Brevet FR2693398A1 — publié le 19940114

La présente invention a pour objet un procédé de densification des bois tendres tels que par exemple le pin maritime, ainsi que les produits obtenus par ce procédé. On sait que la dureté et par conséquent la résistance à l'usure des bois sont proportionnelles à leur densité. C'est ainsi qu'un certain nombre d'espèces que l'on désigne généralement sous le terme de "bois tendres" présentent des densités et des duretés insuffisantes pour pouvoir être utilisés dans des conditions où ils sont soumis à des frottements et à des contraintes mécaniques importants. C'est en particulier le cas des parquets dont l'usage est réservé généralement à des bois durs tels que le chêne. La présente invention vise à modifier les bois tendres, notamment le pin maritime, de manière à augmenter leur densité et leur dureté pour leur permettre d'être utilisés par exemple pour la réalisation de parquets. On a déjà imaginé des procédés selon lesquels on soumet le bois à une compression suivie d'un chauffage pour réduire son volume en augmentant sa dureté, mais ces procédés se sont révélés inapplicables dans la pratique en raison du manque de stabilité dimensionnelle des produits obtenus. La présente invention a pour objet un procédé pour augmenter la dureté des bois tendres en obtenant un produit d'aspect satisfaisant, en particulier sans modification sensible de l'aspect naturel du bois et présentant une bonne stabilité dimensionnelle notamment lors de la reprise d'humidité. La présente invention a pour objet un procédé de densification des bois tendres, en particulier du pin maritime, caractérisé par le fait que l'on imprègne le bois à l'aide d'une résine mélamine-formol dans des conditions telles que la polymérisation de cette résine demeure négligeable; que l'on comprime le bois ainsi imprégné de manière à réduire fortement son volume avec une vitesse et un taux limite de compression inférieurs à ceux qui provoquent la détérioration mécanique du bois; puis que l'on provoque la polymérisation puis le séchage du bois ainsi comprimé en le maintenant sous pression à une température d'environ 120 à 1500C pendant une durée suffisante. Conformément à l'invention, l'imprégnation du bois peut être réalisée à l'aide d'une résine mélamine-formol telle que celle commercialisée par la Société CECA sous la référence R 4293 ou par la Société ATOCHEM sous la référence M502 associée au durcisseur H520, ces résines étant diluées dans l'eau à raison d'environ 20 à 100 % de poids d'eau par poids de résine. Selon l'invention, la phase de compression du bois correspond avantageusement à une réduction du volume de ce dernier d'au moins environ 40 %. L'imprégnation peut s'effectuer par trempage ou imprégnation sous vide selon les méthodes conventionnelles pendant des durées avantageusement comprises entre 15 minutes et 25 heures. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les phases de compression et de polymérisation/séchage sont réalisées successivement entre les plateaux chauffants d'une même presse. On utilise pour cela des plateaux chauffants maintenus à une température comprise par exemple entre environ 120 et 1500C. La phase de compression est immédiatement réalisée en resserrant les plateaux de la presse avec une vitesse suffisamment grande pour que le taux de compression recherché soit obtenu avant que la chaleur dégagée par les plateaux de la presse ne provoquent ni le séchage du bois ni une polymérisation significative de la résine mélamine-formol contenue dans le bois. C'est ainsi par exemple qu'avec du pin maritime on peut réduire l'épaisseur du bois en cours de traitement d'environ 10 à 20 mm par minute sans provoquer son endommagement mécanique et sans que la chaleur dégagée par les plateaux chauffants de la presse aient pu provoquer une polymérisation significative de la résine mélamine-formol. Lors de cette phase de compression, la pression exercée par les plateaux de la presse peut varier par exemple de 5 à 10 Mpa. Conformément à l'invention, le taux de compression relatif, c'est-à-dire la variation d'épaisseur du bois par rapport à son épaisseur initiale peut être par exemple compris entre 40 et 60 %. Conformément à l'invention, lorsque la compression du bois a été obtenu comme indiqué précédemment, il est maintenu sous pression pendant un temps suffisant pour assurer la polymérisation de la résine mélanine-formol et le séchage du bois, c'est-à-dire l'amener à un taux d'humidité d'environ 4 %. Le bois traité conformément au procédé selon l'invention présente l'avantage de posséder une densité élevée qui peut être supérieure à 1 alors que sa densité naturelle est d'environ 0,5. De même, la dureté du bois traité selon l'invention peut s'élever jusqu'à environ 15 Monnin qui est une dureté environ 3 fois supérieure à celle du chêne qui est généralement considéré comme le bois de référence pour les parquets. