Brevet FR2997890A1 — publié le 20140516

La présente invention concerne un procédé de traitement de pièces de bois par autoclave, et une installation incluant un autoclave, de mise en oeuvre de ce procédé. Le traitement de pièces de bois par autoclave permet de conférer à ces pièces une durabilité accrue afin de leur permettre de résister à différentes contraintes telles que l'exposition aux intempéries, le contact avec le sol, etc. Un tel traitement se réalise classiquement au moyen d'un autoclave, c'est-à- dire d'une enceinte hermétique résistante au vide et à la pression. Il consiste à: - retirer l'air présent dans la structure des pièces de bois en les exposant à un vide prolongé ; - introduire sous pression un produit liquide de préservation à l'intérieur de la structure des pièces de bois ; - si nécessaire, récupérer le surplus de produit liquide soit par un égouttage incliné des pièces de bois soit par une phase de vide finale. Les trois phases du procédé peuvent varier en durée et en niveau de pression ou de dépression selon les conditions de mise en oeuvre (qualité du bois traité, classe de protection recherchée, etc.). Le cycle le plus courant ainsi réalisé est nommé cycle de Béthell, durant lequel les pièces de bois sont soumises à une pression requise, puis, dés lors que cette pression a été atteinte, sont soumises à une pression constante durant une période de temps suffisante pour l'imprégnation des pièces de bois par ledit produit liquide. Il existe diverses variantes à ce procédé, utilisant une pression variable dans le but de permettre notamment le traitement de bois très humides. Au cours du procédé d'imprégnation sous une telle pression variable, l'autoclave est rempli d'une solution d'imprégnation liquide, sans vide initial. Après une phase de pré-pression de 30 à 60 minutes, on réalise de fortes variations de pression. En peu de temps se succèdent coup sur coup des phases de vide et de pression : ce procédé dure au moins 10 heures et inclut environ 160 cycles. A côté de ce procédé sous pression variable classique, il existe des variantes, comme par exemple le procédé de Hambourg, au cours duquel les variations de pression se font entre une forte pression et la pression de l'atmosphère ; il n'y a pas de vide. Ces deux procédés connus ont pour défaut de nécessiter beaucoup de temps de mise en oeuvre, ce qui nuit à la productivité de l'installation. En effet, lors des phases d'abaissement de la pression à l'intérieur de l'autoclave, le bois "rend" une partie du produit liquide qu'il avait reçu lors de la phase de pression précédente : lorsque la pression baisse trop dans l'autoclave, la pression à l'intérieur du bois devient supérieure à celle du liquide contenu à l'intérieur des fibres ligneuses du bois. Un différentiel de pression suffisant étant atteint, la résistance au reflux du liquide à l'intérieur des fibres du bois (perte de charge) est vaincue et le produit liquide recule donc partiellement, se retirant du bois. Ces procédés entraînent donc le retrait d'une partie du liquide précédemment injecté dans le bois afin de pouvoir ensuite en réintroduire un volume un peu plus important. Par ailleurs, les installations existantes de mise en oeuvre de ces procédés incluent un système de pompe permettant un "gavage" de l'enceinte de l'autoclave en poussant en permanence du produit liquide à l'intérieur de cette enceinte. La régulation entre le débit effectif de la pompe et le débit d'absorption du produit par le bois est réalisée par un limiteur de pression refoulant le surplus de produit aspiré par la pompe vers le réservoir de produit. Cette technique a pour inconvénient de générer un fort laminage de ce produit liquide de traitement, pouvant durer plusieurs heures. Les différents inconvénients précités n'ont pas été solutionnés à ce jour, et l'objectif de la présente invention est précisément d'y remédier. Le procédé selon l'invention comprend les étapes connues suivantes : a placer les pièces de bois dans un autoclave ; b remplir l'autoclave d'un produit liquide incompressible de traitement des pièces de bois ; c mettre