Brevet FR2927564A1 — publié le 20090821

PROCEDE DE TRAITEMENT DU BOIS PAR DES AGENTS D'ORIGINE NATURELLE La présente invention se rapporte à un procédé de traitement du bois, en particulier pour le protéger contre les agressions extérieures, par des agents d'origine naturelle, issus de matières premières renouvelables. Le bois est un matériau naturel très utilisé dans la construction : charpentes, 5 toitures, clôtures, constructions extérieures, etc. Néanmoins, le bois est extrêmement sensible aux stress environnementaux, tels que l'humidité, les rayonnements Ultraviolet, les micro-organismes ou encore l'attaque d'insectes xylophages, qui conduisent à une altération de ses propriétés mécaniques et de son aspect. 10 Il est donc nécessaire de traiter le bois pour le protéger et améliorer sa résistance. On connaît différentes techniques industrielles de traitement du bois, en particulier avec des produits chimiques issus de la chimie de synthèse, minérale ou organique, tels que des insecticides, des fongicides, des sels métalliques, etc. 15 Ces produits sont généralement appliqués sur le bois par imprégnation directe et sous pression atmosphérique ou haute pression. Toutefois ces techniques de traitement du bois sont coûteuses et surtout dangereuses car elles mettent en oeuvre des produits toxiques pour l'homme et pour l'environnement. 20 On sait également que certaines huiles peuvent être utilisées pour protéger le bois de l'humidité. En particulier, "B.F. Tjeerdsma et colt, Process Development of Treatment of Wood with modified Hot oil ; Proceedings of the second European Conference on Wood Modification, Gtittingen, Germany 2005 ", propose d'utiliser des huiles de lin ou de colza modifiées chimiquement par l'anhydride maléique, pour hydrofuger des matériaux ligno-cellulosiques et leur conférer une plus grande durabilité. Le traitement du bois est réalisé par thermo-huilage à chaud sous pression : les huiles végétales modifiées sont appliquées sur le bois par imprégnation à 180°C sous pression de 9 bars. Si cette méthode de traitement permet d'obtenir des bois plus stables que des bois non traités, elle n'est pas non plus satisfaisante et altère l'aspect du bois qui devient plus coloré. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant une méthode de traitement du bois, économique, non toxique pour l'homme et l'environnement, qui protége efficacement le bois des agressions extérieures afin qu'il conserve ses propriétés mécaniques et son aspect d'origine. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement du bois, par imprégnation sous vide à chaud en présence d'au moins une huile d'origine naturelle et/ou d'au moins un dérivé d'huile d'origine naturelle. Par huile d'origine naturelle on entend une huile issue de matière première renouvelable. Avantageusement, le procédé d'hydrofugation du bois sous vide selon l'invention utilise des produits d'origine naturelle, non néfastes pour l'homme ou pour l'environnement. Il permet de conserver les propriétés et l'aspect du bois et de le protéger contre les agressions environnementales, en particulier contre l'humidité. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description en détail de l'invention qui va suivre. La présente invention vise donc un procédé de traitement du bois par imprégnation sous vide à chaud en présence d'au moins une huile d'origine naturelle et/ou d'au moins un dérivé d'huile d'origine naturelle. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'huile d'origine naturelle est issue de la biomasse renouvelable terrestre et marine. Il peut s'agir d'une huile végétale ou encore d'une huile de tall-oil (tallôl) ou d'une huile de micro et/ou de macro-algues. Préférentiellement il s'agit d'une huile végétale, choisie notamment parmi les huiles de colza oléique et érucique, de lin, de tournesol, de ricin, de soja, de palme, palmiste, de coprah, de mdis, de coton, d'arachide, de son de riz, d'olive ou de tung. Encore plus préférentiellement, l'huile utilisée selon l'invention est une huile 10 végétale époxydée, en particulier une huile de soja, de colza, de tournesol, de mais, de coton, d'arachide, de lin et de cameline. