Brevet FR2786426A1 — publié le 20000602

PROCEDE DE TRAITEMENT THERMIQUE D'UN MATERIAU LIGNO- CELLULOSIQUE AVEC ELIMINATION DE L'OXYGENE EN PHASE GAZEUSE La présente invention se rapporte au domaine technique général des procédés de traitement thermique des matériaux ligno-cellulosiques, ces procédés étant destinés à améliorer les caractéristiques physico- chimiques, et notamment la résistance mécanique du matériau traité. La présente invention concerne un procédé de traitement thermique d'un matériau ligno-cellulosique destiné à améliorer les 1o caractéristiques physico-chimiques du matériau, procédé dans lequel on soumet le matériau aux étapes successives suivantes dans au moins une enceinte de traitement: - a) on soumet le matériau à une étape de séchage, - b) on soumet le matériau à une première étape d'homogénéisation à une température supérieure à la température de l'étape de séchage, - c) on soumet le matériau à une étape de thermo- modification, constituant le traitement thermique proprement dit, à une température supérieure à la température de l'étape d'homogénéisation, - d) on soumet le matériau à une étape de refroidissement. 2 2786426 La présente invention se rapporte également à un matériau ligno- cellulosique, en particulier du bois brut, susceptible d'être obtenu par le procédé de traitement thermique conforme à l'invention. La présente invention se rapporte également à un dispositif de traitement thermique d'un matériau ligno-cellulosique. Les matériaux ligno-cellulosiques, qu'il s'agisse par exemple de bois brut massif ou de matériaux ligno-cellulosiques de type agglomérés, contre-plaqués, lamellés, collés, etc... sont connus comme présentant naturellement une mauvaise résistance aux attaques extérieures, io qu'elles soient biologiques ou chimiques par exemple, ainsi que des caractéristiques naturelles d'instabilité dimensionnelle et de résistance mécanique insuffisantes. D'une manière générale, ceci confère aux matériaux ligno-cellulosiques une utilisation limitée, en particulier dans le domaine de la s15 construction, à moins de réaliser, sur ces matériaux, une série de traitements spécifiques destinés à améliorer les caractéristiques physico-chimiques du matériau ligno-cellulosique pour le rendre résistant aux attaques extérieures, et pour améliorer sa stabilité dimensionnelle et sa résistance mécanique générale. Il est ainsi déjà connu d'améliorer la résistance aux attaques extérieures des matériaux cellulosiques en assurant, par divers procédés appropriés, leur imprégnation de surface et/ou en profondeur avec des produits chimiques tels que des sels métalliques, des composés phénoliques, etc... 3 2786426 La stabilisation dimensionnelle, ainsi que l'amélioration des caractéristiques physico-chimiques des matériaux ligno-cellulosiques, peut également être obtenue, comme cela est bien connu dans l'art antérieur, par un traitement chimique de revêtement, ou de blocage des groupements hydroxyles de celluloses et hémicelluloses, ou encore par substitution des fonctions hydroxyles par des groupements acétyles. Il est également connu de traiter chimiquement les matériaux ligno- cellulosiques en tentant de solidifier les parois cellulaires des cellules du matériau par imprégnation de polymères afin de figer la 1o structure du bois. L'ensemble de ces procédés de traitement chimique ne font pas partie du domaine de l'invention, mais s'il peut être considéré qu'ils améliorent significativement les caractéristiques générales de résistance des matériaux ligno-cellulosiques, ils souffrent d'un grave is inconvénient lié à la toxicité générale des composants chimiques utilisés. En outre, l'évolution constante et prévisible des législations en matière de préservation de l'environnement limite à terme le recours aux procédés de traitement chimique des matériaux ligno-cellulosiques. Il est également connu d'avoir recours à la stabilisation et à I'amélioration des caractéristiques physico-chimiques des matériaux ligno-cellulosiques par voie de traitement thermique. Les procédés de traitement thermique des matériaux ligno- cellulosiques sont connus depuis longtemps et il existe un grand nombre de procédés de traitement thermique différant, tant par le type de matériau initial traité, que par les différentes étapes composant le procédé, ainsi que par leur chronologie, ou encore par les niveaux de 4 2786426 température mis en oeuvre, par la composition de l'atmosphère de traitement, ou encore par les dispositifs et fours de traitement mis en oeuvre. Il existe ainsi une variation quasiment infinie de paramètres de traitement considéré comme influant de manière significative les caractéristiques physico-chimiques finales du matériau ligno- cellulosique obtenu in fine. Un procédé de traitement thermique connu met en oeuvre une première étape de préchauffage et de séchage du matériau ligno- io cellulosique a une température voisine de la température de vaporisation de l'eau. Le matériau est ensuite soumis à une étape de traitement thermique proprement dite, en atmosphère réductrice, à une température pouvant atteindre 200 à 240 C. Le matériau est ensuite soumis à une étape de refroidissement par injection de