CA2392159C - Procede et dispositif pour le traitement du bois ou des materiaux similaires - Google Patents

Abstract

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour le traitement thermique et l'imprégnation, essentiellement par immersion, du bois ou des matériaux ligneux similaires. Le procédé de traitement comporte une étape de chauffage permettant d'obtenir une vaporisation brutale de l'eau contenue dans la pièc e à traiter, suivie d'une étape de refroidissement rapide de la pièce par mise en contact avec un milieu liquide (6) contenant un (des ) agent(s) de préservation du bois. <IMG>

Description

Procédé et dispositif pour le traitement du bois ou des matériaux similaires ---------------La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour le traitement thermique et l'imprégnation, essentiellement par immersion, du bois ou des matériaux ligneux similaires.

11 existe de nombreux procédés de préservation du bois en vue d'améliorer sa résistance aux attaques par des agents biologiques tels que les termites ou autres insectes xylophages et les pourritures (cubiques, fibreuses ou molles). Ils se distinguent d'une part par l'agent ou la solution d'imprégnation utilisé(e), et d'autre part par le procédé permettant d'introduire et de fixer cet agent (ou la solution à imprégner) à l'intérieur des pièces ou structures de bois à traiter.

La demande de brevet EP-A-956 934 décrit un procédé
d'imprégnation de bois par un agent de préservation contre les termites et les champignons de type arylpyrazole, dans lequel on chauffe à 350 C le bois pour en enlever l'humidité et les huiles, en le plaçant dans un four sous atmosphère gazeuse inerte pendant 5 minutes ; le bois est ensuite refroidi jusqu'à 20 C et plongé dans une solution aqueuse contenant l'agent de préservation pendant une heure.

L'imprégnation du bois en produits de préservation dépend de la composition et de la structure de ce dernier. La capacité d'imprégnation est très variable d'une essence à l'autre ; le hêtre, l'érable et le charme s'imprègnent en totalité alors que le c ur d'autres essences est difficilement accessible et seul l'aubier peut être significativement imprégné en substances de préservation. Enfin, certaines essences, telles que le sapin, l'épicéa ou le douglas, peuvent être très difficilement imprégnés.
L'efficacité d'un traitement d'imprégnation peut être évaluée à la fois par la quantité et la profondeur de pénétration de l'agent de préservation absorbé dans la pièce de bois. Parmi les procédés assurant une faible profondeur de pénétration, citons en particulier : l'application externe de l'agent conservateur à l'aide d'un pinceau, par aspersion ou pulvérisation, par immersion directe dans la solution de traitement contenant l'agent de préservation. L'augmentation de la profondeur de pénétration et des

2 quantités imprégnées est généralement obtenue à partir d'un traitement en autoclave tel que le procédé décrit par le document Guide de la préservation du bois , Michel RAYZAL, Mars 1998, Centre technique du bois et de l'ameublement (CTBA) - 75012 PARIS, pages 62-67.
L'inconvénient majeur de ces traitements réside dans l'utilisation d'enceinte et de pompes permettant la réalisation de cycles vide - pression dont les coûts d'investissement et de fonctionnement (énergie essentiellement) sont élevés. De plus, la réalisation d'une qualité
d'imprégnation donnée requiert un séchage préalable du bois - coûteux énergétiquement et long - ainsi qu'un pilotage et un contrôle délicats des cycles de pression et de vide.

Les temps de traitement en autoclave sont en outre longs (plusieurs heures) et nécessitent de longues immobilisations des équipements.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé amélioré
de traitement du bois et un dispositif permettant sa mise en ceuvre.
La présente invention a également pour objet de remédier, en partie au moins, aux inconvénients des procédés connus.

Dans un procédé de traitement d'une pièce de bois selon l'invention, on chauffe ladite pièce afin d'obtenir une vaporisation intense d'une partie de l'eau contenue dans le matériau. Avant que la teneur en eau au coeur de la pièce soit inférieure au point de saturation des fibres (c'est-à-dire soit située dans une plage allant de 20 % à 60 %, en particulier entre 30% et 40% masse/masse sèche), on refroidit brutalement ladite pièce par mise en contact avec un milieu liquide "froid" (dont la température est très inférieure à la température d'ébullition de l'eau à la pression de travail) contenant le ou les agents de préservation. Cette dernière étape est réalisée de préférence par l'immersion dans un bain (liquide) de la solution dont on cherche à imprégner la pièce.

