Brevet FR3093024A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UNE PIÈCE À PARTIR DE MATIÈRE CELLULOSIQUE SOUS FORME PARTICULAIRE ET PIÈCE OBTENUE PAR UN TEL PROCÉDÉ [0001] La présente invention s'inscrit dans le domaine de la valorisation des résidus végétaux, en particulier des résidus de type cellulosique. [0002] Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce sous forme d'un bloc solide à partir de matière cellulosique sous forme particulaire. L'invention concerne également une pièce obtenue par un tel procédé de fabrication. [0003] L'épuisement programmé des ressources fossiles incite depuis plusieurs années les industriels à développer des solutions de remplacement mettant en oeuvre des ressources renouvelables, et ce dans tous les domaines de l'industrie. Le recyclage et la valorisation des déchets d'origine animale ou végétale revêtent à ce titre un intérêt croissant, tant du point de vue économique qu'environnemental. [0004] Il a ainsi été proposé par l'art antérieur de fabriquer des matériaux solides à partir des déchets d'origine végétale, en particulier par un procédé de moulage à chaud et à haute pression de ces déchets. [0005] Un exemple d'un tel procédé est décrit dans le document WO 2012/069736, pour la fabrication d'un matériau solide à partir d'une matière organique d'origine végétale contenant des polysaccharides ou des polypeptides. Ce procédé comprend le chauffage de la matière première sous compression. [0006] Les présents inventeurs se sont plus particulièrement intéressés aux matières premières naturelles de type cellulosiques, et aussi bien aux matières nonlignocellulosiques qu'aux matières lignocellulosiques, et notamment au bois, dont les propriétés, en particulier les propriétés mécaniques et les propriétés esthétiques, s'avèrent d'un grand intérêt. [0007] En particulier, le bois est un matériau naturel d'origine végétale, qui forme les troncs, les branches et les racines des plantes ligneuses. Les fibres du bois sont principalement composées dc cellulose, un polyoside de structure tridimensionnelle organisée, ainsi que dc lignine et d'hémicellulose. [0008] Une quantité importante de déchets à base de bois sont générés par les acteurs de la sylviculture et de l'industrie du bois. L'utilisation de ces déchets pour la fabrication dc pièces en matériau massif, destinées à des applications multiples et variées tirant profit des propriétés esthétiques et mécaniques avantageuses du bois, en permettrait une valo- 2 risation tout à fait intéressante, sur le plan économique comme environnemental. [0009] De la même façon, la revalorisation des déchets cellulosiques non-lignocellulosiques, tels que les résidus des fruits à coques, les résidus végétaux agricoles, les produits agricoles, etc., s'avère d'un grand intérêt. [0010] A l'origine de la présente invention, il a été découvert par les présents inventeurs qu'un procédé de traitement par compression à haute température d'un matière cellulosique sous forme particulaire, mis en oeuvre dans des conditions opératoires spécifiques, permet de former des pièces massives en une matière présentant un faible degré d'hygroscopie et présentant des propriétés physico-chimiques et mécaniques particulièrement bonnes, notamment une bonne cohésion, une structuration homogène, une bonne stabilité tant physique qu'esthétique. Cette matière conserve en outre l'odeur du matériau naturel initial. Ces résultats avantageux sont obtenus aussi bien pour les matières lignocellulosiques que pour les matières cellulosiques nonlignocellulosiques. [0011] On entend dans la présente description, par matière cellulosique, une matière naturelle contenant une quantité importante de cellulose. Selon l'invention, l'expression « matière cellulosique » englobe aussi bien les matières dans lesquelles la cellulose est sensiblement le seul constituant polymère, dites matières « non-lignocellulosiques », que les matières lignocellulosiques, formées d'un mélange de cellulose, lignine et hémicellulosc, qui en sont les trois composants polymères principaux. [0012] La cellulose est un polymère organique, semi-cristallin, dont les macromolécules sont naturellement organisées selon des microfibres. La cellulose est plus particulièrement composée d'unités [3-D-glucopyranose en conformation chaise 4C1 liées par des liaisons i3-(1->4). La cellulose est la matière organique la plus abondante sur la Terre, et le principal constituant de la paroi des cellules végétales. [0013] Dans la nature la cellulose peut être trouvée seule ou sous forme de lignocellulose, c'est-à-dire comprise au sein d'une structure complexe constituée de cellulose, lignine et hémicellulose. Au sein de la biomasse lignocellulosique, ces trois macromolécules s'entremêlent et forment une structure tridimensionnelle complexe et très résistante, maintenue par des liaisons hydrogène et des liaisons covalentes. [0014] La présente invention vise à proposer un procédé de fabrication d'une pièce à partir de matière cellulosique sous forme particulaire qui permet d'obtenir une pièce, sous forme d'un bloc solide de matière, reproduisant les propriétés de la matière cellulosique initiale, et même améliorant certaines de ces propriétés. [0015] Un objectif supplémentaire de l'invention est que ce procédé soit simple et rapide à mettre en oeuvre. [0016] A cet effet, il est proposé selon la présente invention un procédé de fabrication d'une 3 pièce sous forme d'un bloc solide, à partir de matière cellulosique sous forme particulaire, qui comprend les phases suivantes, ces phases étant réalisées à sec : une phase de chauffage de la