le produit liquide en pression dans l'autoclave jusqu'à au moins une valeur de pression déterminée ; d maintenir les pièces de bois exposées à ce produit liquide pendant une durée déterminée ; e relâcher la pression de ce produit liquide dans l'autoclave, et f retirer les pièces de bois de l'autoclave. Selon l'invention, le procédé comprend le fait d'opérer, au cours de l'étape d ci-dessus, une série de séquences de réinjection dudit produit, chaque séquence débutant lorsque la pression du produit liquide se relâche en dessous d'un seuil de pression déterminé et s'interrompant lorsque la pression du produit liquide est ramenée à ladite valeur de pression déterminée La présente invention consiste ainsi à réaliser un cycle de séquençage d'injection de liquide à pression variable d'amplitude donnée par l'équilibre naturel survenant à une période du cycle entre les forces internes et les forces externes au bois. Ceci dans le double but de permettre au bois d'alterner des périodes de contraintes sous pression et des périodes de relâchement tout en réduisant les longues phases de montées et de descente de pression nécessaire dans les procédés actuels de pression variable connus. L'inventeur a en effet pu constater qu'il était important, dans le cadre de la mise en oeuvre d'un tel procédé, de tenir compte du fait que le bois est doté d'une structure ligneuse constituée de canaux s'étirant dans le sens de la longueur de l'arbre. L'imprégnation en profondeur est donc essentiellement axiale, la pénétration radiale du produit étant tout à fait superficielle. Au cours de tests, il a pu être constaté que si, conformément à l'invention, on maintient la pression dans l'autoclave sans chercher à y ajouter constamment du produit liquide (donc au contraire d'un autoclave avec pompe de "gavage" permanent comme selon la technique antérieure), il se crée naturellement un "équilibre" à l'intérieur de la structure du bois, répondant à l'équation suivante : FA + FRR = FB + FRA dans laquelle : FA est la force générée par la pression à l'intérieur de l'autoclave ; FRR est la force de résistance au reflux du produit à l'extérieur des canaux du bois ; FB est la force générée par la pression à l'intérieur des canaux du bois non encore rempli de produit ; FRA est la force de résistance à l'afflux du produit à l'intérieur des canaux du bois. En résumé, la somme FA + FRR peut être considérée comme représentative des forces extérieures au bois alors que la somme FB + FRA peut être considérée comme représentative des forces intérieures au bois. Si la somme des forces extérieures au bois est supérieure à la somme des forces intérieures, le produit liquide de traitement pénètre à l'intérieur des canaux du bois ; si c'est l'inverse, le produit liquide se retire des canaux du bois. L'invention a été conçue à partir de cette constatation ; elle consiste à prévoir des périodes d'équilibre de ces forces afin que le bois reçoive du produit par séquence d'injection de volumes successifs, entrecoupées de périodes de repos des contraintes subies par le bois. Ces périodes d'équilibre sont assimilables à des temps de repos pour le bois en cours de traitement. Le bois connaît donc des "détentes" relatives qui sont estimées bénéfiques pour que le bois accepte ensuite plus facilement l'injection de volumes supplémentaires de produit de traitement. En procédant de la sorte, il a pu être constaté que le bois est plus "réceptif' au traitement et qu'il subit ainsi moins de contraintes et de déformations. Il est donc possible d'injecter plus efficacement et plus rapidement la quantité requise de produit de traitement à l'intérieur du bois tout en le déformant moins. Il est important de noter que, étant donné que le produit peut être injecté en quantités constantes et connues, il est alors très simple de connaître à tout moment : la somme des quantités de produit déjà injectées dans le bois ; la vitesse d'injection du produit dans le bois. Au début du cycle, l'injection est rapide puis, les forces internes au bois étant de plus en plus élevées, la vitesse d'injection se ralentit jusqu'à devenir