Il a été constaté expérimentalement que, lors de ce refroidissement, le liquide de traitement pénètre jusqu'à une profondeur significative dans la pièce de bois. Cette pénétration résulte de la forte dépression crée par la condensation brutale de la vapeur résiduelle précédemment créé. Le pouvoir de succion (ou aspiration), ainsi généré, permet l'imprégnation

3 importante des vides initiaux ou laissés par le départ de l'eau lors de la première étape.
En d'autres termes, l'invention repose sur la génération d'une forte perte de charge dans les tissus du bois (induite par la vaporisation intense) en présence de fortes densités de flux de chaleur et d'une température du matériau supérieure ou égale à la température d'ébullition de l'eau à la pression de travail. Cette première étape est suivie d'une mise en contact la plus rapide possible avec la solution de traitement à une température très inférieure à la température d'ébullition de l'eau. A la surpression interne de la première étape succède une dépression lors de la seconde étape qui est utilisée pour l'imprégnation des pores et vaisseaux de la pièce de bois par écoulement capillaire de la solution de traitement en contact avec sa surface extérieure.
A cet effet, il est essentiel d'éviter la mise en contact prolongée de la pièce chauffée, lors de son transfert vers le bain de refroidissement contenant le ou les agents de préservation, avec une phase intermédiaire non traitante (gazeuse, en particulier avec l'air ambiant), qui serait susceptible de "remplir" les vaisseaux du bois aux lieux et place du produit de traitement. De préférence, ce transfert doit être effectué en moins de 30 secondes, en particulier en moins de 10 secondes, par exemple en moins de 3 ou 5 secondes. Cet effet, pourra, si nécessaire, être limité voire évité par l'imperméabilisation ou le recouvrement des extrémités de la pièce à traiter où affleurent les fibres longitudinales du bois et qui offrent de faibles pertes de charge aux gaz et liquides ; ceci favorise en outre la mise en suppression interne de la pièce de bois par le chauffage. De même, le maintien de la température de l'ambiance traversée par le matériau, lors de son transfert, à une température supérieure à la température d'ébullition de l'eau (à la pression de travail) par pulvérisation de liquide, d'air chaud de vapeur ou par un chauffage complémentaire (par infra-rouges, hautes fréquences, micro-ondes) permettra d'éviter une condensation anticipée de la vapeur piégée dans la matrice poreuse. Cette dernière pourra enfin être prévenue par un transfert du matériau avec l'ambiance utilisée lors de la

4 première étape au moyen d'une nacelle, d'une écluse ou de tout autre dispositif adapté.
Contrairement aux procédés en autoclave qui utilisent, lors des cycles vide-pression, la variation de volume spécifique des gaz initialement présents dans le matériau, et donc un séchage préalable, il est essentiel, dans un procédé selon l'invention, que les pièces à traiter ne soient pas sèches ; il est indispensable que les pièces à traiter aient une humidité
supérieure à 25 %, en particulier de l'ordre de 40 % à 80 %(masse/masse sèche) ; à cet effet les pièces peuvent le cas échéant être ré-humidifiées avant traitement par immersion prolongée dans un bac d'eau liquide à
température ambiante.
Afin d'obtenir un refroidissement rapide, ce dernier est réalisé en milieu liquide dans la solution de traitement à une température très inférieure à celle de la surface de la pièce de bois chauffée. L'écart entre ces deux dernières températures est généralement choisi supérieur à 40 C, en particulier supérieur à 60 C. Dans la première étape, on chauffe à cet effet la pièce de bois jusqu'à une température supérieure à la température d'ébullition de l'eau en surface (de l'ordre de 110 à 180 C si l'opération est effectuée à pression atmosphérique) et à une température à cceur voisine de la température d'ébullition de l'eau (qui dépend de la pression de travail et de la surpression interne).Dans la deuxième étape, on maintient la température du bain, grâce à une unité de refroidissement, à une température généralement inférieure à 90 C à pression atmosphérique, plus précisément située dans la plage de 10 C à 70 C. Ces opérations, en particulier celle de refroidissement, sont de préférence effectuées à
pression atmosphérique ou à une pression voisine de celle-ci. Dans le cas particulier où le chauffage est réalisé dans une enceinte fermée, la vapeur d'eau sortant de la pièce de bois peut être utilisée pour induire une élévation de la pression de travail dans l'enceinte et ainsi augmenter l'échauffement dans la pièce à traiter ; la condensation de la vapeur lors de la deuxième étape résultera alors de l'action simultanée du refroidissement et de la remise à pression atmosphérique (condensation isenthalphique de la vapeur dans ce dernier cas).