vapeur d'eau. is Dans certains procédés, il est également prévu de faire précéder l'étape de traitement thermique par une étape d'homogénéisation à une température supérieure à la température de l'étape de séchage. La plupart des procédés de traitements thermiques connus, s'ils conduisent à l'obtention d'un matériau ligno-cellulosique aux propriétés améliorées, notamment en termes de résistance mécanique, s'avèrent souffrir de divers inconvénients. Tout d'abord, il apparaît que la nécessité d'avoir recours à une succession précise et combinée de divers paramètres tels que le temps de traitement, la température des différentes étapes, la composition de I'atmosphère, la composition propre et variable du matériau ligno- 2786426 cellulosique destiné à être traité, éventuellement la pression de traitement, etc..., au cours de chaque étape, rend extrêmement difficile la reproductibilité systématique du procédé de traitement thermique souhaité. Ceci a une conséquence extrêmement négative sur le caractère industriel de tels procédés qui ne peuvent en conséquence conduire de manière fiable et sûre à un matériau ligno-cellulosique aux caractéristiques physico-chimiques définies et prévisibles. En outre, il s'avère en pratique également extrêmement délicat de contrôler de manière fiable et sûre la température au sein de la charge io de matériaux à traiter, principalement au cours de l'étape principale de traitement thermique. En effet, le bois s'avère être extrêmement réactif au cours de l'étape de traitement thermique, qui s'effectue par exemple à une température comprise entre 200 et 250 C, et a tendance à s'oxyder au cours de réactions chimiques très fortement exothermiques, ce qui contribue à rendre extrêmement difficile un contrôle précis de la température. La conséquence industrielle d'un tel comportement thermique instable est soit de dépasser la température optimale de traitement et d'obtenir ainsi un matériau ayant subi une dégradation thermique notable, soit d'obtenir un bois traité incorrectement. Dans un cas, on risque d'obtenir une charge traitée impropre à l'utilisation souhaitée, voire totalement inutilisable, ce qui sur le plan industriel constitue un coût non négligeable et inutile. Dans un autre cas, on risque d'obtenir une charge traitée susceptible éventuellement d'être commercialisée, mais dont les caractéristiques physico-chimiques sont imparfaites, différentes de celles souhaitées et souvent inconnues. 6 2786426 Enfin, il s'avère que la difficulté de contrôler avec fiabilité et précision la température du traitement thermique, en conjonction avec la présence d'oxygène, introduit un facteur de risque d'exploitation non négligeable, rendant nécessaire, pour minimiser les risques d'explosion, la présence d'équipements de sécurité complémentaires, complexes et coûteux. Au total, il s'avère que les procédés de traitement thermique de l'art antérieur souffrent de divers inconvénients ne permettant pas une maîtrise optimale de la température et impliquant une dégradation 1o souvent incontrôlée des différents composants essentiels des matériaux ligno-cellulosiques, à savoir les hémicelluloses, la lignine et la cellulose. En définitive, les procédés de traitement thermique connus s'avèrent maîtriser de manière incomplète les caractéristiques physico- chimiques finales du matériau traité responsables des principales propriétés mécaniques du matériau. L'objet de l'invention vise en conséquence à proposer un nouveau procédé de traitement thermique d'un matériau ligno-cellulosique portant remède aux différents inconvénients énumérés précédemment, et permettant une bonne maîtrise des caractéristiques physico- chimiques finales du matériau et des conditions de traitement thermique. Un autre objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé de traitement thermique permettant d'améliorer les propriétés de résistance mécanique du matériau traité et de réduire les contraintes subies par le matériau traité. 7 2786426 Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé de traitement thermique permettant d'améliorer le contrôle de la température de traitement ainsi que les conditions de sécurité de fonctionnement. s Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé de traitement thermique permettant de réduire de manière significative l'ensemble des contraintes mécaniques subies par le matériau traité. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé de traitement thermique particulièrement fiable et économique. io Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé de traitement thermique permettant de réduire les rejets de substances polluantes dans l'atmosphère. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau matériau lignocellulosique traité, de préférence du bois brut, comportant une résistance mécanique améliorée. