiellement composés d'azote, de dioxyde de carbone et d'au moins 0,20 % d'oxyde de carbone sans dépasser 0,50 %. La distillation précédemment citée génère également des vapeurs constituées essentiellement de molécules d'eau et de molécules d'acide acétique, lesquelles vapeurs sont entrainées par le courant de gaz chauds. Avantageusement, selon le procédé de l'invention, on capte les gaz et vapeurs sortant de l'enceinte pour les diriger vers un laveur-refroidisseur à effet de condenser les-molécules d'eau et d'acide acétique et à effet de refroidir les gaz jusqu a la température d'environ 20 OC. Avantageusement, selon le procédé de l'invention, on capte les gaz refroidis sortant du laveur-refroidisseur pour les utiliser en tant que flux gazeux circulant, ledit flux gazeux étant ensuite introduit dans un réchauffeur afin de relever la température dudit flux gazeux jusqu a la température de 210 OC avant de réintroduire ledit flux gazeux dans l'enceinte de distillation. Avantageusement, selon le procédé de l'invention, le réchauf feur est une chambre de combustion alimentée en combustible gazeux, laquelle chambre de combustion est également utilisée au démarrage pour constituer le flux gazeux circulant initial. Avantageusement, selon le procédé de l'invention, à la fin de l'opération de distillation, le flux gazeux refroidi outrepasse le réchauffeur précédemment cité et on boucle la circulation du flux gazeux entre l'enceinte et le laveur-refroidisseur à effet d'accélérer le refroidissement des rondins distillés. Le procédé selon l'invention sera mieux compris en référence à la figure 1, où il est schématisé un dispositif permettant sa mise en oeuvre'ledit dispositif constitue un autre objet de la présente invention. On a représenté en 1 l'enceinte étanche et isolée dans laquelle est placée la pile de rondins de bois à distiller. Les gaz constituant le flux gazeux circulant sont produits au moyen d'une chambre de combustion 2 spécialement instrumentée avec des analyseurs 3 pour contrôler et agir sur les paramètres de combustion au moyen d'un asservissement commandant les électrovannes 4. La température de 210 OC à l'intérieur de l'enceinte 1 est régulée au moyen d'un capteur thermique 5 agissant sur l'electrovanne 6 qui conditionne la quantité de flux gazeux froid à injecter dans la chambre 2. La pression comprise entre 3000 et 5000 Pa est réglée et ré gulée au moyen d'un joint hydraulique 7 incorporé au laveur-refroidis seur 8. La circulation, le débit et la pression du flux gazeux est as surée par une turbine 9. L'excédent de volume et de pression du flux gazeux, lequel éxcédent provient des gaz additionnels générés pour le réchauffage, est libéré au moyen d'un joint hydraulique 10. Le refroidissement, en fin d'opération, des rondins distillés est assuré au moyen des vannes 11, 12, 13, qui permettent le bouclage du flux gazeux froid entre le laveur-refroidisseur 8 et l'enceinte 1. Au vu de cette description, l'intérêt soeioéconoeique et industriel du procédé selon l'invention apparaît clairement : Suppression des risques de maladies professionnelles inhérentes à la manipulation de produits toxiques lors des traitements de bois par injection ou trempage à l'aide de composés chimiques, par l'ap plication d'une distillation partielle du bois générant in-situ les composés phénoliques suffisant à sa préservation. Suppression des risques d'intoxication et des risques de contamination par les produits toxiques contenus dans les bois traités par injection ou trempage, grace à la stabilité des composés phénoliques issus de cette distillation partielle et fixés entre et dans les cellules du bois. Préservation plus longue du bois par l'application d'une distillation partielle générant in situ les composés phénoliques jusqu'au coeur des pièces à traiter. Diminution des coûts de stockage des matières premières grace à l'op portunité d'une application sur bois frais et grace à la suppression des stocks de produits chimiques et toxiques. Suppression des risques inhérents à un environnement sur lequel éxiste des stocks de produits toxiques susceptibles d'accidents d'étanchéité ou d'incendie. Possibilité de valoriser des familles ligneuses qui autrement n'auraient pas d'applications, telles que peuplier, eucalyptus, coudrier ... Elargissement des domaines d'application du bois