5 PCT/FR00/03245 Le bain de traitement, dans lequel est réalisé le refroidissement rapide des pièces à traiter immergées, peut être essentiellement constitué
d'une phase aqueuse additionnée d'agents de préservation hydrophiles (tel que Cuivre - Chrome -Arsenic), par des créosotes diluées dans du pétrole, 5 par une émulsion ou une dispersion de ces mêmes agents dans des phases aqueuses ou hydrophobes, par un ou un mélange de solvants organiques.
Toutefois, l'utilisation d'un bain d'huile(s) (huiles minérales, huiles végétales ou graisses animales) additionné d'agents de préservation hydrophobes est privilégié (par exemple pyrèthres et pyrèthrinoïdes). Le refroidissement dans un bain d'huile(s) permet de réduire fortement les coûts de la solution de traitement et d'assurer un refroidissement rapide, d'une cinquantaine de degrés en moins de 30 minutes, en particulier en moins de 10 minutes, en conditions de convection naturelle (les huiles sont des fluides très thermodilatables). Afin de faciliter la circulation de la solution et d'homogénéiser le traitement entre les pièces de bois (traitement par lot), on induit un mouvement tangentiel du milieu froid traitant par rapport aux pièces est réalisé, soit par déplacement des pièces, soit par écoulement du bain, soit par une combinaison de ces moyens (déplacement des pièces de bois sur rails ou tapis combinés à une re-circulation de la solution de traitement dans le bac de refroidissement).
Selon une caractéristique de l'invention, la durée totale du traitement n'excède pas quatre heures ; par exemple la durée est de l'ordre de 30 mn à
1 heure (en fonction des dimensions et de la teneur en eau initiale des pièces à traiter. Toutefois, selon l'objectif de qualité désiré (quantité
imprégnée et/ou profondeur de pénétration), il est possible de réitérer plusieurs fois la séquence de chauffage-refroidissement. On pourra également, suivant l'anisotropie du bois traité et l'objectif recherché (une imprégnation par une ou les extrémités, imprégnation seulement superficielle), éventuellement recourir à une imperméabilisation partielle ou totale des extrémités de la pièce de bois (par voie chimique, physique ou mécanique).

Selon une autre caractéristique de l'invention, le chauffage est réalisé
en présence de densités de flux élevés et doit conduire à une ébullition de

6 l'eau dans le matériau (i.e. vaporisation de l'eau à cceur du matériau sous l'effet de fort flux de chaleur) ; les densités de flux sont généralement au moins égales à 10 kw/m'- ou à 2 Mw/m3, et en particulier situées dans la gamme de 10 kW/m'- à 300 kW/m'- (puissance rapportée à la surface externe des pièces traitées), et/ou dans la gamme de 2 MW/m3 à 20 MW/m-3 (puissance rapportée au volume des pièces traitées). Le chauffage peut être obtenu par différents procédés pouvant être le cas échéant combinés :
rayonnement (infrarouge, hautes fréquences, ultra hautes fréquences), exposition à de l'air très chaud (ex. gaz de combustion) ou de la vapeur d'eau surchauffée, immersion dans un fluide à haute température (entre 110 et 300 C à pression atmosphérique) dont la température d'ébullition est très supérieure à celle de l'eau liquide ; dans ce dernier cas les pièces sont de préférence plongées dans un bain de nature similaire à celui utilisé pour le refroidissement, en particulier un bain d'huile maintenu à une température comprise entre 110 et 250 C à pression atmosphérique.
Pour le bain d'huile chauffant, on peut utiliser une huile (ou un mélange d'huiles) d'origine animale, végétale, ou minérale, en particulier des huiles végétales usagées, sous-produits de l'industrie agroalimentaire telle que les huiles de friture usagées. Ces produits bon marché sont thermodégradés et donc riches en tensio-actifs (acides gras libres) ; ils permettent d'utiliser indifféremment des produits de préservation hydrophiles ou hydrophobes dans le bain de refroidissement.
De même l'utilisation, pour l'étape de refroidissement, d'une huile ou d'une solution de traitement ayant le même caractère hydrophobe, permet de réduire fortement les coûts de la solution d'imprégnation et de protéger le bois traité d'une réhumidification ultérieure et de ses effets lors d'une utilisation en extérieur (cycles de séchage-réhumidification). Ces effets sont responsables de l'apparition et de la propagation de fentes en périphérie du bois traité et constituent des voies préférentielles de pénétration des agents biologiques de dégradation du bois.
L'huile est utilisée pour ses excellentes propriétés de fluide caloporteur en milieu diphasique (i.e. en présence de vapeur) lors de la première étape. A haute température, cette première étape peut être