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un procédé de traitement thermique d'un matériau ligno-cellulosique destiné à améliorer les caractéristiques physico-chimiques du matériau, dans lequel on soumet le matériau aux étapes successives suivantes dans au moins une enceinte de traitement: a) on soumet le matériau à une étape de séchage, 8 2786426 b) on soumet le matériau à une première étape d'homogénéisation à une température supérieure à la température de l'étape de séchage, c) on soumet le matériau à une étape de thermo- s modification, constituant le traitement thermique proprement dit, à une température supérieure à la température de l'étape d'homogénéisation, d) on soumet le matériau à une étape de refroidissement, caractérisé en ce que l'on assure l'élimination totale de l'oxygène en phase gazeuse présent dans l'enceinte de traitement au moins pendant io l'étape de refroidissement de manière à conduire tout ou partie de l'étape de refroidissement en absence totale d'oxygène. Les objets assignés à l'invention sont également atteints par l'obtention d'un matériau ligno-cellulosique susceptible d'être obtenu selon le procédé de traitement conforme à l'invention. i5 D'autres détails et avantages de l'invention seront décrits de manière détaillée à la lumière de la description et des exemples illustratifs qui suivent ci-après, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 montre, pour une essence de pin maritime, un exemple préférentiel de chronologie et déroulement des différentes étapes du procédé de traitement thermique conforme à l'invention. - la figure 2 montre, pour une essence de pin maritime, l'influence du taux d'oxygène au cours de la première étape 9 2786426 d'homogénéisation, sur la charge à la rupture d'un matériau traité selon le procédé conforme à l'invention. - la figure 3 montre, pour la même essence, I'influence du taux d'oxygène au cours de la seconde étape d'homogénéisation, sur la charge à la rupture d'un matériau traité selon le procédé conforme à Il'invention. - la figure 4 montre, selon une vue en coupe transversale, un exemple de réalisation d'une installation de traitement thermique conforme à l'invention. - la figure 5 montre, selon une vue schématique en coupe transversale longitudinale, un exemple de réalisation d'un détail d'une installation de traitement conforme à l'invention. - la figure 6 montre le spectre infrarouge d'un matériau ligno- cellulosique (pin maritime) traité selon le procédé conforme à l'invention, et selon trois niveaux de température de traitement thermique. - La figure 7 montre, pour la même essence que celle de la figure 6 et pour les mêmes valeurs, les intensités relatives du spectre infrarouge du matériau traité pour des bandes spectrales spécifiques. Dans la description qui suit, il conviendra d'entendre au sens de l'invention, sous l'expression " matériau ligno-cellulosique ", l'ensemble des différentes espèces de bois brut massif, qu'il s'agisse des gymnospermes (résineux, conifères à bois tendre), ou des angiospermes (feuillus à bois durs), ainsi que l'ensemble des 2786426 matériaux à base de bois brut obtenus par traitements spécifiques, tels que les matériaux lamellés collés, les contre-plaqués, les matériaux à base de bois agglomérés, etc... Néanmoins, I'application préférentielle du procédé de traitement thermique conforme à l'invention est destinée en priorité au traitement thermique du bois brut (résineux ou feuillus) se présentant sous une forme géométrique quelconque, et en particulier sous forme de planche ou planchette. De la même façon, alors que le procédé de traitement thermique conforme à l'invention n'est pas limité dans son application à io I'obtention d'un matériau ligno-cellulosique destiné à une application spécifique, l'application préférentielle recherchée est celle visant à l'obtention d'un matériau ligno-cellulosique plus particulièrement destiné à servir de matériau pour la construction en général et présentant de bonnes qualités de résistance générale, et en particulier mécanique. Le matériau ligno-cellulosique susceptible d'être obtenu par le procédé de traitement thermique conforme à l'invention est donc également de préférence du bois brut d'une essence quelconque. Dans la description qui suit, il sera fait constamment référence à des résultats d'essais réalisés à partir de pin maritime, étant entendu qu'en aucun cas, ni le procédé de traitement conforme à l'invention, ni le matériau ligno- cellulosique susceptible d'être obtenu à l'aide de ce procédé ne sauraient être considérés comme limités au traitement de cette espèce, ni à cette dernière. Le procédé de traitement thermique d'un matériau ligno-cellulosique conforme à l'invention est destiné à améliorer les caractéristiques il 2786426 physico-chimiques du matériau, et en particulier ses caractéristiques de résistance mécanique, le procédé consistant à soumettre le matériau, se présentant par exemple sous la forme d'une charge de bois brut formé d'un empilement de planches, à une série d'étapes successives dans au moins une enceinte de traitement. Ainsi, le procédé de traitement thermique conforme à l'invention consiste à soumettre le matériau aux étapes suivantes: - a) on soumet le matériau à une étape de séchage, - b) on soumet le matériau à une première étape d'homogénéisation, à une température supérieure à la température de l'étape de séchage, - c) on soumet le matériau à une étape de thermomodification, constituant le traitement thermique proprement dit, à une température supérieure à la température de