nulle. Le bois est alors saturé et il n'est alors pas nécessaire de prolonger le cycle de traitement. La mise du produit liquide en pression au cours de l'étape c précitée, peut se faire selon une augmentation en une fois, jusqu'à une valeur de pression unique, sensiblement constante. Cette mise en pression peut aussi se faire par paliers, soit avec des augmentations constantes d'un palier à un palier consécutif, soit avec des baisses constantes de pression d'un palier à un palier consécutif, soit avec une alternance de paliers de pression plus élevés ou de paliers de pression moins élevée. Le procédé peut comprendre, avant l'étape b précitée, le fait d'exposer les pièces de bois à un vide pendant une durée déterminée, de manière à retirer l'air présent dans la structure de ces pièces, et à évacuer cet air au cours de l'étape b. Le procédé peut également comprendre, entre les étapes e et f précitées, l'étape consistant à réaliser un égouttage des pièces de bois, ou à exposer ces 30 pièces de bois à un vide pendant une durée déterminée, de manière à récupérer le surplus éventuel de produit liquide. Le procédé selon l'invention peut notamment être mis en oeuvre au moyen d'une installation incluant un autoclave, qui comprend : un autoclave, c'est-à-dire une enceinte résistante au vide et à la pression, 35 apte à recevoir les pièces de bois à traiter et apte à être fermée de façon hermétique ; - au moins un injecteur de type "seringue", c'est-à-dire comprenant un corps relié à l'autoclave par une conduite équipée de premiers moyens anti-retour, et un piston de compression du produit liquide placé dans ce corps ; - un actionneur de déplacement linéaire, tel que par exemple un vérin hydraulique, permettant de déplacer ledit piston par rapport audit corps ; - un réservoir de produit liquide, relié audit corps par une conduite équipée de deuxièmes moyens anti-retour. Cette installation présente le double avantage d'une grande simplicité 10 technique et d'une absence totale de laminage du produit de traitement. L'actionneur de déplacement linéaire entraîne le piston à coulisser à l'intérieur du corps ; dans une direction, le mouvement de ce piston réalise une aspiration d'un volume (facilement calculable et constant à chaque cycle) de produit contenu dans le réservoir, et, dans la direction opposée, ce mouvement réalise une injection 15 du produit liquide à l'intérieur de l'autoclave et donc des pièces de bois contenues à l'intérieur de celui-ci, ce liquide étant incompressible. Lors de la phase d'aspiration du produit, lesdits premiers moyens anti-retour empêchent l'aspiration du produit contenu dans l'autoclave ; lors du refoulement du produit, lesdits deuxièmes moyens anti-retour empêchent que le produit ne retourne vers le 20 réservoir. La pression d'injection du produit est facilement connue par le rapport entre la section de la seringue et l'effort appliqué par l'actionneur linéaire. Avec une telle installation, on constate que le produit de traitement n'est absolument jamais laminé. L'actionneur linéaire applique un effort constant et sa 25 vitesse de déplacement sera donc la conséquence de la vitesse d'injection du produit de traitement dans le bois. Le bois ayant une capacité d'absorption naturelle pouvant varier de par différents facteurs (dont l'avancement du cycle), il est ainsi réalisé de manière simple et fiable une régulation automatique du débit d'absorption. 30 La section de la chambre d'injection de l'injecteur étant constante, il suffit de connaître la vitesse de déplacement de l'actionneur linéaire pour en déduire le débit d'absorption instantané du produit de traitement par le bois. Le produit liquide de traitement est issu d'une chimie complexe et coûteuse, et le laminage moindre généré par l'installation selon l'invention permet de réduire 35 les contraintes subies par ce produit et donc rend possible une évolution des formulations en vue d'une réduction des coûts et des risques environnementaux ainsi que d'une amélioration de la qualité des traitements appliqués au bois. De préférence, l'installation comprend : - deux injecteurs de