7 accompagnée par la fixation forte des acides gras du bain sur les celluloses et hémicelluloses du bois, réaction très favorable à la préservation du bois.
Lors de l'étape de refroidissement, l'imprégnation du matériau en substances thermodégradées telles que les huiles de friture réduit très fortement la disponibilité biologique du substrat bois pour les micro-organismes et insectes. Par ailleurs, l'utilisation d'huiles offre des débouchés à des sous-produits de l'industrie agro-alimentaire peu valorisés et permet d'imprégner le matériau en substances biodégradables qui permettront une meilleure compatibilité des matériaux produits avec l'environnement lors de leur utilisation ou recyclage.
L'utilisation d'une étape de "friture" du bois (nommée ainsi par analogie avec l'utilisation des huiles dans le domaine alimentaire) suivie rapidement d'une immersion dans le milieu (la solution) dont on cherche à
imprégner le matériau (bois) permet de réaliser à la fois :
- un ressuyage, voire un séchage complémentaire du matériau, - un léger traitement thermique conduisant à une relaxation des contraintes mécaniques dans le matériau et à une légère torréfaction du bois (permettant d'obtenir une réduction partielle des réserves alimentaires que recherche les organismes responsables de la dégradation du matériau ligneux), - une imprégnation en profondeur ne nécessitant pas l'usage d'un cycle de variation de pression du milieu entourant la pièce à traiter, comme c'est le cas dans un autoclave.
Comparé aux autres modes de chauffage surfaciques (infrarouges, vapeur d'eau surchauffée) ou volumiques (micro-ondes, hautes fréquences), l'étape d'immersion dans un bain porté à une température au-dessus de la température d'ébullition de l'eau est intéressante pour le procédé
d'imprégnation proposé par ce qu'elle permet :
- de forts flux de chaleur absorbés par le matériau, (qui permettent des débits évaporatoires élevés et d'une forte surpression (transitoire) dans le matériau, - un traitement rapide (quelques minutes à dizaines de minutes), - une mise en oeuvre aisée,

8 - le traitement direct de bois verts (i.e. humides et non imprégnables en l'état par les procédés précédemment décrits), - le traitement thermique et les contraintes générées sont susceptibles d'améliorer l'imprégnabilité du matériau par l'ouverture continue du réseau cellulaire (ouverture d'opercules...), - de faibles coûts d'investissement et de fonctionnement.
L'étape d'immersion dans la solution à traiter après vaporisation partielle de l'eau contenue dans le matériau permet :
- l'utilisation d'une dépression dynamique du fait de la modification de l'équilibre liquide-vapeur lors du refroidissement, - une imprégnation profonde en présence de forts gradients de pression difficiles à générer par les procédés classiques, - une réduction de la durée de traitement, - un investissement réduit, une mise en ceuvre aisée, - l'utilisation d'une grande variété de solutions d'imprégnation (aqueuses ou hydrophobes) dont les huiles et les alcools qui peuvent être difficilement utilisés dans les procédés classiques de vide-pression en autoclave (dans le cas de l'utilisation d'alcool additionné de substances de préservation, le solvant vecteur peut être secondairement éliminé par séchage à l'air).
Selon un autre aspect, l'invention consiste en un dispositif de traitement de bois qui comporte :
- des moyens de chauffage de pièces de bois en présence de fortes densités de flux de chaleur, dans une première enceinte ou conteneur, - des moyens de refroidissement rapide de pièces de bois réalisé dans une (deuxième) enceinte ou conteneur, de préférence distincte de la première enceinte ou conteneur, - des moyens de transfert (déplacement) rapide des pièces de bois de l'enceinte (ou du conteneur) où est réalisé chauffage vers le l'enceinte (ou le conteneur) où est réalisé le refroidissement.
Dans le cas où le chauffage et/ou le refroidissement sont obtenus par trempage des pièces de bois dans un bain, chaque conteneur recevant le bain comporte des moyens de maintien des pièces de bois en immersion