matière cellulosique sous forme particulairc, le cas échéant contenue dans un moule, sous compression à une pression supérieure ou égale à 5 MPa, à une température supérieure ou égale à 150 °C ; puis une phase de refroidissement du matériau ainsi obtenu, dit matériau modifié, la compression à une pression supérieure ou égale à 5 MPa étant maintenue pendant au moins une partie de la phase de refroidissement, au moins jusqu'à ce que ledit matériau modifié ait atteint une température inférieure à 100 C. Le procédé peut en outre comprendre, le cas échéant, le démoulage de la pièce solide ainsi obtenue. [0017] Dans toute la présente, les valeurs de température sont indiquées pour une mise en oeuvre du procédé selon l'invention à pression atmosphérique. L'invention englobe également les configurations dans lesquelles le procédé est mis en oeuvre sous pression réduite. Dans un tel cas, il entre dans les compétences de l'homme du métier de déterminer quelles valeurs de température appliquer, en fonction d'une pression donnée, pour mettre en oeuvre le procédé conformément à la présente invention. [0018] Pendant la phase de refroidissement, la compression à une pression supérieure ou égale à 5 MPa est de préférence maintenue jusqu'à ce que le matériau modifié ait atteint une température inférieure ou égale à 80 'C. Elle est préférentiellement maintenue pendant la totalité de la phase de refroidissement, et notamment jusqu'à ce que le matériau modifié ait atteint la température ambiante. [0019] La compression exercée selon l'invention sur la matière, alors même que cette dernière subit la phase de chauffage, permet de densifier la matière et d'augmenter le niveau de cohésion en son sein. [0020] En outre, le maintien de la compression pendant la phase de refroidissement, tel qu'il est préconisé par la présente invention, assure avantageusement que le matériau constituant la pièce qui est obtenue à l'issue de la mise en oeuvre du procédé présente une densité bien supérieure à celle de la matière initiale et des propriétés de résistance mécanique particulièrement bonnes. Ces résultats avantageux pourraient être en partie dus au fait que le maintien de la compression au cours de la phase de refroidissement empêche que l'eau éventuellement présente dans le matériau modifié, sous forme gazeuse à l'issue de la phase de chauffage, ne s'en échappe pendant le refroidissement, laissant par là-même des porosités au sein du matériau, et ce faisant ne déforme la pièce. [0021] Dans des modes de mise en oeuvre avantageux de l'invention, la phase de chauffage est réalisée à une température inférieure à la température de dégradation de la matière cellulosique. Une telle caractéristique assure avantageusement des propriétés mécaniques optimales pour la pièce formée. [0022] Tl entre dans les compétences de l'homme du métier de savoir déterminer, pour chaque matière cellulosique donnée, cette température de dégradation. A cet effet, l'homme du métier pourra notamment réaliser une analyse thermique, notamment par analyse thermique différentielle (ATD) d'un échantillon de cette matière cellulosique, de manière classique en elle-même. Une telle technique peut mettre en oeuvre une rampe de montée en température de 10°C/min, sur une plage de température allant jusqu'à 1000 °C, sous atmosphère oxydante, par exemple dans l'air, ou sous atmosphère inerte, par exemple d'hélium. A titre d'exemple, cette analyse peut être réalisée sur 20 mg de matière dans un creuset en oxyde d'aluminium de 1001.IL de capacité. [0023] A pression atmosphérique, pour la grande majorité des matières cellulosiques et leurs différents taux d'humidité possibles, la température de dégradation de la cellulose! lignocellulose débute à environ 300 'C. [0024] Ainsi, dans des modes de mise en oeuvre préférés de l'invention, la phase de chauffage est réalisée à une température inférieure à 300 'C. [0025] Dans des modes de mise en oeuvre particulièrement préférés de l'invention, la phase de chauffage est réalisée à une température supérieure ou égale à la température de transition vitreuse de la matière cellulosique, plus précisément du polymère de type cellulosique (incluant les polymères lignocellulosiques) qui entre dans sa constitution. [0026] Au-dessus de cette température de transition vitreuse, il se produit un changement dans la structure tridimensionnelle du polymère cellulosique / lignocellulosique, par passage d'un état vitreux à un état amorphe. [0027] Cette modification de la structure secondaire du polymère, réalisée sous compression selon la présente invention, se traduit avantageusement, à l'échelle macroscopique, par une densification de la matière. [0028] La température de transition vitreuse du polymère cellulosique contenu dans la matière cellulosique à laquelle s'applique le procédé selon l'invention dépend notamment du degré d'humidité de cette matière, ainsi, bien sûr, que de la pression dans le dispositif utilisé (pression atmosphérique ou pression réduite). [0029] Il entre dans les compétences de l'homme du métier de déterminer, pour un échantillon de matière cellulosique sous forme particulaire donné, quelle est la température de transition vitreuse du polymère cellulosique qui entre dans sa constitution, dans les conditions de pression appliquées clans le dispositif mis en oeuvre. Comme exposé ci-avant, cette température dépend notamment du taux d'humidité du matériau. A cet effet, l'homme du métier pourra notamment procéder à une analyse du matériau par une technique connue en elle-même pour la mesure de ce paramètre, par exemple par la technique de calorimétrie