type "seringue", actionnés en opposition de phases injection/aspiration d'un injecteur à l'autre, au moyen d'un même actionneur de déplacement linéaire, et - pour l'un de ces injecteurs, une conduite de retour du produit liquide dans le réservoir d'alimentation de cet injecteur, reliée à la conduite allant de ce réservoir au corps de l'injecteur, en aval desdits deuxièmes moyens anti- retour, cette conduite étant équipée d'une vanne d'arrêt. Une telle installation permet de choisir aisément de mettre en oeuvre soit le procédé conforme à la présente invention (ladite vanne étant alors ouverte et permettant le retour libre du produit pompé par l'injecteur concerné dans le réservoir correspondant), ou un cycle connu dit "de Béthell" (ladite vanne étant alors fermée). Cette polyvalence de l'installation permet d'adapter cette dernière aux innombrables combinaisons de qualité de bois et de besoin de traitement pouvant se présenter. L'invention sera bien comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée de l'installation concernée. La figure 1 est une vue schématique de cette installation ; la figure 2 est une courbe Pression/Temps du procédé apte à être mis en oeuvre au moyen de cette installation ; les figures 3 et 4 sont des vues explicative de conditions d'imprégnation des pièces de bois traitées au moyen de ladite installation, avec ledit procédé ; et les figures 5 à 7 sont des courbes similaires à celle de la figure 2, montrant des mises en oeuvre alternatives du procédé apte à être mis en oeuvre au moyen de ladite installation, dans lesquelles une mise en pression d'un produit liquide est réalisée par paliers. La figure 1 représente, de manière très schématique et simplifiée, une installation 1 de mise en oeuvre d'un procédé de traitement de pièces de bois, comprenant les éléments suivants : - un autoclave 9, c'est-à-dire une enceinte résistante au vide et à la pression, apte à recevoir les pièces de bois à traiter et comprenant une porte (non détaillée permettant de fermer cette enceinte de façon hermétique et d'ouvrir cette enceinte pour l'introduction et les retrait des pièces de bois ; - deux injecteurs 2, 3 de type "seringue", c'est-à-dire comprenant un corps 2 relié à l'autoclave 9 par une conduite équipée d'une première vanne anti- retour 8, et un piston 3 de compression du liquide placé dans ce corps 2; les deux injecteurs 2, 3 sont disposés coaxialement d'un par rapport à l'autre ; - un vérin hydraulique double effet 4, à double tige 4a, chaque tige 4a étant reliée à un piston 3; - deux réservoirs 5 contenant un produit liquide 16 incompressible destiné à imprégner les pièces de bois, chaque réservoir 5 étant relié au 2 corps d'un injecteur correspondant par une conduite équipée d'un deuxième clapet antiretour 6; - pour l'injecteur 2, 3 représenté sur la droite de la figure, une conduite 15 de retour du produit dans le réservoir 5 d'alimentation de cet injecteur, reliée à la conduite allant de ce réservoir 5 au corps 2 de l'injecteur, en aval dudit deuxième clapet anti-retour 6, cette conduite 15 étant équipée d'une vanne d'arrêt 7; - un distributeur hydraulique 10 d'inversion du sens d'alimentation du vérin 4; - un manomètre de pression 11 ; - une source hydraulique 12 telle qu'une pompe ; - une valve 13 de régulation et pilotage de la pression ; - une valve de régulation et pilotage de débit 14. La référence P1 désigne la surface du piston 3 et la référence P2 la surface du piston du vérin 4. hydraulique Les deux injecteurs 2, 3 sont actionnés en opposition de phases injection/aspiration d'un injecteur à l'autre, au moyen du vérin 4. L'installation 1 permet de mettre en oeuvre un procédé de traitement de pièces de bois placées dans l'autoclave 9, comprenant les étapes suivantes, cf. figure 2: - exposer les pièces de bois à un vide pendant une durée déterminée, de manière à retirer l'air présent dans la structure de ces pièces, cf. phase A sur la figure 2 ; - remplir l'autoclave 9 de produit liquide 16 en évacuant cet air ; - durant une phase B, augmenter la pression de ce produit liquide 16 dans l'autoclave 9 jusqu'à une