9 totale (la flottabilité du matériau dépendant de la composition du matériau et notamment de sa teneur en eau). Ces dispositifs peuvent être fixes ou mobiles, dans ce dernier cas ils servent également au déplacement des pièces dans le bain. Les deux conteneurs (ou bacs) doivent être de préférence contigus ; ils peuvent être obtenus en équipant un bac d'une cloison de séparation isolant physiquement et thermiquement le bain chauffant du bain de refroidissement. Cette séparation peut être totale ou partielle. Dans ce dernier cas, le transfert des pièces du premier au deuxième bain peut être obtenu sans contact avec l'atmosphère gazeuse présente au-dessus des bains ; à cet effet, le dispositif peut comporter un sas (ou "écluse") muni(e) de dispositifs pour le maintien des pièces en immersion pendant leur transfert. Les bacs sont de préférence recouverts, en partie au moins, par un capot permettant de reproduire une enceinte de confinement en légère surpression. Celle-ci permet i) de maximiser l'imprégnation lors de l'étape de refroidissement, ii) de limiter les risques de projection, iii) d'augmenter la température de l'atmosphère traversée par le matériau lors de son transfert (s'il a lieu en phase gazeuse) et de limiter la circulation d'air qui pourraient induire une condensation prématurée de la vapeur contenue dans le matériau, iv) de réaliser une aspersion éventuelle du matériau par de la vapeur d'eau surchauffée, de l'air très chaud, de l'huile à haute température. Dans tous les cas les dispositifs et leur conduite doivent permettre le maintien de la surpression dans le matériau bois et ainsi limiter le remplissage des vaisseaux par une phase gazeuse lors du transfert..
Selon un autre aspect, l'invention consiste en une pièce de bois, qui est susceptible d'être obtenue, directement ou indirectement, par un procédé selon l'invention, dont une partie (ou couche périphérique) au moins est imprégnée d'un agent conservateur ; ladite partie ou couche est imprégnée d'un vecteur d'imprégnation choisi parmi les huiles minérales, les huiles animales, les huiles végétales, les solvants (créosotes, goudrons, huiles minérales issues du fractionnement de produits pétroliers, extraits végétaux dans des solvants minéraux ou non) ; en outre, une partie (couche) superficielle peut être torréfiée (carbonisation partielle), par suite d'un chauffage surfacique, en particulier dans un bain d'huile à haute température (entre 110 et 250 C à pression atmosphérique). Généralement, la teneur moyenne en eau de la pièce (en particulier de ladite couche en partie périphérique) sera inférieure à 0,3 kg ou 0,4 kg d'eau par kg de 5 matière sèche non huileuse, en particulier inférieure à 0,1 kg/kg. La teneur moyenne en solution d'imprégnation (en particulier d'huile) de ladite couche imprégnée sera généralement de l'ordre de 0,05 à 2 kg d'huile par kg de matière sèche non huileuse. L'épaisseur de la couche imprégnée est de l'ordre de 1 à 100 mm suivant la direction coupe des pièces de bois par

10 rapport à l'orientation des éléments cellulaires du bois, en particulier de l'ordre de 5 à 50 mm pour un rondin de 200 mm de diamètre. L'épaisseur moyenne de la couche superficielle torréfiée, caractérisée par une altération des molécules d'hemicellulose et cellulose amorphe (diminution significative du nombre de groupement hydroxyles associée à une réticulation partielle) et l'apparition de produits de pyrolyse, peut être de l'ordre de 0,5 à 2 cm (elle dépend très fortement des temps et températures de traitement).
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés, qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation de l'invention.
Les figures de 1 à 6 présentent schématiquement 6 exemples de réalisations du procédé selon l'invention proposée, la figure 7 présente une coupe transversale schématique d'une pièce de bois traitée selon l'invention.
Chacun des dispositifs 1 comporte un bac 2 contenant le bain 3 de chauffage des pièces 4 de bois, et un bac 5 contenant le bain 6 de refroidissement et de traitement de ces mêmes pièces.
A cet effet le bac 2 est équipé d'un échangeur thermique 7 raccordé
par des conduits 50 à un dispositif de chauffage (non représenté) d'un fluide caloporteur circulant dans l'échangeur 7 et les conduits 50.
De façon similaire le bac 5 est équipé d'un échangeur thermique 8 raccordé par des conduits 51 à une unité de refroidissement (non