l'étape d'homogénéisation, - d) on soumet le matériau à une étape de refroidissement. Selon l'invention, le matériau à traiter est d'abord soumis à une étape de séchage destinée à éliminer tout ou partie de la vapeur d'eau de l'enceinte de traitement. Cette étape de séchage est conduite à une température d'environ 80 C et peut durer une à deux heures en fonction de l'hygrométrie initiale du matériau et des caractéristiques techniques propres au dispositif de traitement. A titre d'exemple non limitatif, la vitesse de montée en température à partir de la température ambiante jusqu'à la température de séchage de 80" C peut être comprise entre 0,5 C/minute et 3 C/minute. Sur la figure 1, on a 12 2786426 représenté, pour un matériau de base constitué d'une essence de pin maritime d'une humidité initiale de 12 % et formé par une série de planches d'une épaisseur de 27 mm, une étape de séchage représentative du procédé conforme à l'invention. Selon cet exemple purement représentatif, la température de séchage de 80 C est atteinte en trente minutes environ à partir d'une température ambiante de 20 C, la durée totale du traitement étant d'environ deux heures, la vitesse de montée en température étant de 1,8 C/minute. Au cours de cette étape de séchage, la vapeur d'eau est éliminée de l'enceinte de traitement, par exemple par condensation à travers un condenseur. On évite ainsi, de préférence dès le stade initial de traitement, la présence de vapeur d'eau susceptible de provoquer une hydrolyse partielle de la cellulose, ce qui a pour conséquence d'éviter ultérieurement une diminution des caractéristiques mécaniques du bois traité. is Selon l'invention, le matériau est ensuite soumis à une première étape d'homogénéisation qui vise à créer un premier palier de température qui peut être compris entre 130 et 180 C, la durée de l'homogénéisation thermique pouvant être d'une durée de une heure trente à trois heures, la vitesse de montée en température du palier de séchage à ce palier thermique étant identique à celle de l'étape a). Sur la figure 1, et à titre purement représentatif, le palier thermique est stabilisé à environ 160 C pendant deux heures. Au cours de cette étape d'homogénéisation, la vapeur d'eau est également éliminée, de manière continue ou discontinue, de l'enceinte de traitement. L'une des premières caractéristiques de l'invention vise en conséquence à assurer l'élimination de la vapeur d'eau de l'enceinte qui est produite au cours des étapes a) et/ou b). Il s'est en effet avéré, 13 2786426 tel que le montre le tableau 1 ci-après, que cette élimination de la vapeur d'eau avait une influence déterminante sur les qualités finales du matériau. Selon l'invention, l'enceinte de traitement étant en conséquence s débarrassée de la vapeur d'eau produite au cours des étapes précédentes, on assure ensuite le confinement total de l'enceinte de traitement et on conduit l'étape de thermo-modification en confinement total de manière que les réactions de pyrolyse du matériau soient obtenues en présence des gaz issus de la transformation du matériau. 1o Ainsi, les réactions de dégradation chimique du matériau sous l'action de la chaleur, à savoir la réaction de pyrolyse, qui débute à partir de la fin de la première étape d'homogénéisation s'effectuent en présence des gaz issus de la dégradation du bois, c'est-à-dire essentiellement en présence des gaz issus de la dégradation des hémicelluloses. Les résultats du tableau 1 montré ci-après, illustrent l'influence particulièrement bénéfique de l'élimination de la vapeur d'eau de l'enceinte au cours des étapes a) et/ou b) conjuguée avec un confinement total de l'enceinte pour conduire les réactions de pyrolyse du matériau qui s'effectuent principalement au cours de l'étape de thermo-modification (étape c)) en présence même des gaz issus de la transformation du bois. Les résultats du tableau 1 montrent de manière significative que les caractéristiques de résistance mécanique du bois sont significativement supérieures lorsque le bois a été traité thermiquement en l'absence de vapeur d'eau au cours des étapes a) et b), et que simultanément les gaz issus de la transformation du bois n'ont pas été éliminés, comme c'est le cas dans le procédé de balayage continu des gaz. 14 2786426 Tableau 1: Influence de l'atmosphère sur la charge à la rupture en Mpa Elimination Elimination de la vapeur Témoin Vapeur d'eau de la vapeur d'eau et présente d'eau et balayage confinement continu de gaz neutre Epicéa 80 63 75 70 Peuplier 50 30 40 35 On suppose que le mode d'action des gaz issus de la transformation du bois est du type autocatalytique, les gaz issus de la transformation du bois ayant une influence sur le processus de thermo-condensation qui intervient sur le réseau de la lignine. La " pseudo-lignine " obtenue par ces phénomènes de recondensation ayant un caractère plus hydrophobe que la lignine initiale, les caractéristiques mécaniques du matériau traité apparaissent donc significativement supérieures. o10 De manière avantageuse, le confinement total de l'enceinte de traitement peut être obtenu par tous moyens mécaniques connus rendant l'enceinte étanche, le confinement pouvant