valeur pression P déterminée et maintenir les pièces de bois exposées à ce liquide 16 pendant une durée déterminée, en opérant une série de séquences S de réinjection dudit produit liquide, chaque séquence S débutant lorsque la pression du produit liquide se relâche en dessous d'un seuil de pression déterminé et s'interrompant lorsque la pression du produit liquide est ramenée à ladite valeur de pression déterminée (P), et enfin relâcher la pression du liquide 16 dans l'autoclave 9; - exposer les pièces de bois à un vide pendant une durée déterminée, cf. phase C sur la figure 2, de manière à récupérer le surplus éventuel de produit liquide 16, et - retirer les pièces de bois de l'autoclave 9. Ledit seuil de pression est, dans l'exemple représenté sur la figure 2, d'environ 7,5% inférieur à la valeur de pression P. La figure 3 montre de manière schématique la structure d'une pièce de bois 20 placée dans le produit 16. Des zones 20a des canaux du bois sont en 15 cours d'imprégnation mais il reste des zones 20b, au coeur des canaux, restant à imprégner. La figure 4 montre de manière schématique un "équilibre" qui se crée à l'intérieur de la structure du bois, répondant à l'équation suivante : FA + FRR = FB + FRA 20 dans laquelle : FA est la force générée par la pression à l'intérieur de l'autoclave 9; FRR est la force de résistance au reflux du produit à l'extérieur des canaux du bois ; FB est la force générée par la pression à l'intérieur des canaux du bois non 25 encore rempli de produit ; FRA est la force de résistance à l'afflux du produit à l'intérieur des canaux du bois. En résumé, la somme FA + FRR peut être considérée comme représentative des forces extérieures au bois alors que la somme FB + FRA peut être considérée 30 comme représentative des forces intérieures au bois. Si la somme des forces extérieures au bois est supérieure à la somme des forces intérieures, le produit de traitement pénètre à l'intérieur des canaux du bois ; si c'est l'inverse, le produit se retire des canaux du bois. L'invention a été conçue à partir de cette constatation ; elle consiste à prévoir 35 des périodes d'équilibre de ces forces afin que le bois reçoive du produit 16 par séquence d'injection de volumes successifs, entrecoupées de périodes de repos des contraintes subies par le bois. Ces périodes d'équilibre sont assimilables à des temps de repos pour le bois en cours de traitement. Le bois connaît donc des "détentes" relatives qui sont estimées bénéfiques pour que le bois accepte ensuite plus facilement l'injection de volumes supplémentaires de produit de traitement. En procédant de la sorte, il a pu être constaté que le bois est plus "réceptif' au traitement et qu'il subit ainsi moins de contraintes et de déformations. Il est donc possible d'injecter plus efficacement et plus rapidement la quantité requise de produit de traitement à l'intérieur du bois tout en le déformant moins. Ainsi que cela apparaît de ce qui précède, l'invention fournit un procédé de traitement de pièces de bois par autoclave, et une installation incluant un autoclave, de mise en oeuvre de ce procédé, présentant les avantages déterminants suivants : - temps de mise en oeuvre réduit, ce qui est favorable à la productivité de l'installation ; - absence de perte d'une partie du produit liquide précédemment injecté dans le bois lors des phases d'abaissement de la pression à l'intérieur de l'autoclave ; - absence de laminage du produit liquide de traitement. Les figures 5 à 7 montrent que la mise du produit liquide en pression peut se faire non pas selon une augmentation en une fois, jusqu'à une valeur de pression unique, sensiblement constante, comme montré sur la figure 2, mais aussi se faire par paliers, soit avec des augmentations constantes d'un palier à un palier consécutif (figure 5), soit avec des baisses constantes de pression d'un palier à un palier consécutif (figure 6), soit avec une alternance de paliers de pression plus élevés ou de paliers de pression moins élevée (figure 7). L'invention a été décrite ci-dessus en référence à une forme de réalisation fournie à titre d'exemple. Il