différentielle à balayage (DSC), selon un mode opératoire classique, utilisant de préférence une capsule de type moyenne pression. Connaissant le taux d'humidité du matériau sur lequel il souhaite mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et la pression à laquelle ce procédé sera mis en oeuvre, l'homme du métier pourra autrement se référer, pour connaitrc la température de dénaturation de la cellulose, à un abaque préétabli, notamment par analyses par DSC d'échantillons de cc matériau présentant différents taux d'humidité. [0030] A titre d'exemple, pour la méthode de DSC il peut être mis en oeuvre une rampe de chauffe de 20 °C/min. La température de transition vitreuse est de préférence obtenue en réalisant la moyenne entre la température de début de l'évènement thermique observé lors du chauffage (température couramment dite «onset ») et la température au milieu de cet évènement thermique (température couramment dite «midpoint »), qui peut être déterminée par la méthode des tangentes, bien connue de l'homme du métier. [0031] Le chauffage de la matière cellulosique sous forme de particules à une température supérieure à la température de transition vitreuse du polymère cellulosique induit ainsi une réorganisation moléculaire au sein de la matière, qui a pour effet de densifier cette matière de manière particulièrement importante, bien plus que lorsque le chauffage est réalisé à une température inférieure à la température de température de transition vitreuse de cette matière, comme proposé notamment par le document WO 2012/069736. [0032] De manière générale, pour les matières cellulosiques non-lignocellulosiques, la tem- pérature de transition vitreuse du polymère cellulosique qui en est le principal constituant se situe dans une plage de valeurs entre 150 et 200 °C. Ainsi, dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, lorsque la matière cellulosique est du type non-lignocellulosique, la phase de chauffage du procédé est réalisée à une température comprise entre 150 °C et 210 °C. [0033] De manière générale encore, pour les matières lignocellulosiques, telles que le bois, la température de transition vitreuse du polymère lignocellulosique qui en est le principal constituant se situe dans une plage de valeurs entre 170 et 220 °C. Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, lorsque la matière cellulosique est du type lignocellulosique, la phase de chauffage du procédé est de préférence réalisée à une température supérieure ou égale à 190 °C, de préférence comprise entre 190 °C et 230 °C. [0034] Lorsque la phase de chauffage du procédé selon l'invention est réalisée à une tem- pérature supérieure ou égale à la température de transition vitreuse du polymère cellulosique qui y est présent, au cours de la phase de refroidissement le matériau modifié passe, de manière classique en elle-même, d'un état amorphe à l'état vitreux, non déformable. Le démoulage de la pièce fabriquée par le procédé selon l'invention est alors avantageusement facile. [0035] La phase de refroidissement peut être réalisée de toute manière classique en elle- 6 même, notamment par dissipation de chaleur à l'air ambiant. [0036] Préférentiellement, la phase de refroidissement est réalisée le plus rapidement possible, en fonction de ce que permet l'appareillage utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0037] Le procédé selon la présente invention est réalisé à sec. Il ne met avantageusement en oeuvre aucun solvant. On entend par là que le matériau est soumis aux phases du procédé selon l'invention à l'état solide, et non en solution ou suspension dans un liquide. Selon l'invention le matériau peut cependant présenter un taux d'humidité très important, voire être fortement imprégné d'eau. [0038] On obtient à l'issue du procédé selon l'invention une pièce formée d'un bloc de matériau solide présentant l'aspect esthétique, notamment les couleurs, ainsi que l'odeur, de la matière cellulosique de départ. Le bloc obtenu est avantageusement lisse, compact et densifié, et il présente une bonne cohésion et une bonne solidité. Sa structuration est homogène, et il est physiquement et esthétiquement stable. Ce matériau présente en outre une hygroscopie plus faible, et une densité plus élevée, que celles de la matière cellulosique de départ. La densification réalisée par mise en oeuvre du procédé selon l'invention n'est associée à aucune perte de masse significative, et elle confère à la pièce obtenue des propriétés mécaniques tout à fait avantageuses, notamment une bonne résistance mécanique et une faible déformabilité, ainsi qu'une meilleure tenue à l'humidité que la matière cellulosique initiale. La pièce obtenue présente en outre un module de flexion et un module de traction similaires, voire meilleurs, à ceux de la matière cellulosique initiale. [0039] La pièce obtenue par le procédé selon l'invention est en particulier bien plus dense que les pièces obtenues par des procédés similaires, mais dans lesquels la compression n'est pas maintenue pendant la phase de chauffage. [0040] Le matériau constituant cette pièce présente un degré de déformabilité qui peut avan- tageusement être contrôlé, par un choix adéquat des paramètres opératoires du procédé et du taux d'humidité initial de la matière cellulosique naturelle. En particulier, l'eau éventuellement présente dans la matière cellulosique naturelle initiale joue un rôle de plastifiant qui renforce la déformabilité du matériau obtenu. [0041] Le procédé selon l'invention, simple et rapide à mettre en oeuvre, permet avanta- geusement de maîtriser les propriétés du matériau