Brevet FR2909026A1 — publié le 20080530

Procédé de stabilisation d'un matériau comprenant du bois vis-à-vis de l'humidité DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un procédé de stabilisation d'un substrat imprégné, modifié, pourvu de propriétés déterminées, en particulier de propriétés physiques, chimiques que le substrat en matériau comprenant du bois, par exemple le substrat en bois 10 ne possède pas naturellement. Dans la présente description, on entend généralement par "matériau comprenant du bois", un matériau comprenant une proportion majoritaire de bois. Par "proportion majoritaire", on entend généralement que le matériau comprend au moins 50% en 15 poids de bois. De préférence, ce matériau est constitué en totalité de bois. De même, dans la description, le terme "bois" doit être généralement compris comme signifiant non seulement bois pur, mais aussi matériau comprenant du bois. Ce procédé s'applique, en particulier, au traitement du bois, en vue de lui conférer les propriétés physiques, et/ou chimiques voulues, afin notamment, de le préserver, de le conserver, d'améliorer sa résistance et de le protéger contre différents types d'agressions chimiques, biologiques et/ou physiques induites par l'humidité. En d'autres termes, le procédé de l'invention vise à obtenir un matériau comprenant du bois, par exemple du bois, présentant une meilleure résistance vis-à-vis des conditions extérieures et, notamment, une meilleure stabilité intrinsèque vis-à-vis de l'humidité ambiante, qui fait que le matériau comprenant du bois, par exemple le bois, se dilate moins, voire pas du tout en reprenant de l'humidité, ou subit. moins de retrait lors d'un séchage, et possède une meilleure résistance vis-à-vis des attaques par des organismes vivants capables de dégrader le matériau comprenant du bois, tel que 1e bois, par exemple les champignons, insectes et bactéries en limitant à la fois la rétention d'eau dans le bois et en diminuant son caractère hydrophile. 20 25 30 35 5 15 20 25 30 35 2909026 Ainsi, dans le domaine de la préservation du bois, des revêtements constitués par des résines, des lasures, des huiles et des vernis sont généralement utilisés, souvent des revêtements à base de polyuréthane [1] [2] [3]. L'utilisation des produits mentionnés précédemment se limite à un simple traitement de surface, très 'superficiel, dont la pénétration dans un substrat tel que le bois est très faible, à savoir généralement inférieure à 1 mm. En raison de la grande taille de ces molécules et de leur caractère hydrophobe, il n'y a pas de pénétration, par exemple du polyuréthane, dans l'intimité de la microstructure des parois cellulaires du bois. Pour garantir une résistance supérieure, à savoir d'au moins dix ans, pour satisfaire à la garantie décennale imposée par l'industrie du bâtiment, il est nécessaire de rjecourir à des procédés d'imprégnation du bois, dans son volume, avec des conservateurs tels que les sels de cuivre-chrome-arsenic (CCA), les créosotes et les composés organochlorés ou d'autres substances toxiques qui, malheureusement, présentent, tous des désavantages sur les plans de la santé publique et du respect de l'environnement. Dans le domaine industriel, il est aussi fait mention du procédé dit de "rétification" ou de pyrolyse du bois sous atmosphère neutre pour stabiliser le bois [4]. Cette technique consiste à soumettre le bois à un traitement thermique dans des conditions contrôlées afin de provoquer des réactions de thermocondensation au niveau de l'hémicellulose du bois. Une opération de "rétification" est habituellement réalisée sous atmosphère neutre ou réductrice, sur du bois préalablement séché, en soumettant celui-ci à une température comprise entre 200 et 280 C pendant une durée suffisamment longue pour que la totalité de la masse du bois traité atteigne la température de traitement. Les conditions opératoires dépendent fortement de la quantité et de la géométrie des éléments de bois qu'il faut traiter dans une étuve; le moindre écart en température et/ou durée de traitement remet en cause fortement l'homogénéité du lot de bois traité ainsi obtenu. 2909026 - 3 - Mais la plus grande limite de ce procédé vient du fait que l'intégralité physique du bois n'est pas préservée pendant le traitement. En effet, l'hémicellulose est détruite au cours du traitement de manière irréversible. Les propriétés mécaniques du bois sont dégradées pendant le traitement, notamment sa limite à la rupture et de ce fait, le bois devient plus cassant et plus fragile. Un procédé qui tient à la fois des techniques d'imprégnation et de greffage chimique est décrit dans le document [5]. Ce document concerne un procédé de traitement d'un élément en bois, comprenant une étape d'imprégnation et une étape de greffage chimique. Au cours de l'étape d'imprégnation, on imprègne ledit élément avec une substance réactive avec les fonctions hydroxyles (-OH) présentes naturellement dans les composants constitutifs du bois: cellulose et lignine. Ces substances d'imprégnation sont de préférence des anhydrides, notamment l'anhydride acétique, associés à des acides gras pour créer des anhydrides mixtes. Au cours de l'étape de greffage chimique, la substance d'imprégnation présente dans le bois réagit, éventuellement en présence d'un catalyseur, avec les polymères constitutifs du bois en chauffant le substrat au moins entre 130 et 140 C. Néanmoins, la principale limite de ce procédé est qu'il est lourd à mettre en oeuvre car il fait appel à des systèmes 25 réactifs qui sont potentiellement dangereux à mettre en oeuvre comme les anhydrides, notamment l'anydride acétique particulièrement volatile qui peut causer de gravas brûlures. Par ailleurs, l'imprégnation massive du bois à partir d'anhydrides va nécessiter des opérations onéreuses de nettoyage et/ou de neutralisation des excès d'anhydrides libres dans la structure du bois à l'issue du traitement. Les documents [6] et [7] indiquent qu'il est possible de stabiliser le bois en injectant dans les parois cellulaires des polycarbamates ou des polyuréthanes à courte chaîne ou des poly alkylènes insolubles à l'eau comme le poly tetra méthylène glycol [8]. Les imprégnations sont réalisées à partir de solutions d'éthanol et d'eau en mélange. Malgré leur efficacité, cette famille de molécules présente un inconvénient majeur. 