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'huile d'origine naturelle est une huile issue d'organismes vivants d'origine animale ou de microorganismes. A titre d'exemple on peut citer les huiles de poisson ou l'huile de suif. 15 Selon une variante, l'huile est une huile obtenue suite à l'action de micro-organismes sur des matières premières et composés naturels par des procédés de biofermentation et/ou de biosynthèse. De façon préférée, l'huile d'origine naturelle utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de traitement du bois selon l'invention, est une huile présentant une 20 répartition en acides gras comprise entre 12 et 22 atomes de carbone. Préférentiellement ladite huile est raffinée ou semi raffinée. Selon un mode de réalisation particulièrement adapté, le procédé de traitement du bois comprend la succession des étapes suivantes : - séchage du bois, 25 - dégazage du bois sous vide, - immersion totale du bois dans une huile d'origine naturelle et/ou un dérivé, préchauffée, - maintien sous vide pendant une durée comprise entre 15 et 240 minutes, - soutirage à chaud de l'huile et/ou du dérivé, puis tirage sous vide pendant une durée comprise entre 15 et 240 minutes, - cassage du vide et refroidissement. Un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, comprend la succession des étapes suivantes : - séchage du bois à une température comprise entre 90 et 110°C, - dégazage du bois sous un vide compris entre 700 et 750 mbar, -immersion totale du bois dans une huile d'origine naturelle et/ou un dérivé, préchauffée à température comprise entre 100 et 140°C, - maintien sous un vide compris entre 700 et 750mbar pendant une durée comprise 20 et 40 minutes, - soutirage à chaud de l'huile et/ou du dérivé puis tirage sous un vide 15 compris entre 700 et 750 mbar pendant une durée comprise entre 20 et 70 minutes, - cassage du vide et refroidissement. Avantageusement, la mise en oeuvre de cette méthode permet d'imprégner efficacement des corps gras d'origine naturelle dans le bois. Le bois ainsi traité 20 est bien protégé contre les agressions environnementales, en particulier contre l'humidité. La présente invention peut être illustrée par des tests non limitatifs, réalisés sur des tasseaux de bois de type épicéa traités avec différentes huiles d'origine naturelle. 25 1. Caractérisation des tasseaux de bois à traiter Les caractéristiques des éprouvettes ou tasseaux d'épicéa utilisés pour les différents tests, sont présentées dans le tableau suivant : Caractéristiques Méthode Unité Eprouvette de Eprouvette de détermination bois brute bois séchée Nature du bois - - Epicéa Epicéa Longueur mm 200 200 Largeur mm 45 45 Hauteur mm 45 45 Taux d'humidité Balance thermo- % 10,7 1,2 résiduel à 105°C gravimétrique Température de °C - 105 séchage Durée de séchage heure 0,3 48h minimum Extractive hexane V 03-908 juin % MS 0,0 0,0 1988 Absorption en eau ISO 62 % MS 15,3 20,1 Le degré d'humidité résiduelle avant séchage des éprouvettes à l'étuve à 105°C pendant 20 minutes, est de l'ordre de 10% en poids. Ce taux d'humidité chute à 1% après séchage à 105°C pendant 48 heures dans une étuve thermorégulée. La capacité d'absorption d'eau après séchage est de 20%. Pour réaliser des essais reproductibles et s'affranchir de l'eau résiduelle, les éprouvettes de bois sont toutes préalablement séchées 48 heures à 105°C avant chaque imprégnation de corps gras selon l'invention. 2. Caractérisation des huiles d'origine naturelle utilisées Quatre huiles sont testées : l'huile de tournesol classique, l'huile de lin, l'huile de soja et l'huile de soja époxydée. Les caractéristiques des ces huiles sont présentées dans le tableau suivant : Analyses Normes / unités Huile de Huile de Huile de Huile de Méthodes tournesol lin soja soja époxydée Fournisseur 1cntlaesrsciqhuimele Garbit Interchimie Cognis Interchim Garbit Huileries Indice NF T 60- mg de 0,05 0,30 0,02 0,38 d'acide 204 KOH/g Indice d'iode NF I5O g d'I2/100g 127,10 191,85 132,47 2,67 3961 Indice de NF T 60- méq 02/kg 3,12 0,28 1,88 9,84 peroxyde 220 Indice de NF I5O mg de 196,5 189,7 / 177,3 saponification 3657 KOH/g Masse I5O 3675 kg/L 0,9181 0,9257 0,9194 0,9915 volumique à 20°C Viscosité I5O 3104 Mm2/s 32,74 27,23 32,85 225,44 cinématique à 40 °C 3. Protocole de traitement du bois Le procédé est reproduit pour chaque huile testée. Il est effectué sous un vide léger (700 mbar) dans un réacteur double enveloppe de 10 litres. Après imprégnation, la matière grasse est soutirée, puis les tasseaux sont égouttés sous vide à chaud dans le réacteur. Le procédé comprend la mise en oeuvre des étapes suivantes : - préparation du réacteur - placer l'huile dans une étuve à 120°C, - chauffer la double enveloppe du réacteur à 120°C, - traitement du bois - placer les tasseaux dans le réacteur et dégazer sous vide léger (75Ombar) pendant 30 minutes, - au bout de 30 minutes, introduire l'huile préalablement chauffée à 120°C, - appliquer au système un vide de 750 mbar, - l'imprégnation dure 30 minutes, - Récupération du bois traité : -soutirer à chaud la matière grasse, - tirer sous 750 mbar pendant 1 heure, - au bout d'une heure, casser le vide et éteindre la chauffe, - retirer les tasseaux du réacteur. 