final, notamment par ajout d'additifs adéquats à la matière cellulosique en amont de la phase de chauffage. [0042] Il permet également de maîtriser parfaitement la forme et les dimensions de la pièce formée, si bien qu'il est possible de fabriquer des pièces adaptées pour toutes les applications souhaitées. [0043] A cet effet, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre par compression de la matière cellulosique sous forme particulaire contenue dans un moule classique en lui- 7 même, pouvant être de tout type, et pouvant présenter toute forme et toutes dimensions souhaitées. La phase de chauffage, puis la phase de refroidissement, au moins sous compression, sont alors réalisées sur la matière contenue dans ce moule. Un tel moule peut par exemple être formé en acier, en graphite, en carbure de tungstène ou en silicone. [0044] Autrement, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape préalable de préformage à froid de la matière cellulosique sous forme particulairc, pour former une préforme solide qui est ensuite soumise, pas nécessairement dans un moule, à la phase de chauffage, puis à la phase de refroidissement, sous compression, du procédé selon l' invention. [0045] La matière cellulosique sous forme particulairc sur lequel le procédé selon l'invention est mis en oeuvre peut être de tout type et provenir de toutes origines. [0046] La matière cellulosique peut être une matière sensiblement dépourvue de lignine, c'est-à-dire une matière non-lignocellulosique. On entend par là que cette matière cellulosique ne contient pas de lignine, ou seulement en très petite quantité, inférieure à 5 % en masse, de préférence inférieure à 3 % en masse. À cet égard, la matière cellulosique peut notamment être choisie parmi les résidus des fruits à coques, les tourteaux ou le marc de café, le cacao, les tourteaux de tournesol ou de colza, les drèches de vanille, les pétales de fleurs, les résidus végétaux agricoles, par exemple issus du chanvre, du riz, du lin, du coton, etc., les produits agricoles, tels que les graines, les feuilles de plantes, etc., et de manière plus générale être issue de tous les produits végétaux. [0047] La matière cellulosique peut autrement être une matière lignocellulosique, telle que la paille, les racines ou le bois. [0048] A cet égard, elle peut consister en tout type de bois, issu de toute espèce, et être de toute essence. Il s'agit notamment de déchets de l'industrie du bois ou de l'industrie papetière, ou encore de la sylviculture, par exemple de déchets de l'exploitation forestière. [0049] La matière cellulosique initiale peut avoir subi toute transformation préalablement à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0050] La matière cellulosique peut se présenter sous toute forme particulaire, notamment de broyat plus ou moins fin, copeaux ou sciure dans le cas du bois. Préférentiellement, la matière cellulosique à laquelle est appliqué le procédé selon l'invention se présente sous forme de particules de taille comprise entre 20 [un et 2 mm notamment comprise entre 20 et 500 [lm, ou encore entre 50 et 500 [tin. La taille des particules s'exprime ici en terme de plus grande dimension des particules. Cette taille est mesurée par tamisage, notamment en voie sèche, pour les grandes valeurs, et granulométrie laser pour les plus petites valeurs. 8 [0051] Préférentiellement, les particules de matière cellulosique présentent une bonne ho- mogénéité de taille. [0052] Ces particules présentent en outre de préférence une bonne homogénéité de forme, dont il est notamment possible de s'assurer par observation au microscope électronique. [0053] Le procédé selon l'invention est également applicable aux particules de matière cel- lulosique dont la taille est supérieure à 2 mm, et même dont la longueur est d'un ou plusieurs centimètres. [0054] Le procédé selon l'invention peut en outre répondre à l'une ou plusieurs des caracté- ristiques décrites ci-après, mises en oeuvre isolément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. [0055] Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, la phase de chauffage de la matière cellulosique à une température supérieure ou égale à 150 °C, de préférence à une température supérieure ou égale à 190°C pour les matières lignocellulosiques, et préférentiellement, pour toutes les matières, à une température supérieure ou égale à la température de transition vitreuse du polymère cellulosique qui entre dans sa constitution, est mise en oeuvre pendant une durée comprise entre 1 et 30 minutes. [0056] La mise en oeuvre de la phase de chauffage peut être précédée d'une étape préalable de pré-compression à froid de la matière cellulosique sous forme particulairc, notamment lorsque la densité de cette matière initiale est faible. [0057] Dans des variantes de l'invention, la phase de chauffage de la matière cellulosique est réalisée par la technique de thennomoulage à haute pression, et la compression est de préférence appliquée à une pression supérieure ou égale à 80 MPa, préférentiellement supérieure ou égale à 130 MPa pour ce qui concerne les matières lignocellulosiques, pendant la phase de chauffage, et de préférence à une pression supérieure ou égale à 50 MPa, notamment comprise entre 50 et 100 MPa, pendant la phase de refroidissement. [0058] Le thermomoulage à haute pression, également nommé pressage à chaud, peut être mis en oeuvre dans tout appareillage classique en lui-même. [0059] Dans d'autres variantes de l'invention, la phase de chauffage de la matière cel- lulosique est réalisée par frittage flash. La phase de refroidissement est de préférence