s'effectuer à pression atmosphérique, ou, de préférence en légère surpression, de l'ordre par exemple de 1 à 2 bars, pour éviter tout risque d'intrusion de is5 gaz extérieurs, en particulier d'oxygène. Selon l'invention, I'étape de thermo-modification, qui constitue le traitement thermique proprement dit, s'effectuera de préférence à une température inférieure à 240 C, et par exemple à une température comprise entre 220 C et 240 C, étant entendu que des températures légèrement supérieures peuvent être admises sans pour autant sortir 2786426 du cadre de l'invention. La durée de l'étape de thermo-modification peut être de l'ordre de trente minutes à une heure, la figure 1 montrant un exemple illustratif dans lequel la température de thermo- modification est de l'ordre de 230 C, sa durée étant de trente minutes. s La vitesse de montée en température de l'étape c) est de préférence identique à celle de l'étape b). Selon une caractéristique particulièrement intéressante de l'invention qui peut être mise en oeuvre de manière avantageuse en complément avec les étapes d'élimination de la vapeur d'eau et de confinement de 1o l'enceinte, il est possible d'améliorer de manière significative la résistance mécanique du matériau traité en assurant également l'élimination totale de l'oxygène en phase gazeuse présent dans l'enceinte de traitement au moins pendant l'étape de refroidissement, de manière à conduire tout ou partie de l'étape de refroidissement en absence totale d'oxygène. Néanmoins, il peut être noté que l'amélioration des propriétés mécaniques de résistance du bois traité peut être obtenue par l'élimination totale en phase gazeuse de l'oxygène présent dans la phase de traitement, même en cas de non-élimination de la vapeur d'eau de l'enceinte au cours des étapes a) et/ou b), et même en cas de non- confinement total de l'enceinte. Cette étape peut donc être mise en oeuvre indépendamment et revêt donc ici, dans le cadre de cette invention, un caractère essentiel. Tel que cela est montré aux figures 2 et 3, il apparaît que la conduite de tout ou partie des étapes de refroidissement et/ou de thermo- modification et/ou d'homogénéisation de la température en l'absence 16 2786426 d'oxygène ont une influence bénéfique sur la résistance mécanique du matériau traité exprimé par le coefficient de charge à la rupture (N). Conformément à l'invention, l'étape de refroidissement débute de préférence par une seconde étape d'homogénéisation (dl) correspondant à un second palier de température qui peut être compris entre 130 et 180 C et est d'une durée d'une à deux heures par exemple. La figure 1 illustre une variante de réalisation de la seconde étape d'homogénéisation dans laquelle la température du palier thermique est de l'ordre de 160 C, la durée totale de cette seconde 1o étape d'homogénéisation étant de l'ordre d'une heure. Au cours de cette seconde étape d'homogénéisation, la vitesse de changement de la température, à partir de la fin de l'étape de thermo-modification jusqu'à l'atteinte du second palier de température d'homogénéisation, est comprise entre 0,5 C/minute et 3 C/minute. La courbe illustrée à is la figure 1 montre, pour cette seconde étape d'homogénéisation, une valeur moyenne de vitesse de changement de température de l'ordre de 2 C/minute. Le graphe de la figure 3 illustre l'influence prépondérante de la nécessité d'assurer l'élimination totale de l'oxygène en phase gazeuse au moins pendant l'étape de refroidissement, et particulièrement au moins pendant la seconde étape d'homogénéisation, et de préférence pendant la totalité de cette seconde étape d'homogénéisation. Ainsi, il s'avère qu'au cours de cette seconde étape d'homogénéisation, une concentration de l'ordre de 5% en oxygène provoque une diminution de l'ordre de 30% de la charge à la rupture du bois (figure 3). Il apparaît donc particulièrement important d'assurer l'élimination totale de l'oxygène de l'enceinte de traitement dès le début de la seconde étape 17, 2786426 d'homogénéisation au début de laquelle, ou pendant laquelle, l'élimination de l'oxygène est effectuée. En outre, il doit être également considéré que cette étape d'élimination de l'oxygène peut être réalisée indépendamment des autres étapes dans un procédé classique de traitement thermique, et conférer néanmoins une amélioration du procédé en lui-même, ainsi qu'une amélioration notable des propriétés physico-chimiques du bois traité. Le graphe de la figure 2 montre également l'incidence de la teneur en oxygène dans l'enceinte de traitement sur les caractéristiques finales io de résistance mécanique du matériau traité. Bien que l'incidence de la teneur en oxygène au cours de la première étape d'homogénéisation précédant l'étape de thermo-modification semble moindre, son influence est loin d'être négligeable. Il s'ensuit que, de manière préférentielle, l'élimination totale de s I'oxygène en phase gazeuse doit être effectuée avant l'étape de thermomodification, et même, de manière particulièrement avantageuse, avant la première étape d'homogénéisation de manière à conduire le procédé de traitement en absence totale d'oxygène de la première étape d'homogénéisation jusqu'à la fin de la