4. Analyses réalisées Deux analyses sont réalisées sur le bois traité : la teneur en matière grasse extractible et l'absorption d'eau. Pour la teneur en matière grasse extractible, c'est-à-dire non retenue dans la bois : la matière grasse extractible des éprouvettes est extraite pendant 10 heures selon la norme V 03-908 juin 1988 (extraction à l'hexane). Le solvant est ensuite distillé. La matière grasse ainsi obtenue est pesée. La teneur en huile extractible de l'éprouvette est exprimée en pourcentage de matière sèche. Pour l'absorption en eau : les éprouvettes sont immergées dans l'eau pendant 24 heures. Elles sont ensuite essuyées et pesées. La quantité d'eau imprégnée est exprimée en pourcentage de masse sèche (bois sec). 5. Résultats obtenus Les résultats obtenus sont présentes dans le tableau suivant : Matière grasse Matière grasse retenue Eau absorbée vs bois Matière grasse après retrait de la MG totale imprégnée non traité utilisée (% masse sèche) extractible 70 (masse sèche) o (/O MG imprégnée) 4,3 10,2 -12,3 Huile de soja 3,0 -28,7 Huile de soja 2,70 6,1 -26,6 époxydée 3,7 -38,0 Huile de lin 3,20 26,1 -20,4 4,5 -19,0 Huile de tournesol 3,1 10,2 0,0 classique 2 9 - -12,7 En grisé : essais réalisés sans retrait de la matière grasse extractible On constate que le procédé selon l'invention dans les conditions des présents essais, permet d'imprégner le bois avec des pourcentages de matière grasse 5 compris entre 3 et 5% en poids de bois sec. En fonction de l'huile testée, le pourcentage de matière grasse retenue est compris en 6 et 26%, ce pourcentage correspondant à une forte interaction avec la matrice ligno-cellulosiques. Avantageusement les huiles de soja classique et époxydée, de lin et de tournesol, 10 appliquées selon la présente invention, permettent d'abaisser le pourcentage de reprise en eau du bois de -127. à -387o. Enfin, on constate que le meilleur résultat est observé avec l'huile de soja époxydée, qui permet d'atteindre un taux d'hydrofugation de 40% environ. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement du bois par imprégnation du bois sous vide à chaud, en présence d'au moins une huile d'origine naturelle et/ou d'au moins un dérivé d'huile d'origine naturelle. 2. Procédé de traitement du bois selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'huile est issue de la biomasse renouvelable terrestre et marine. 3. Procédé de traitement du bois selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'huile est une huile végétale. 4. Procédé de traitement du bois selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'huile est une huile végétale époxydée. 5. Procédé de traitement du bois selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'huile est choisie parmi une huile de soja, de colza, de tournesol, de mais, de coton, d'arachide, de lin ou de cameline. 6. Procédé de traitement du bois selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'huile est choisie parmi l'huile de tall-oil (tallôl) ou les huiles de micro 15 et/ou de macro-algues. 7. Procédé de traitement du bois selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'huile est issue d'organismes vivants d'origine animale ou de microorganismes. 8. Procédé de traitement du bois selon la revendication 7, caractérisé en 20 ce que l'huile est choisie parmi les huiles de poisson ou l'huile de suif. 9. Procédé de traitement du bois selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'huile est une huile obtenue suite à l'action de micro-organismes sur des matières premières et composés naturels par des procédés de biofermentation et/ou de biosynthèse. 10. Procédé de traitement du bois selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'huile présente un répartition en acides gras compris entre 12 et 22 atomes de carbone. 11. Procédé de traitement du bois selon l'une quelconque des 5 précédentes revendications, caractérisé en ce que l'huile est une huile raffinée ou semi raffinée. 12. Procédé de traitement du bois selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 10 - séchage du bois, - dégazage du bois sous vide, - immersion totale du bois dans une huile d'origine naturelle et/ou un dérivé d'huile d'origine naturelle, préchauffée, - maintien sous vide pendant une durée comprise entre 15 et 240 15 minutes, - soutirage à chaud de l'huile et/ou du dérivé, puis tirage sous vide pendant une durée comprise entre 15 et 240 minutes, - cassage du vide et refroidissement. 13. Procédé de traitement du bois selon la revendication 12, caractérisé 20 en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - séchage du bois à une température comprise entre 90 et 110°C, - dégazage du bois sous un vide compris entre 700 et 750 mbar, - immersion totale du bois dans une huile d'origine naturelle et/ou un dérivé, préchauffée à température comprise entre 100 et 140°C, 25 - maintien sous un vide compris entre 700 et 750mbar pendant une durée comprise 20 et 40 minutes,- soutirage à chaud de l'huile et/ou du dérivé puis tirage sous un vide compris entre 700 et 750 mbar pendant une durée comprise entre 20 et 70 minutes, - cassage du vide et refroidissement.