réalisée dans le même dispositif de frittage flash, sans aucune manipulation intercalaire du matériau modifié qui y est contenu. La compression est alors de préférence appliquée à une pression supérieure ou égale à 20 MPa, préférentiellement comprise entre 20 et 50 MPa, pendant la phase de chauffage comme pendant la phase de refroidissement. [0060] La technique de frittage flash ((lite SPS, pour l'anglais «Spark Plasma Sintering ») est bien connue de l'homme du métier. Elle consiste à faire passer un courant 9 électrique pulsé à travers une matrice en matériau électriquement conducteur, contenant le matériau particulairc compacté selon une direction uniaxialc. Ceci provoque le chauffage du matériau par effet Joule et conduction électrique et thermique. [0061] Dans le cadre du procédé selon l'invention, cette technique peut être mise en oeuvre dans un dispositif de frittage flash classique en lui-même, et selon des conditions opératoires également classiques en elles-mêmes. L'outillage utilisé peut par exemple consister en des matrices et pistons en graphite, mais tout autre matériau conducteur d'électricité, notamment l'acier, est également adapté. [0062] La mise en oeuvre conformément à l'invention de la technique de frittage flash permet d'obtenir un matériau final particulièrement dense, de structure très homogène et présentant des propriétés mécaniques particulièrement bonnes et une bonne usinabilité, et qui plus est de bel aspect esthétique. [0063] Dans des variantes encore différentes de l'invention, le chauffage de la matière cel- lulosique est réalisé par induction. [0064] La technique d'induction est elle aussi bien connue de l'homme du métier. Selon cette technique, un champ électrique est impulsé par un filament de cuivre dans le moule d'induction. Se crée alors un champ magnétique qui permet de créer localement un courant électrique. Ce courant électrique constitue une source de chauffage du moule en des points localisés. La chaleur se diffuse alors par conduction dans le moule. [0065] Dans un tel mode de mise en oeuvre de l'invention, préférentiellement, la com- pression est appliquée à une pression comprise entre 5 et 10 MPa, pour la phase de chauffage comme pour la phase de refroidissement. [0066] Le procédé selon l'invention met de préférence en oeuvre un dispositif muni d'un système qui injecte de l'eau dans le moule d'induction sous une forte pression, ce qui permet de diminuer rapidement la température du moule et donc du matériau contenu dans ce moule, tout en maintenant la compression. Un tel contrôle du refroidissement s'avère tout à fait avantageux, notamment en ce qu'il permet de refroidir le matériau modifié de manière très rapide. [0067] Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention utilisant la technique de chauffage par induction, le temps total de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comprenant la montée initiale en température, la phase de chauffage puis la phase de refroidissement, est ainsi de préférence compris entre 4 et 10 minutes. [0068] Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre à pression atmosphérique ou à pression réduite. [0069] Préférentiellement, les gaz se dégageant de la matière cellulosique lors de la phase de chauffage sont évacués en continu du dispositif utilisé. Ainsi, le procédé selon l'invention comprend de préférence, au cours de la phase de chauffage, et préféren- tiellement également au cours de la phase de refroidissement, une étape de dégazage en continu de l'enceinte contenant la matière cellulosique sur laquelle le procédé est mis en oeuvre. [0070] Préalablement à l'étape de chauffage, le procédé selon l'invention peut comprendre des étapes de nettoyage, triage et/ou dégraissage de la matière cellulosique, ainsi, le cas échéant, qu'une ou plusieurs étapes préalables de broyage de cette matière, de sorte à assurer qu'elle se présente sous une forme particulaire, et si nécessaire à la granulométrie souhaitée. [0071] Dans des modes de mise en oeuvre de l'invention, particulièrement adaptés aux matières lignocellulosiques, et notamment au bois, le procédé comprend une étape préalable de pré-broyage, notamment de sorte à obtenir des morceaux de taille, notamment de plus grande dimension, comprise entre 500 jun et 3 cm, puis une étape de cryomicronisation, pour former une poudre dont la taille des grains, mesurée par exemple par analyse granulométrique par voie sèche, est comprise entre 60 et 400 [m. [0072] Durant l'étape de refroidissement, il peut être appliqué une compression du matériau modifié à la même pression que durant l'étape de chauffage, ou à une pression différente, qui peut aussi bien être inférieure que supérieure. Une compression à une pression supérieure à la pression appliquée durant la phase de chauffage est notamment particulièrement avantageuse pour le traitement des matières cellulosiques nonlignocellulosiques. [0073] Comme exposé ci-avant, un maintien de la compression du matériau modifié pendant l'étape de refroidissement, et particulièrement dans les plages de valeurs définies ci-dessus, permet avantageusement de limiter le degré de porosité dans le matériau final obtenu, et, par voie de conséquence, la quantité d'eau contenue dans ce matériau. Il en résulte des propriétés de solidité mécanique et structurelle particulièrement bonnes pour le matériau obtenu à l'issue de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0074] Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, la phase de chauffage de la matière cellulosique est mise en oeuvre à une température et pendant une durée suffisantes pour