deuxième étape d'homogénéisation. Sur le plan pratique, I'élimination de l'oxygène peut être réalisée par mise en dépression de l'enceinte de traitement du matériau. Avantageusement, I'élimination de l'oxygène est néanmoins réalisée par balayage de l'enceinte de traitement à l'aide d'un gaz neutre qui peut être avantageusement choisi parmi le CO2, le N2, ou d'autres gaz 18 2786426 connus pour leur propriété de neutralité. Le balayage est réalisé de préférence à pression atmosphérique. Comme cela a été démontré précédemment, il s'avère donc particulièrement avantageux de réaliser un balayage de l'enceinte de traitement avant le début de la première étape d'homogénéisation pour assurer l'élimination totale de l'oxygène en phase gazeuse. Il s'avère également que l'on peut augmenter de manière significative la maîtrise globale du procédé de traitement thermique en réduisant les contraintes que subit le matériau traité au cours de l'étape de 1o refroidissement. Ainsi, en complément à la seconde étape d'homogénéisation de la température, qui réduit les contraintes que subit le bois, il est particulièrement avantageux de s'assurer que, pendant ce palier de température, la différence de température entre le coeur du matériau et sa surface externe est maintenue inférieure ou égale à environ 20 C, et de préférence inférieure ou égale à 10 C. Avantageusement, on s'assurera que pendant sensiblement toute l'étape de refroidissement, la différence de température entre le coeur du matériau et sa surface externe est maintenue inférieure ou égale à 10 C. Ainsi, conformément à l'invention, l'étape de refroidissement, qui se compose en réalité de deux sous-étapes, I'une d'homogénéisation de la température, l'autre de refroidissement proprement dit, s'avère influencer de manière déterminante indépendamment ou avantageusement en complément des particularités des autres étapes (élimination de la vapeur d'eau et confinement d'une part, élimination totale de l'oxygène en phase gazeuse d'autre part) la maîtrise globale 19 2786426 du procédé de traitement et les caractéristiques mécaniques du produit obtenu. Tel que le montre le tableau 2 ci-après, il s'avère que les propriétés mécaniques de charge à la rupture des matériaux traités avec ou sans s étapes d'homogénéisation diffèrent significativement. Tableau 2: Influence du refroidissement sur les propriétés mécaniques du bois (Mpa) Refroidissement Refroidisse- Refroidissement sans étape ment sans étape avec etape Témoin d'homogénéisa- d'homogéneisa- d'homogénéisa- tion et extraction tion et extraction tion et extraction du bois à 60 C du bois à 80 C du bois à 600 C Epicéa 80 75 65 80 Peuplier 50 40 30 45 De même, le tableau 2 montre l'influence de la température d'extraction du matériau de l'enceinte sur ses propriétés finales de résistance mécaniques. Avantageusement, il est donc particulièrement utile d'assurer l'extraction du matériau de l'enceinte de traitement lorsque la température du matériau est inférieure ou égale à 60 C. Ceci permet une nouvelle fois de réduire les contraintes mécaniques que subit le matériau au cours de l'étape de refroidissement. Il s'avère également particulièrement avantageux de maintenir l'enceinte de traitement en légère surpression au cours de l'ensemble de l'étape d) de refroidissement. Avantageusement, la surpression est obtenue par balayage continu ou discontinu de l'enceinte par un gaz, préférentiellement de l'azote. Cette particularité du traitement 2786426 thermique évite bien évidemment l'introduction de l'oxygène avec tous les inconvénients que cela comporte, notamment en matière de diminution de la résistance mécanique, mais encore en matière de sécurité générale. Au cours de l'étape de refroidissement d), il est également particulièrement avantageux de procéder à l'extraction des gaz issus de la transformation du matériau et ensuite, ou simultanément, de procéder à leur condensation avec récupération des condensats. Les condensats peuvent également être incinérés, ce qui évite leur 1o récupération. L'élimination des gaz issus de la transformation du matériau a également pour conséquence d'éviter une cristallisation des composés volatils à la surface du bois et à l'intérieur de l'enceinte de traitement pendant l'étape de refroidissement proprement dite. Par ailleurs, cela régule l'élimination et la récupération des condensats, et évite de rejeter dans l'atmosphère une série de composés polluants au moment de l'ouverture de l'enceinte de traitement. Tel que cela est montré aux figures 4 et 5, le dispositif de traitement nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé de traitement thermique conforme à l'invention peut être avantageusement formé par une série d'enceintes de traitement consécutives et adjacentes, et par exemple de trois chambres 4, 4A, 4B. Chaque chambre 4, 4A, 4B est pourvue d'éléments de chauffe 5 appropriés, bien connus de l'homme de l'art, qu'il s'agisse d'éléments de chauffe électrique, à gaz ou autres (micro- ondes par exemple). L'ensemble des trois enceintes 4, 4A, 4B forment le réacteur de traitement dans lequel la charge 6 de matériaux ligno- cellulosiques à traiter est introduite. Tel que cela est représenté