11 représentée) d'un fluide frigoporteur circulant dans l'échangeur 8 et les conduits 51.
Afin de maintenir les pièces de bois (telles que planches, poutres, piquets ou poteaux) immergées dans chaque bain 3, 6, chaque bac 2, 5 est respectivement équipé d'un organe 10, 12 assurant l'immersion.
Cet organe 10, 12 peut être fixe et se présenter sous forme d'un rail affleurant à la surface du bain ou immergé dans celui-ci ; alternativement cet organe peut être mobile et peut se présenter sous forme d'un convoyeur à bande, à chaîne ou à câble ; dans ce cas, il peut être équipé d'organes saillants formant des doigts aptes à entraîner en mouvement les pièces 4 dans les bains, tel que schématiquement représenté par les flèches 11, 13.
Un ou deux convoyeur(s) 14a, 14b, 14c (figures 1 et 3) de structure similaire peu(ven)t être utilisé(s) pour transférer rapidement les pièces 4 du bain 3 au bain 6: chacun de ces convoyeurs comporte un câble 52 équipé
de doigts 53 d'entraînement des pièces 4 ; de façon classique, chaque câble conformé en boucle fermée, s'étend entre deux poulies ou rouleaux entraîné(es) en rotation par un actionneur selon des axes perpendiculaires au plan des figures.
Dans le mode de réalisation illustré figure 1, un tel convoyeur 14a partiellement immergé dans le bain 3, est utilisé pour déplacer (flèche 55) les pièces 4 le long d'une paroi 54 inclinée du bac 2, de manière à
provoquer leur chute (flèche 56) dans le bain 6.
Dans le mode de réalisation illustré figure 3, deux convoyeurs 14b, 14c transfèrent manière similaire les pièces 4 du bac 2 au bac 5 par glissement et/ou roulement sur les parois inclinées 54, 57 (respectivement montantes et descendantes) de ces 2 bacs ; les bacs sont accolés par le bord supérieur commun des deux parois 54, 57.
Dans la variante illustrée figure 4, un convoyeur unique 14, dont la partie centrale du profil longitudinal est incurvée pour s'étendre sensiblement parallèlement aux parois inclinées 54, 57 par lesquelles les bacs sont reliés, remplit à la fois la fonction d'entraînement en mouvement des pièces 4 dans les bains 3, 6, de maintien de ces pièces immergées dans ces bains, et de transfert des pièces du premier au deuxième bain.

12 Selon une variante non représentée une ou plusieurs pompes et/ou des agitateurs peuvent contribuer au déplacement relatif des pièces de bois avec la solution de traitement.
Comme illustré figures 1 à 4 notamment, un capot 16 équipé d'une buse 18 d'injection (flèche 58) d'un gaz chaud, recouvre la zone 9 de transfert entre les bacs.
Le chauffage des pièces 4 peut être obtenu et/ou complété par l'action d'un dispositif tel que repéré 17 qui diffuse dans l'enceinte 59 de traitement délimité par le capot 16 et les bacs 2, 5, des micro-ondes ou des rayonnements infrarouges.
Dans la variante illustrée figure 2, le transfert d'un bac à l'autre est obtenu par pivotement 60 selon l'axe 61 (perpendiculaire au plan de la figure), d'un panier 62 monté à l'extrémité d'un bras 63.
Dans la variante illustrée figure 5, ce transfert est obtenu par un pivotement similaire d'un sas partiellement immergé comportant quatre volets 64 dont les profils transversaux forment une croix ; les extrémités des deux volets situés en partie inférieure glissent, lors du pivotement du sas, le long d'une paroi 65 en forme de portion de cylindre d'axe horizontal, laquelle paroi s'étend à l'extrémité supérieure d'une cloison 66 séparant les bacs 2, 5 ; l'espace 67 délimité par les deux volets inférieurs et la paroi 65 est adapté pour recevoir une ou plusieurs pièces 4 ; la rotation des volets du sas selon la flèche (sens anti-horaire) provoque le transfert des pièces du bain 3 au bain 6 sans émersion.
Le dispositif illustré figure 6 comporte deux structures similaires à
celle de la figure 3, qui sont disposées bout à bout et reliées par un dispositif supplémentaire de transfert coiffé d'une structure 16, 18 de protection ; ce dispositif permet un traitement comportant successivement un premier chauffage, un premier refroidissement, un deuxième chauffage et un deuxième refroidissement.
La section transversale d'un poteau d'axe 4b traité qui est illustrée figure 7 montre la couche 4c imprégnée d'épaisseur 4d, dont la partie périphérique torréfiée 4e d'épaisseur 4f.