assurer que l'intégralité de la matière cellulosique soumise au chauffage ait atteint une température supérieure ou égale à la température de transition vitreuse du polymère cellulosique entrant dans sa constitution. Une durée de la phase de chauffage comprise entre 1 et 30 minutes, à une température supérieure ou égale à 190 °C, permet de l'assurer quelles que soient les dimensions de la pièce à former, et notamment son épaisseur, pour la grande majorité des matières cellulosiques, y compris lignocellulosiques, de taux d'humidité inférieur à 30 %. [0075] La matière cellulosique sous forme particulaire sur laquelle est mise en oeuvre le procédé selon l'invention présente de préférence un taux d'humidité compris entre 0 et 30 %. L'invention s'applique cependant également à des matières cellulosiques sous 11 forme particulairc de taux d'humidité supérieur, notamment aussi élevé que 65 %. [0076] On définit ici le taux d'humidité, de manière classique en elle-même, comme le pourcentage en masse d'eau contenue dans la matière, par rapport à la masse totale de la matière, dans des conditions de 60 % d'humidité relative de l'air et à 20°C environ. Ce taux d'humidité peut notamment être déterminé par comparaison du poids d'un échantillon de la matière avec le poids de cc même échantillon après qu'il ait été soumis à une étape de séchage à plus de 100 °C jusqu'à obtenir un poids de l'échantillon sensiblement constant, typiquement pendant 24 à 48 heures. [0077] Le cas échéant, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape préalable de séchage de la matière cellulosique, par exemple en étuve, pour obtenir le taux d'humidité souhaité. [0078] Préalablement à la mise en oeuvre de la phase de chauffage, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de mélange de la matière cellulosique sous forme particulairc avec un ou plusieurs additifs, choisis en fonction des propriétés souhaitées pour la pièce finale. Des exemples non limitatifs de tels additifs sont les agents plastifiants, les fibres de renfort, les colorants, etc. [0079] Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, la matière cellulosique n'est mélangée à aucun autre composant pour la mise en oeuvre du procédé selon l' invention. [0080] Dans d'autres modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, préalablement à la mise en oeuvre de la phase de chauffage, le procédé selon l'invention comprend une étape de mélange de la matière cellulosique sous forme particulaire avec un ou plusieurs additifs, ces additifs étant présents dans le mélange dans une quantité inférieure à 10 % en poids, de préférence inférieure à 5 % en poids, par rapport au poids total du mélange. [0081] Des additifs particulièrement préférés dans le cadre de l'invention sont les agents plastifiants, tels que le glycérol ou l'eau (l'eau étant mise en oeuvre, en tant qu'additif, pour augmenter le taux d'humidité du matériau naturel), et les substances colorantes, tels que les pigments, par exemple l'oxyde de fer. [0082] Selon un autre aspect, la présente invention concerne une pièce obtenue par un procédé de fabrication selon l'invention, répondant à l'une ou plusieurs des caractéristiques décrites ci-avant. [0083] Le matériau qui constitue cette pièce présente une plus faible hygroscopie, c'est-à-dire une plus faible tendance à absorber l'humidité de l'air, que celle de la matière cellulosique initiale. Ainsi, dans des conditions d'humidité relative de l'air et de température identiques, le taux d'humidité du matériau final obtenu par le procédé selon l'invention, est plus faible que le taux d'humidité de la matière cellulosique initiale. 12 [0084] Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, le matériau qui constitue cette pièce présente un taux d'humidité compris entre 0 et 75 %, dans des conditions de 60 % d'humidité relative de l'air et à une température de 20 'C. [0085] En outre, la densité du matériau constituant la pièce selon l'invention est supérieure à celle de la matière cellulosique initiale. [0086] La pièce selon l'invention peut avoir été obtenue par mise en oeuvre du procédé selon l'invention sur tout type de matière cellulosique, qu'elle soit non-lignocellulosique ou lignocellulosique, notamment sur tout type de bois, de toute essence et de toute provenance, y compris sur des mélanges de bois. Elle peut par exemple avoir été obtenue par mise en oeuvre du procédé selon l'invention sur du bois de genévrier, du bois d'acajou, du bois de chêne, du bois de hêtre, ou l'un quelconque de leurs mélanges, le cas échéant en mélange avec une ou plusieurs autres essences de bois. [0087] La pièce selon l'invention peut être utilisée dans de nombreuses applications, notamment pour la fabrication de stylographes, de lunettes, d'éléments de coutellerie, d'étuis de parfum, de petits accessoires de mode, d'accessoires de décoration, d'habillage de supports, d'emballages divers, etc. [0088] Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière des exemples de mise en oeuvre ci-après, fournis à simple titre illustratif et nullement limitatifs de l'invention, avec l'appui des figures 1 à 2, dans lesquelles : [0089] [fig.1] La figure 1 représente les spectres obtenus par spectroscopie infrarouge (mode réflexion totale atténuée) obtenus pour, respectivement, un échantillon de bois d'acajou sous forme particulaire et un matériau obtenu à l'issue de la mise en oeuvre d'un procédé par thermomoulage à haute pression conforme à l'invention à partir d'un tel échantillon. [0090] [fig.2] La figure 2 représente les spectres obtenus par spectroscopie infrarouge (mode réflexion totale atténuée) obtenus pour, respectivement, un échantillon de bois de genévrier sous forme particulaire et un matériau obtenu à l'issue de la mise en oeuvre d'un procédé par thermomoulage à haute pression conforme à l'invention à partir d'un tel échantillon. [0091] Exemples 1 à 3 - Theimomoulage du bois à haute pression [0092] Dans ces exemples, sont mis en oeuvre des procédés conformes à l'invention dans lesquels la phase de chauffage est réalisée par thermomoulage à haute pression (HPHT), le bois sous forme particulaire étant placé dans un moule de forme hexagonale de 5 cm de largeur, dont chaque côté présente une longueur de 2,9 cm. [0093] Le dispositif utilisé est une presse hydraulique 50 tonnes de la société Pinette Ernidecau Industries. 