aux figures 4 et 5, la charge de traitement est disposée sur un élément 21 2786426 mobile 7, du genre charriot, déplaç,able, par exemple par l'intermédiaire d'une série de roues 7A. De manière avantageuse, le matériau ligno- cellulosique, composé d'une pluralité de planches 8, de bois brut massif, est disposé de manière superposée sur le charriot 7. Selon l'invention, et de manière préférentielle, les étapes a) de séchage et b) de première étape d'homogénéisation sont effectuées dans la première enceinte 4. Dans cette enceinte 4, la température varie donc de la température ambiante jusqu'à la température du premier palier thermique d'homogénéisation. Pour permettre o I'élimination de la vapeur d'eau par condensation au cours des étapes a) et/ou b), I'enceinte 4 est associée à un condenseur 10 relié à l'enceinte 4 par une série de canalisations, ainsi qu'à un bac de récupération non représenté aux figures. De la même façon, les enceintes 4A et 4B peuvent être associées chacune à un condenseur spécifique chargé d'assurer l'extraction des gaz issus de la transformation du bois durant l'étape de thermo- modification. En outre, I'une ou l'autre ou la totalité des enceintes 4, 4A, 4B est ou peut être pourvue d'une canalisation 11 d'admission de gaz neutre, notamment d'azote, pour assurer le balayage continu ou non de l'enceinte considérée. Chaque enceinte 4, 4A, 4B est séparée de l'enceinte adjacente par une cloison ou paroi 12 mobile susceptible d'être déplacée pour permettre le passage du charriot 7 dans l'enceinte 4A o a lieu l'étape de thermo- modification, puis dans l'enceinte 4B o a lieu l'ensemble de l'étape de refroidissement d). Les parois 12 définissent ainsi une première enceinte 4 de séchage et d'homogénéisation, une seconde enceinte 4A 22 2786426 de traitement thermique et une troisième enceinte 4B de refroidissement. Bien évidemment, à titre de variante, il est possible de réaliser la totalité du procédé de traitement thermique conforme à l'invention dans une seule et unique enceinte de traitement, ou dans quatre ou cinq enceintes correspondant aux étapes a, b, c, d1, d2. Le dispositif de traitement conforme à l'invention permet donc de réaliser le procédé de traitement thermique conforme à l'invention de manière semi-continue, ce qui présente un avantage industriel certain. i0 Par ailleurs, en raison de la position centrale de la chambre 4A qui présente la température la plus élevée, il est possible, par transmission thermique, de réaliser des économies d'énergie et de maîtriser au mieux les deux étapes d'homogénéisation qui ont lieu de part et d'autre de la chambre centrale 4A. Le matériau ligno-cellulosique obtenu présente des caractéristiques physico-chimiques spécifiques. Il possède en particulier un coefficient de charge à la rupture supérieur, au moins pour le pin maritime, à 2 200 N, et, toujours au moins pour le pin maritime, de préférence au moins égal à 2 400 N. Le matériau ligno-cellulosique traité par le procédé de traitement thermique conforme à l'invention, et de préférence le bois brut traité obtenu ou susceptible d'être obtenu, est un produit nouveau qui, outre les propriétés mécaniques données dans ce qui précède, possède une composition nouvelle, et par là-même un spectre infrarouge nouveau. Les figures 6 et 7 expriment, de manière non limitative et dans le cas 23 2786426 purement illustratif du pin maritime, la signature spectrale nouvelle et caractéristique du bois brut traité. Sur la figure 6 a été reportée la signature spectrale de planches de pin maritime traité selon les différentes étapes du procédé conforme à I'invention. En particulier, le pin maritime a été traité selon trois températures caractéristiques de l'étape de thermo-modification, soit 220 , 240 et 250 C; la vapeur d'eau ayant été éliminée de l'enceinte au cours des étapes a) et b), les réactions de pyrolyse du matériau ayant été obtenues en confinement total et en présence des gaz issus io de la transformation du matériau, I'oxygène en phase gazeuse ayant par ailleurs été éliminé en totalité de l'enceinte de traitement aux étapes mentionnées précédemment. La figure 7 représente un histogramme des intensités relatives des bandes spectrales caractéristiques d'un matériau ligno-cellulosique traité, à savoir 1 510 cm-', I 600 cm-1, I 648 cm-', et 1 730 cm-'. Dans l'histogramme de la figure 7, les intensités de la bande considérée ont été divisées par l'intensité de la bande correspondant à une longueur d'ondes de 1 460 cm' qui est représentative des groupements CH2 et CH3 de la lignine. Il est tout d'abord intéressant de constater que l'analyse de la bande spectrale à I 510 cm' diminue d'intensité dès que la température de traitement dépasse les 240 C, traduisant ainsi une dégradation significative des lignines, car cette bande spectrale caractérise les noyaux aromatiques qui ne sont présents que dans la lignine. Ceci confirme que la température préférentielle de traitement au cours de l'étape de thermo-modification doit être inférieure à 240 C et de 24 2786426 préférence comprise entre 2200 et 230 C. Par ailleurs, l'analyse des autres bandes spectrales qui sont représentatives des caractéristiques de composition