Exemple 1 :

13 Pour traiter un lot de 3 piquets de Douglas écorcé de 0,15 m de diamètre et 1.5 m de long dont la teneur en eau initiale était proche de 100% (kg/kg de masse sèche), on a utilisé deux bains d'huile de colza maintenus respectivement à 180 C et 35 C à pression atmosphérique. On a immergé les piquets, dont les extrémités avaient été préalablement imperméabilisées par trempage dans du goudron, dans le bain de chauffage pendant 60 minutes en prenant soin de permettre une circulation aisée de l'huile entre les poteaux par convection naturelle et d'assurer une compensation efficace de la chute de température du bain. Les piquets enserrés en leurs extrémités par des cadres métalliques ont été maintenus immergés dans le bain au moyen de chaînes et retirés du bain par le même dispositif. Le transfert dans le bain de refroidissement a été réalisé avec un passage dans l'air de l'ordre de 5 secondes. Le matériau est resté immergé
dans la solution de traitement une trentaine de minutes en prenant soin de limiter l'échauffement du bain de refroidissement en deçà de 50 C. Ce bain coloré en rouge au rouge Soudan contenait des pyrèthres comme agent de préservation.
Après sortie du bain et égouttage (sans ressuyage), on a constaté, dans une coupe transversale du piquet, une imprégnation du bois par l'huile colorée et l'agent de préservation sur une profondeur de 3 à 6 cm (dans tous les cas l'aubier est entièrement imbibé d'huile colorée) suivant l'état de la surface extérieure et une légère torréfaction sur une profondeur de 5 mm maximum.
Exemple 2 On a répété l'exemple 1 avec les différences suivantes - un bain de refroidissement contenant une solution aqueuse de chrome, cuivre arsenic colorée au bleu de méthylène, - un bain de refroidissement maintenu à 20 C.
On a dans ce cas constaté une profondeur d'imprégnation en solution de préservation de l'ordre de 2 à 6 cm, et une torréfaction superficielle sur une épaisseur de même importance.

Claims (25)

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement de pièces de bois, par un agent de préservation hydrophobe du bois, qui comporte une étape de chauffage des pièces par immersion dans un bain de chauffage suivie d'une étape de refroidissement des pièces par mise en contact avec un bain de refroidissement contenant l'agent de préservation, les pièces ayant un taux d'humidité inférieur à 25 % en masse étant humidifiées préalablement au chauffage, comprenant les étapes de :
chauffage du bain de chauffage à une intensité au moins égale à l'une de : i) kW par m2 de surface externe des pièces traitées et ii) 2 MW par m3 de volume des pièces traitées, afin d'obtenir une vaporisation brutale de l'eau contenue dans les pièces;
et transfert des pièces dans le bain de refroidissement en les confinant dans une enceinte pour maintenir une surpression dans les pièces et en évitant la mise en contact prolongée des pièces chauffées avec un milieu non traitant;
le bain de chauffage et le bain de refroidissement ayant une composition à
base d'huile végétale.

2. Le procédé selon la revendication 1, comprenant le maintien de la température du milieu traversé par les pièces, lors de leur transfert dans le bain de refroidissement, à une température supérieure à la température d'ébullition de l'eau, par un chauffage complémentaire.

3. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, ledit transfert étant effectué à l'aide de l'une de : i) une nacelle et ii) une écluse.

4. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel on traite les pièces de bois dont l'humidité est de l'ordre de 40% à 80% en masse rapportée à la masse sèche.

5. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le transfert des pièces du bain de chauffage au bain de refroidissement est effectué en moins de 30 secondes.

6. Le procédé selon la revendication 5, dans lequel le bain de chauffage est maintenu à une température comprise entre 110°C et 250°C, et le bain de refroidissement est maintenu à une température inférieure à 90°C.

7. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant, préalablement au chauffage, une étape d'imperméabilisation comprenant le recouvrement des extrémités de pièces où affleurent des fibres longitudinales du bois, afin de favoriser la mise en surpression interne des pièces par l'étape de chauffage, et afin de limiter la mise en contact des pièces avec le milieu non traitant.

8. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, d'une durée du traitement de l'ordre de 30 minutes à 4 heures, la durée du refroidissement étant supérieure à la durée du chauffage.

9. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la puissance de chauffage est apportée de manière surfacique avec des densités de flux comprises entre 10 et 300 kW/m2 par l'une de : i) mise en contact avec un liquide chaud, ii) rayonnement infrarouge, iii) mise en contact avec de la vapeur d'eau surchauffée entre 140 et 300°C, iv) mise en contact avec de l'air à
haute température entre 150 et 300°C, v) dans le volume par rayonnement hautes fréquences, et vi) dans le volume par rayonnement très hautes fréquences avec des densités comprises entre 2 et 20 MW/m3.

10. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, le refroidissement démarrant lorsque le rapport de la masse d'eau contenue dans les pièces sur la masse sèche de celles-ci est situé dans une plage allant de 60 % à 20 %.

11. Dispositif de traitement de pièces de bois, comportant :

un dispositif de chauffage des pièce; et un dispositif de refroidissement des pièces par contact avec un bain liquide contenant un agent de préservation du bois;
dans lequel ledit dispositif de chauffage est apte à assurer un flux au moins égal à l'un de : i) 10 kW par m 2 de surface externe des pièces traitées et ii) 2 MW par m3 de volume des pièces traitées, afin d'obtenir une vaporisation brutale de l'eau contenue dans la pièce; ledit dispositif de traitement comportant un dispositif de déplacement des pièces par rapport aux dispositifs de chauffage et de refroidissement, et une enceinte de confinement permettant de maintenir une surpression dans les pièces et d'éviter la mise en contact prolongée des pièces chauffées avec un milieu non traitant.

12. Le dispositif selon la revendication 11, comprenant:
un bac apte à recevoir un bain de chauffage;
un organe de chauffage du bain de chauffage;
un organe de maintien des pièces immergées dans le bain de chauffage;
un organe de déplacement relatif des pièces et du bain de chauffage;
un bac apte à recevoir le bain de refroidissement;
un organe de refroidissement du bain de refroidissement;
un organe de maintien des pièces immergées dans le bain de refroidissement; et un organe de déplacement relatif des pièces et du bain de refroidissement;
lesquels dispositifs de déplacement comportant l'un de : i) un convoyeur et ii) un transbordeur.

13. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, comportant en outre :

un capot de confinement partiel au moins de l'enceinte et du dispositif de déplacement;
un organe de chauffage sans contact des pièces; et un organe d'introduction d'un gaz chaud dans l'enceinte.

14. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, comportant au moins deux bacs de chauffage et au moins deux bacs de refroidissement disposés alternés, chaque paire de bacs contigus étant munie d'un moyen de transfert des pièces d'un bac à l'autre.

15. Pièce de bois obtenue par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dont une partie au moins est imprégnée d'un agent de préservation et d'huile végétale usagée.

16. La pièce selon la revendication 15, dans laquelle la teneur en huile usagée dans la partie imprégnée de la pièce est de l'ordre de 0,05 à 2 kg d'huile par kg de matière sèche non huileuse.

17. La pièce selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, comportant une couche superficielle torréfiée dont l'épaisseur est de l'ordre de 0,5 cm à
2 cm.

18. La pièce selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, dans laquelle l'épaisseur de la partie imprégnée rapportée au demi-diamètre d'une section transversale de la pièce est de 10% à 100%, et dans laquelle la teneur en eau de cette partie imprégnée est inférieure à 0,4 kg par kg de matière sèche.

19. Le dispositif selon la revendication 12, dans lequel l'organe de déplacement relatif des pièces et du bain de chauffage est l'un de : i) une pompe de circulation du bain et ii) un convoyeur de déplacement des pièces.

20. Le dispositif selon la revendication 12, dans lequel l'organe de refroidissement du bain de refroidissement est un échangeur.

21. Le dispositif selon la revendication 12, dans lequel l'organe de déplacement relatif des pièces et du bain de refroidissement est l'un de : i) une pompe de circulation du bain et ii) un convoyeur de déplacement des pièces.

22. Le dispositif selon la revendication 13, l'organe de chauffage des pièces sans contact ayant l'un de : i) un générateur de micro-ondes et ii) un générateur de rayonnement infrarouge.

23. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, dans lequel le milieu non traitant est l'air.

24. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le milieu non traitant est l'air.

25. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, les pièces de bois étant sélectionnées parmi des planches, poutres, piquets et poteaux.