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on on va en décrire maintenant à titre d'illustration plusieurs exemples de mises en oeuvre. La présente invention a également pour objet un bois tendre traité par le procédé selon l'invention, caractérisé par le fait qu'il possède une densité au moins voisine de 1 et une bonne stabilité dimensionnelle. Exemple I On réalise une éprouvette en pin maritime ayant une longueur de 90 mm, une largeur de 55 mm et une épaisseur de 10 mm. Sa densité de 0,53 et sa dureté est de 1.7 Monnin. On réalise son imprégnation selon les techniques habituelles à l'aide de la résine vendue par la Société CECA sous la référence R4293 diluée dans un égal volume d'eau. L'imprégnation s'effectue sous vide pendant environ 25 heures. Le taux d'imprégnation est de 150 %, c'est-à-dire que l'éprouvette de pin maritime a absorbé une fois et demi son propre volume de solution de résine. Les phases de compression et de polymérisation séchage sont réalisées sur une même presse dont les plateaux sont chauffés à 1200C. Dès son introduction dans la presse, l'éprouvette imprégnée est soumise à une compression par abaissement du plateau supérieur de la presse à la vitesse de 20 mm à la minute jusqu'à l'obtention d'un taux de compression de 52 %, c'est-à-dire une réduction de l'épaisseur de l'éprouvette de 52 Z par rapport à son épaisseur initiale. L'éprouvette est ensuite maintenue dans la presse à épaisseur constante pendant environ 60 minutes la contrainte maximale est d'environ 5 Mpa. Le produit ainsi obtenu présente une longueur inchangée de 90mm, une largeur de 57mm et une épaisseur de 4,7mm. Sa densité est de 1,05 et sa dureté est de 15 Monnin. Il présente un bel état de surface et ne comporte aucune coloration indésirable. I1 possède une bonne stabilité dimensionnelle. Le gonflement du produit est de 5 Z après immersion 48 heures dans l'eau. Ce gonflement est réversible lors du séchage. Exemple 2 On réalise une éprouvette en pin maritime ayant une longueur de 90 mm, une largeur de 55 mm et une épaisseur de 10 mm. Sa densité est de 0,53 et sa dureté de 1,7 Monnin. On réalise son imprégnation sous vide à l'aide de la résine M502, diluée à 20 Z en eau, et du durcisseur H520, mélangée à la résine et à l'eau à raison de 0,5 % de durcisseur. Ces produits sont commercialisés par la Société ATOCHEM. L'imprégnation sous vide dure environ 2 heures. Le taux d'imprégnation est de 100 Z environ. Les plateaux sont à une température de 140"C. La vitesse de compression est de 10mm/mn, jusqu'à un taux de compression de 50 %. La contrainte induite est d'environ 5 Mpa. Le produit obtenu a une longueur de 90 mm, une largeur de 57 mm et une épaisseur de 5 mm. Sa densité est de 1,06 et sa dureté de 15,5 Monnin. La stabilité est bonne, de l'ordre de 4 Z après 48 heures d'immersion dans l'eau et de 8,7 Z après 96 heures. Ce gonflement est réversible par séchage. Exemple 3 On réalise une éprouvette en pin maritime ayant une longueur de 90 mm, une largeur de 55 mm et une épaisseur de 10 mm. Sa densité est de 0,48 et sa dureté de 1,5 Monnin. On réalise son imprégnation sous vide à l'aide de la résine R4293 commercialisée par la Société CECA, diluée à 100 Z en eau. L'imprégnation sous vide dure environ 1 heure. Le taux d'imprégnation est de 100% environ. Les plateaux de la presse sont à une température de 140"C. La vitesse de compression est de 5mm/mn, jusqu' à un taux de compression de 55 Z. La contrainte induite est d'environ 7 Mpa. Le produit obtenu a une longueur de 90 mm, une largeur de 56 mm et une épaisseur de 4,5 mm. Sa densité est de 1,08 et sa dureté de 16,5 Monnin. La stabilité est bonne, de l'ordre de 4 Z après 48 heures d'immersion dans l'eau. Ce gonflement est réversible. Des résultats similaires sont obtenus avec d'autres essences de bois tendres tels que le peuplier, le frêne ou le hêtre. REVENDICATIONS 1 - Procédé de densification des bois tendres, caractérisé par le fait que l'on imprègne le bois d'une résine mélamine-formol dans des conditions telles que la polymérisation de cette résine demeure négligeable; que l'on comprime le bois ainsi imprégné de manière à réduire fortement son volume à une vitesse et un taux limite de compression inférieurs à ceux qui provoquent la détérioration mécanique du bois ; puis que l'on provoque la polymérisation puis le séchage du bois ainsi comprimé en le maintenant sous pression à une température d'environ 120 à 1500C pendant une durée suffisante. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bois traité est le pin maritime. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'en vue de l'imprégnation du bois, les résines mélamine-formol sont diluées dans l'eau à raison d'environ 20 à 100 Z de poids d'eau par poids de résine. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la phase de compression du bois correspond à une réduction de volume d'au moins d'environ 40 %. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'imprégnation s'effectue par trempage ou par imprégnation sous vide pendant une durée comprise entre environ 15 minutes et 25 heures. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les phases de compression et de polymérisation/séchage sont effectuées successivement entre les plateaux chauffants d'une même presse. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les plateaux chauffants de la presse qui assure la polymérisation de la résine sont maintenus à une température comprise entre environ 120 et 1500C. 8 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la phase de compression est réalisée en resserrant les plateaux de la presse avec une vitesse suffisamment grande pour que le taux de compression recherché soit obtenu avant que n 'intervienne une polymérisation significative de la résine mélamine-formol contenue dans le bois. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'on réduit l'épaisseur du bois à une vitesse d'environ 10 à 20 mm par minute. 10 - Bois tendre traité par le procédé selon l'invention, caractérisé par le fait qu'il possède une densité au moins voisine de 1 et une bonne stabilité dimensionnelle.