13 [0094] Les bois mis en oeuvre se présentent sous forme de broyats de granulométrie comprise entre 250 et 500 [mi. [0095] Exemple 1 - Bois d'acajou [0096] Le taux d'humidité de l'échantillon de poudre de bois d'acajou est égal à 17 %. [0097] La température de transition vitreuse de la lignocellulose dans cet échantillon est d'environ 180 'C. La niasse volumique de cette poudre est comprise entre 0,05 et 0,2 g/cm 3. [0098] 10g de poudre sont placés dans le moule, qui est chauffé à une température de 220 °C, supérieure à la température de transition vitreuse de la lignocellulose dans cet échantillon. La poudre est ensuite comprimée, à cette température, à une pression de 192 MPa, pendant 4 min. L'ensemble est ensuite refroidi à une température inférieure à 80 °C, toujours sous compression à une pression de 92 MPa. [0099] La pièce obtenue est ensuite démoulée. Elle se présente sous forme d'un bloc compact de 4 mm d'épaisseur, de surface lisse, de coloration et d'odeur similaires à celles de la poudre de bois initiale. Sa masse volumique est comprise entre 1,2 et 1,6 g/cm'. [0100] La poudre de bois d'acajou initiale et le matériau obtenu à l'issue du procédé sont analysés par spectroscopie infrarouge en mode ÀTR (réflexion totale atténuée). Les spectres obtenus sont montrés sur la figure 1. Pour la zone entre 1250 cm ' et 2000 cm ' , caractéristique de la lignine, il est à noter que les pics ne sont pas visibles pour le matériau final, car atténués en raison de la densité élevée de ce matériau. Ces pics sont tout de même présents, même si non visibles sur la figure. Les pics représentatifs de la cellulose, à 524 cm 899 cm ' et 1100 cm ' sont bien présents sur le spectre de la poudre initiale et sur le spectre du matériau final, ce qui atteste de l'absence de dégradation de la cellulose contenue dans la poudre d'acajou initiale lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On n'observe en outre pas de pic supplémentaire sur le spectre du matériau final. Cette analyse par spectroscopie infrarouge confirme ainsi qu'il ne s'est pas produit de dégradation du polymère lignocellulosique du bois d'acajou lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0101] Exemple 2- Bois de genévrier [0102] Le taux d'humidité de l'échantillon de bois de genévrier est égal à 7 %. [0103] La masse volumique de cette poudre est comprise entre 0,05 et 0,2 g/cm". [0104] 10 g de poudre sont placés dans le moule, qui est chauffé à une température de 210 °C, supérieure à la température de transition vitreuse de la lignocellulose contenue dans l'échantillon. La poudre est ensuite comprimée, à cette température, à une pression de 192 MPa, pendant 4 min L'ensemble est ensuite refroidi, pendant 3 min, jusqu'à une température inférieure à 80 °C, toujours sous compression à une pression de 92 MPa. 14 [0105] La pièce obtenue est ensuite démoulée. Elle se présente sous forme d'un bloc compact de 4 mm d'épaisseur, de surface lisse, d'aspect vitrifié, de coloration et d'odeur très proches de celles de la poudre de bois initiale. Sa masse volumique est comprise entre 1 et 1,4 g/cm,. [0106] La poudre de bois de genévrier initiale et le matériau obtenu à l'issue du procédé sont analysés par spectroscopie infrarouge en mode ATR (réflexion totale atténuée). Les spectres obtenus sont montrés sur la figure 2. Pour la zone entre 1250 cm-' et 2000 cm-, , les pics caractéristiques de la lignine sont atténués pour le matériau final, en raison de la densité élevée de cc matériau, mais sont bien toujours présents. Les pics représentatifs de la cellulose, à 524 cm-1, 899 cm-, et 1100 cm-1, sont présents sur le spectre de la poudre initiale et sur le spectre du matériau final, ce qui atteste de l'absence de dégradation de la cellulose contenue dans la poudre de genévrier initiale lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On n'observe en outre pas de pic supplémentaire sur le spectre du matériau final. Cette analyse par spectroscopie infrarouge confirme ainsi qu'il ne s'est pas produit de dégradation du polymère lignocellulosique du bois de genévrier lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0107] A titre comparatif, une expérience similaire a été réalisée sur le même broyat de bois de genévrier, mais sans exercer de compression du matériau au cours de la phase de refroidissement. Au cours du refroidissement, on a observé une expansion de la matière et une perte de densité. [0108] Exemple 3 - Mélange de bois de chêne et de bois de hêtre [0109] Le taux d'humidité de l'échantillon de bois est égal à 12 %. [0110] La masse volumique de cette poudre est comprise entre 0,05 et 0,2 g/cnf. [0111] 10 g de poudre sont placés dans le moule, qui est chauffé à une température de 210 °C, supérieure à la température de transition vitreuse de la lignocellulose contenue dans l'échantillon. La poudre est ensuite