grace à un procédé de préservation qui permet une utilisation étendue vers des produits jus qu'alors réservés aux secteurs des métaux et des plastiques. A titre d'exemple, on a produit des échantillons à usage : de piquets pour la vigne et l'arboriculture, de tuteurs pour la floriculture, d'éléments de clôture pour parc d'élevage, - de poutres pour le bâtiment, - d'éléments de couverture et bardage, - d'élements de mobilier urbain, - d'éléments pour la menuiserie d'ameublement, - d'éléments pour la construction navale, chaque échantillons étant constitué ou prélevé dans des rondins d'épicéa, de pin douglas, de chataignier, de peuplier dont les diamètres variaient de 50 à 180 rnrti et les longueurs de 1 à 2 mopartiellement distillés. Dans chacune des applications ci-avant, on a constaté - une caractéristique hydrophobe trés remarquable, - une trés bonne résistance aux intempéries, - une trés bonne tenue à l'exposition aux rayons solaires, - une caractéristique d'inaltération de l'aspect, - des caractéristiques mécaniques suffisantes pour chacune des applications testées, - des caractéristiques remarquables de résistance à la pourriture, - des caractéristiques de passivité des insectes et larves xylophages à l'égard des échantillons. Bien entendu, le procédé et son dispositif selon l'invention ne sont pas limités dans leur capacité de production. Cette capacité de production est fonction du dimensionnement des équi parents constituant l'ensemble industriel. La construction des équipements, la motorisation, l'instrumentation, et l'automatisation des systèmes intervenant pour constituer l'ensemble du dispositif est à la portée de l'homme de l'art. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de traitement des bois sans imprégnation de com posés organiques ou minéraux d'origine extérieure caractérisé en ce qu'il consiste à distiller partiellement et progressivement des rondins de bois fraichement coupés et écorcés, de dimensions quelconques, les dits rondins étant disposés en pile dans une enceinte étanche et isolée, ladite distillation s'opérant du cambium vers l'aubier jusqu'au coeur du rondin, ladite distillation générant in-situ un composé phénolique stable qui se fixe entre et dans les cellules du bois, ladite distillation étant provoquée par convection de gaz chauds introduits dans l'enceinte à la température de 210 OC plus ou moins 2 OC et sous une pression effec tive ccmtvise entre 3000 et 5000 Pa, lesdits gaz chauds étant essentiel lement composés d'azote, de dioxyde de carbone et d'au moins 0,20 % d'o xyde de carbone sans dépasser 0,50 %. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en-ce que les gaz chargés de molécules d'eau et d'acide acétique sortant de l'enceinte sont refroidis à 20 OC afin de condenser les molécules d'eau et d'acide acétique, à effet d'utiliser ces #gaz en tant que flux gazeux circulant. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le flux gazeux refroidi est introduit dans un réchauffeur qui relève la température dudit flux gazeux à 210 OC préalablement à sa réintroduction dans l'enceinte où s'opère la distillation des rondins de bois. 4. Procédé selon les revendications précédentes caractérisé en ce que le réchauffeur est une chambre de combustion alimentée en combustible gazeux, laquelle chambre de combustion est également uti lisée au démarrage pour constituer le flux gazeux circulant initial. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la reven dication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte étanche et isolée (1), une chambre de combustion (2) spécialement instrumentée avec des analyseurs (3) pilotant les électrovannes (4), une instrumentation de régulation de température comprenant un capteur thermique (5) agissant sur une électrovanne (6), un joint hydraulique (7) incorporé au laveur refroidisseur (8), une turbine (9) assurant la circulation du flux gazeux entre le rechauffeur (2), l'enceinte (1) et le laveur-refroidisseur(8), un joint hydraulique (10) permettant l'évacuation des gaz additionnels générés en l'opération de réchauffage par combustion réalisée dans le réchauffeur (2). 6. Dispositif selon la revendication (5) caractérisé en ce qu'il comporte un système de bouclage du flux gazeux entre le laveurrefroidisseur (8) et l'enceinte (1) au moyen des vannes (11), (12), (13).