5 10 15 20 30 35 2909026 - 4 - Bien que cette imprégnation permette de maintenir le bois gonflé après séchage et de limiter ainsi son instabilité dimensionnelle vis-à-vis de l'humidité, le caractère hydrophobe de ces molécules de polycarbamates ou de polyalkylène n'est pas suffisant pour assurer une bonne résistance au lessivage aqueux du bois. En effet après plusieurs cycles successifs de séchage/réhumidification, le bois retrouve pour une grande partie son instabilité dimensionnelle initiale. -ln outre, la présence de polycarbamate ou de polyalkylène dans le bois, n'empêche pas au bois de conserver une rétention d'eau supérieure à 10% massique lorsque celui-ci est immergé dans l'eau liquide. Enfin, ce procédé nécessite l'utilisation de solvant organique en grande quantité pour sa mise en oeuvre comme l'éthanol. Il existe donc un besoin non encore satisfait pour un procédé qui permette un traitement dans l'ensemble du bois, aussi bien au coeur de celui-ci, qu'en surface, permettant de mettre en oeuvre des résines disponibles commercialement, d'un faible coût et de toxicité nulle ou très réduite, sans solvant organique; il doit comporter également un nombre limité d'étapes simples induisant ainsi un coût limité du procédé. Enfin, le procédé ne doit pas porter atteinte aux autres propriétés du substrat comprenant du bois, tel que le bois. Le but de l'invention est de fournir un procédé de stabilisation d'un substrat en un matériau comprenant du bois, tel qu'un substrat en bois qui satisfasse entre autres à l'ensemble des besoins mentionnés ci-dessus. Ce but et d'autres encore sont atteints, conformément à 30 l'invention, par un procédé de stabilisation chimique d'un substrat en un matériau comprenant du bois, dans lequel on met en contact ledit substrat avec au moins un composé de la famille des diacides carboxyliques aliphatiques de formule (1): HOOC-(CH2),-COOH (I) (avec 4 REVENDICATIONS 1. Procédé de stabilisation chimique d'un substrat en un 5 matériau comprenant du bois, caractérisé en ce que ledit substrat soit mis en contact avec au moins un composé à base de diacide carboxylique aliphatique répondant à la formule générale (I) suivante : HOOC-(CH2)n-COOH (I) 10 dans laquelle "n" est un nombre entier. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel dans la formule (I), "n" est un nombre entier compris entre 4 et 14, de préférence, compris entre 7 et 10. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel dans la formule (I), "n" est égal à 10 (acide dodecanedioic). 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel dans la formule (I), "n" est égal à 7 (acide azélaïque). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 dans lequel le substrat comprenant du bois est mis en contact avec un mélange de composés répondant à la formule (I) qui diffèrent les uns des autres par leur taille, par exemple qui présentent des nombres "n" différents. 6. Procédé selon les revendications précédentes, dans lequel la mise en contact du substrat comprenant du :bois avec le composé à base de diacide carboxylique répondant à la formule (I) est réalisée par immersion dans un bain de traitement liquide comprenant au moins 30% en masse d'un diacide carboxylique ou 30% en masse d'un mélange ce diacides carboxyliques. 15 20 25 30 35 10 15 20 25 30 2909026 - 16 - 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la mise en contact du substrat comprenant du bois avec le composé de diacide carboxylique répondant à la formule (I) est réalisée par immersion dans du diacide carboxylique liquide sans solvant ou un mélange liquide de diacides carboxyliques sans solvant maintenu au-dessus de son point de fusion. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la mise en contact du substrat comprenant du bois avec le composé à base de diacide carboxylique est réalisée en chauffant le bain de traitement à une température comprise entre 50 C à 150 C, de préférence comprise entre 70 C et 130 C. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la mise en contact du substrat comprenant du bois avec le composé à base de diacide carboxylique est réalisée pendant une durée comprise entre 1 heure et 5 jours. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la mise en contact du substrat comprenant du bois avec le composé à base de diacide carboxylique est réalisée à pression atmosphérique à l'air libre. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications de 1 à 9, dans lequel le substrat à traiter est placé dans une enceinte sous vide de 10 à 100 mbar, puis mis en contact sous pression de 5 à 10 bars avec le composé à base de diacide carboxylique sous forme liquide. 35 2909026 - 17 - 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel il est possible d'associer le traitement d'imprégnation avec d'autres traitements de finition du bois tel que le ponçage, le vernissage, le sciage, la 5 peinture, le collage, la densification/durcissement par polymérisation de résine in situ dans le bois, ._a coloration dans le volume par des pigments. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat est choisi parmi les substrats en un matériau comprenant au moins 50% en poids de bois, mieux 100% en poids de bois. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat peut être choisi parmi les substrats en un matériau comprenant du bois à l'état sec ou à l'état humide. 25 30 35