comprimée, à cette température, à une pression de 192 MPa, pendant 4 min L'ensemble est ensuite refroidi à une température inférieure à 80 °C, toujours sous compression à une pression de 92 MPa. [0112] La pièce obtenue est ensuite démoulée. Elle se présente sous forme d'un bloc compact de 4 min d'épaisseur, de surface lisse, d'aspect vitrifié, de coloration et d'odeur proches celles de la poudre de bois initiale. Sa masse volumique est comprise entre 1,1 et 1,5 g/cnf. [0113] Exemple 4- hittage Flash [0114] Un procédé selon l'invention, dans lequel la phase de chauffage est réalisée par frittage flash, est mis en oeuvre sur du bois de genévrier sous forme de poudre de granulométrie comprise entre 250 et 500 jtm. [0115] Le taux d'humidité de cette poudre est égal à 7 %. [0116] Sa masse volumique est comprise entre 0,05 et 0,2 gicm3. [0117] Le moule utilisé est un disque en graphite de diamètre 130 mm. [0118] L'outillage utilisé est un appareil HPD-125 (FCT Systeme Gmbh) comprenant des pistons en graphite. [0119] 150 g de poudre sont introduits dans le moule, qui est ensuite fermé par les deux pistons. L'ensemble est alors disposé dans l'enceinte du dispositif de frittage flash, qui est mise sous pression réduite, à 5-10 Pa. Le dispositif est alors programmé pour appliquer sur la matrice contenant la poudre une compression à une pression de 20 MPa. [0120] Simultanément, l'ensemble est chauffé par effet Joule par un courant électrique traversant les pistons et passant par les parois de la matrice en graphite. L'ensemble est porté à une température de 130 °C, qui dans ces conditions de pression est supérieure à la température de transition vitreuse de la lignocellulose contenue dans l'échantillon et inférieure à sa température de dégradation. [0121] Le contrôle de la température est réalisé grâce à un thermocouple inséré sur la paroi extérieure de la matrice. La température est maintenue à 130 °C pendant 10 min, à la suite de quoi le chauffage est coupé. La compression est maintenue à 20 MPa jusqu'à ce que la température à l'intérieur de la matrice atteigne une valeur de 60 'C. [0122] Le dispositif est alors ouvert, et la pièce est ôtée de la matrice. [0123] On obtient une pièce dense, colorée comme le bois de genévrier initial présentant la même odeur, et de plus faible hygroscopie. [0124] Exemple 5 - Chauffage par induction [0125] Un procédé selon l'invention, dans lequel la phase de chauffage est réalisée par la technique de chauffage par induction, est mis en oeuvre sur du bois de genévrier sous forme de poudre de granulométrie moyenne d'environ 250 [(m. [0126] Le taux d'humidité de cette poudre est égal à 7 %. [0127] La masse volumique de cette poudre est comprise entre 0,05 et 0,2 g/cnf. [0128] Le moule utilisé est une plaque de 428 mm de long et 273 min de large. [0129] L'outillage est une presse 100T équipée d'un système induction composé de 2 gé- nérateurs de la société Roctool. [0130] 200 g de poudre sont introduits dans le moule. [0131] La température est augmentée, en 1 min 30s, jusqu'à 190 °C, puis maintenue à 190 °C, la poudre étant comprimée à une pression de 9,2 MPa, pendant 1 min Le moule est ensuite refroidi jusqu'à une température de 40 °C, toujours sous la même compression, en 3 min 30 s [0132] Après démoulage, on obtient une pièce sous forme d'un bloc solide compact et dense, présentant une odeur et une coloration similaires à celles de la poudre initiale. Les propriétés mécaniques de la matière constituant cette pièce sont particulièrement bonnes. 16 [0133] Exemples 6 à 8 - Thermomoulage à haute pression de matières cellulosiques non- lignocellulosiques [0134] L'appareil mis en oeuvre pour ces exemples est le même que celui utilisé pour les exemples 1 à 3. [0135] Exemple 6- Tourteau de café [0136] Le taux d'humidité de l'échantillon est égal à 10,4 %, sa densité est égale à 0,6. [0137] 12 g de tourteau de café sont placés dans le moule, qui est chauffé à une température de 150 'C. La matière est ensuite comprimée, à cette température, à une pression de 81 MPa, pendant 2 min. L'ensemble est ensuite refroidi en 3 min jusqu'à la température ambiante, toujours sous compression niais à une pression de 92 MPa. [0138] La pièce obtenue est ensuite démoulée. Elle se présente sous forme d'un bloc compact de surface lisse, avec un aspect vitrifié, de coloration similaire à celle du tourteau initial. [0139] Exemple 7- Dl-èches de vanille [0140] Le taux d'humidité de l'échantillon est égal à 2,5 %, sa densité est égale à 0,8. [0141] 12 g de di-èches de vanille, sous forme de morceaux de taille comprise entre 200 jum et 1 cm, sont placés dans le moule, qui est chauffé à une température de 180 'C. La matière est ensuite comprimée, à cette température, à une pression de 81 MPa, pendant 4 min. L'ensemble est ensuite refroidi en 3 min jusqu'à la température ambiante, toujours sous compression mais à une pression de 92 MPa. [0142] La pièce obtenue est ensuite démoulée. Elle se présente sous forme d'un bloc compact de surface lisse. [0143] Exemple 8 - Marc de café [0144] Le taux d'humidité de l'échantillon est égal à 8 %, sa densité est égale à 0,7. [0145] 8 g de marc de café sont placés dans le moule, qui est chauffé à une température de 180 °C. La matière est ensuite comprimée, à cette température, à une pression de 81 MPa, pendant 4 min. L'ensemble est ensuite refroidi en 3 min jusqu'à la température ambiante, toujours sous compression mais à une pression de 92 MPa. [0146] La pièce obtenue est ensuite démoulée. Elle se présente sous forme d'un bloc compact de surface lisse, avec un aspect vitrifié, et une odeur de café. 17