physico-chimiques du matériau traité, permet de constater une amplification de la discrimination et de la caractérisation du procédé thermique conforme à l'invention en fonction des étapes considérées et du niveau thermique de traitement. Ceci confirme l'obtention d'un matériau traité thermiquement nouveau qui peut être caractérisé par une signature spectrale spécifique et une charge à la rupture améliorée. Le tableau 3 ci-après résume la relation moyenne entre certaines longueurs d'ondes caractéristiques, la température de traitement au cours de l'étape de thermo-modification et la valeur constatée de l'absorbance. Tableau 3: Absorbance minimale du matériau traité en fonction de la is température et de la longueur d'onde caractéristique Longueur d'onde 250 C 240 C 220 C 1 510 0,31 0,36 0,42 1 600 0,29 0,34 0,37 1 648 0,29 0,33 0,357 1 730 0,29 0,34 0,4 Ainsi, le bois brut traité thermiquement et obtenu préférentiellement par le procédé de traitement thermique selon l'invention, présente le spectre infrarouge suivant: - pour les longueurs d'ondes de l'ordre de 1 510 cm', 1600 cm'1, 1 648 cm"', et 1 730 cm', il présente des pics caractéristiques 2786426 d'absorbance respectifs supérieurs à 0,31; 0,29; 0,29; 0,29 et de préférence supérieurs à respectivement 0,36; 0,34; 0,33; 0,34, - et une charge à la rupture, au moins égale à 2 200 N et de préférence au moins égale à 2 400 N. Le procédé conforme à l'invention permet ainsi de maîtriser complètement les paramètres déterminants de la dégradation d'un matériau ligno-cellulosique, ce qui permet l'obtention d'un nouveau matériau ligno-cellulosique présentant des caractéristiques physico- chimiques reproductibles sur le plan industriel, et d'excellentes caractéristiques de résistance mécanique. 26 2786426 REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement thermique d'un matériau ligno-cellulosique destiné à améliorer les caractéristiques physico-chimiques du matériau, dans lequel on soumet le matériau aux étapes successives suivantes dans au moins une enceinte de traitement: a) on soumet le matériau à une étape de séchage, b) on soumet le matériau à une première étape d'homogénéisation à une température supérieure à la température de l'étape de séchage, c) on soumet le matériau à une étape de thermo- modification, constituant le traitement thermique proprement dit, à une température supérieure à la température de l'étape d'homogénéisation, d) on soumet le matériau à une étape de refroidissement, caractérisé en ce que l'on assure l'élimination totale de l'oxygène en phase gazeuse présent dans l'enceinte de traitement au moins pendant l'étape de refroidissement de manière à conduire tout ou partie de l'étape de refroidissement en absence totale d'oxygène. 2- Procédé de traitement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de refroidissement débute par une seconde étape d'homogénéisation correspondant à un palier de température au 27 2786426 début duquel, ou pendant lequel, I'élimination de l'oxygène est effectuée. 3- Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'on assure l'élimination totale de l'oxygène en phase gazeuse avant l'étape de thermo-modification. 4- Procédé de traitement selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce qu'on assure l'élimination totale de l'oxygène en phase gazeuse avant la première étape d'homogénéisation de manière à conduire le procédé de traitement en absence totale d'oxygène de la première étape d'homogénéisation jusqu'à la fin de la deuxième étape d'homogénéisation. - Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'élimination de l'oxygène est réalisée par mise en dépression de l'enceinte de traitement du matériau. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'élimination de l'oxygène est réalisée par balayage de l'enceinte de traitement à l'aide d'un gaz neutre. 7- Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le gaz neutre utilisé est choisi parmi le C02, N2,... 8- Procédé de traitement selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que le balayage de l'enceinte est réalisé avant le début de la montée en température de l'étape d'homogénéisation. 28 2786426 9- Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que: - I'étape a) est réalisée à une température voisine de 80 C, - I'étape b) est réalisée dans une plage de température comprise sensiblement entre 130 et 180" C, - I'étape de thermo-modification est réalisée à une température inférieure à 240 C. -Procédé de traitement selon les revendications 2 et 9 caractérisé en ce que l'étape de refroidissement: - débute par la seconde étape d'homogénéisation avec un palier de température compris entre 1300 et 180 C, - se termine par le refroidissement du matériau à une température comprise entre 30 et 80 C. 11-Matériau ligno-cellulosique susceptible d'être obtenu selon le procédé de traitement conforme à l'une des revendications 1 à 10. 12 -Matériau ligno-cellulosique selon la revendication 11 caractérisé en ce qu'il possède un coefficient de charge à la rupture supérieur à 2 200 N. 13-Matériau selon la revendication 11 caractérisé en ce qu'il possède un coefficient de charge à la rupture au moins égal à 2 400 N.