va de soi qu'elle n'est pas limitée à cette forme de réalisation et qu'elle s'étend à toutes les autres formes de réalisation couvertes par les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de pièces de bois (20) par autoclave, comprenant les étapes connues suivantes : a placer les pièces de bois dans un autoclave (9) ; b remplir l'autoclave (9) d'un produit liquide (16) incompressible de traitement des pièces de bois (20) ; c mettre le produit liquide (16) en pression dans l'autoclave (9) jusqu'à au moins une valeur de pression déterminée P ; d maintenir les pièces de bois (20) exposées à ce produit liquide (9) pendant une durée déterminée ; e relâcher la pression de ce produit liquide (16) dans l'autoclave (9), et f retirer les pièces de bois (20) de l'autoclave (9) ; caractérisé en ce qu'il comprend le fait d'opérer, au cours de l'étape d ci-dessus, une série de séquences (S) de réinjection dudit produit, chaque séquence débutant lorsque la pression du produit liquide se relâche en dessous d'un seuil de pression déterminé et s'interrompant lorsque la pression du produit liquide est ramenée à ladite valeur de pression déterminée (P). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise du produit liquide en pression au cours de l'étape c précitée, se fait selon une 20 augmentation en une fois, jusqu'à une valeur de pression unique, sensiblement constante. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise du produit liquide en pression au cours de l'étape c précitée, se fait par paliers. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mise du 25 produit liquide en pression au cours de l'étape c précitée, se fait avec des augmentations constantes d'un palier à un palier consécutif. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mise du produit liquide en pression au cours de l'étape c précitée, se fait avec des baisses constantes de pression d'un palier à un palier consécutif. 30 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mise du produit liquide en pression au cours de l'étape c précitée, se fait avec une alternance de paliers de pression plus élevés ou de paliers de pression moins élevée. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape b précitée, le fait d'exposer les pièces de bois (20) à un vide pendant une durée déterminée, de manière à retirer l'air présent dans la structure de ces pièces, et à évacuer cet air au cours de l'étape b. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend, entre les étapes e et f précitées, l'étape consistant à réaliser un égouttage des pièces de bois (20), ou à exposer ces pièces de bois (20) à un vide pendant une durée déterminée, de manière à récupérer le surplus éventuel de produit liquide (16). 9. Installation (1) de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un autoclave (9), c'est-à-dire une enceinte résistante au vide et à la pression, apte à recevoir les pièces de bois (20) à traiter et apte à être fermée de façon hermétique ; - au moins un injecteur (2, 3) de type "seringue", c'est-à-dire comprenant un corps (2) relié à l'autoclave (9) par une conduite équipée de premiers moyens (8) anti-retour, et un piston (3) de compression du produit liquide (16) placé dans ce corps (2) ; - un actionneur de déplacement linéaire, tel que par exemple un vérin hydraulique (4), permettant de déplacer ledit piston (3) par rapport audit corps (2) ; - un réservoir (5) de produit liquide (16), relié audit corps (2) par une conduite équipée de deuxièmes moyens (6) anti-retour. 10. Installation (1) selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend : - deux injecteurs (2, 3) de type "seringue", actionnés en opposition de phases injection/aspiration d'un injecteur à l'autre, au moyen d'un même actionneur de déplacement linéaire, et - pour l'un de ces injecteurs (2, 3), une conduite (15) de retour du produit liquide (16) dans le réservoir (5) d'alimentation de cet injecteur, reliée à la conduite allant de ce réservoir (5) au corps (2) de l'injecteur, en aval desdits deuxièmes moyens anti-retour (6), cette conduite (15) étant équipée d'une vanne d'arrêt (7).