FR2770171A1 - Procede et installation de traitement d'un materiau poreux par un produit d'impregnation - Google Patents

Abstract

La présente invention a trait à un procédé de traitement d'un matériau poreux, par un produit d'imprégnation, avec lequel ledit matériau est mis en contact dans un liquide d'imprégnation constitué par ledit produit d'imprégnation pur ou par une solution de ce produit d'imprégnation, ledit liquide d'imprégnation étant pressurisé à l'aide d'un fluide sous pression, gazeux dans les conditions normales de température et de pression, moyennant quoi on obtient un mélange d'imprégnation où le fluide sous pression est dissout dans le liquide d'imprégnation; et ledit matériau est maintenu dans ledit mélange d'imprégnation. L'invention a également trait à l'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.L'invention s'applique en particulier à la consolidation des matériaux poreux à base de bois par imprégnation à l'aide de polymères.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT D'UN MATERIAU
POREUX PAR UN PRODUIT D'IMPREGNATION
DESCRIPTION
La présente invention a trait à un procédé de traitement d'un matériau poreux, par un produit d'imprégnation, avec lequel ledit matériau est mis en contact dans un liquide d'imprégnation constitué par ledit produit d'imprégnation pur ou par une solution de ce produit d'imprégnation, ledit liquide d'imprégnation étant pressurisé à l'aide d'un fluide sous pression, gazeux dans les conditions n normales de température et de pression, moyennant quoi on obtient un mélange d'imprégnation où le fluide sous pression est dissout dans le liquide d'imprégnation ; et ledit matériau est maintenu dans ledit mélange d'imprégnation.

L'invention a également trait a l'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.

L'invention s'applique en particulier à la consolidation des matériaux poreux à base de bois par imprégnation à l'aide de polymères.

Le domaine technique de l'invention peut être défini comme celui de l'imprégnation des matériaux poreux par des produits visant à en modifier et/ou en améliorer les propriétés physiques et/ou chimiques par exemple dans le but de les protéger contre divers agents extérieurs, pour améliorer leur stabilité dimensionnelle, pour les consolider, etc...

A l'heure actuelle , les procédés de consolidation par imprégnation des pièces de bois, en particulier des pièces de bois dégradées sont essentiellement d'une part l'imprégnation par un polymère tel que le polyéthylène glycol pur ou en solution aqueuse, suivie d'une lyophilisation, d'autre part l'imprégnation à saturation par une résine de haute masse moléculaire en solution aqueuse dans le cas par exemple de polyéthylène glycols ou en solution organique, dans le cas des autres polymères, suivie d'un séchage contrôlé.

La diffusion en phase liquide de ces polymères dans le bois s'effectue à la température ambiante ou à une température inférieure à 80 "C et à la pression atmosphérique, par osmose et par gradient de concentration entre la solution à l'intérieur du bois et le bain dans lequel est immergé l'objet.

Les techniques citées plus haut présentent toutefois plusieurs inconvénients
- les mécanismes diffusionnels, opérant dans les conditions normales de température et pression, nécessitent des durées de traitement assez longues allant de quelques mois à deux ans suivant la nature de la pièce à traiter et la viscosité de la solution de traitement. Ces durées imposent des contraintes extrêmement lourdes quant à la gestion des objets traites et à l'équipement associé.

- sur certains bois de dureté importante tel que le chêne, l'imprégnation en polymères hydrosolubles du type polyéthylèneglycol est faible, voire quasiment nulle au coeur de l'objet, même en élevant la température du milieu jusqu'à 50 à 60 OC.

Ceci ne permet pas une bonne stabilisation de l'objet sur les plans mécanique et dimensionnel,
- les bains de polymère exposés à l'atmosphère ambiante durant de longues périodes sont sujets au développement de micro-organismes pouvant être néfastes pour les pièces traitées dont les matériaux organiques sont immergés dans ces bains,
- le séjour prolongé d'objets composites tels que des pièces de bois comprenant des parties métalliques dans les bains de polymère pose le problème de l'accélération de la corrosion des métaux ferreux,
- Enfin, les solvants organiques éventuellement utilisés pour la solubilisation du polymère, présentent pour la plupart une toxicité et une inflammabilité élevée et peuvent demeurer, ce qui n'est pas souhaitable, à l'état de traces à l'intérieur du matériau à traiter. I1 a donc été proposé de remplacer les solvants couramment utilisés pour les produits d'imprégnation tels que les polymères par des fluides supercritiques.

En effet, les fluides supercritiques présentent un grand intérêt notamment pour l'imprégnation de polymères dans les solides microporeux, compte tenu de leur propriétés solvantes et de leur pouvoir de diffusion élevés, de leur faible viscosité, et de leur capacité à former une deuxième phase par modification de la pression permettant le dépôt d'un produit dans les interstices du substrat microporeux.

Ainsi, le document US-A-4 552 786 de
Berneburg et al. décrit-il l'utilisatIon de fluides supercritiques pour transporter des matériaux précurseurs de céramique dans les pores d'une céramique dite céramique-hôte. Les précurseurs sont par exemple des polymères à base de silicium précurseurs du carbure de silicium ou du nitrure de silicium. tels que des polycarbosilanes ou des polycarbosilazanes. Les précurseurs sont tout d'abord dissous dans le fluide supercritique, puis la céramique-hôte est imprégnée avec le fluide supercritique chargé de précurseur et enfin la solubilité des précurseurs de céramique dans le fluide supercritique est diminuée ce qui provoque le dépôt des précurseurs de céramique dans les pores ou volumes vides de la ceramique-hote et réalise sa densification.

Le document WO-A-90/05621 de Sunol est relatif à un procédé qui permet l'imprégnation d'un substrat poreux, tel que du bois, à l'aide d'un produit chimique tel qu'un agent de préservation, normalement insoluble dans un fluide supercritique, grâce à l'utilisation d'un cosolvant qui augmente la solubilité du produit d'imprégnation dans le fluide supercritique.

Ainsi, de la laine de verre et du bois sont traités par un mélange de gaz carbonique à 10 350 kPa et 40 C, et d'acétone (3,95%) en tant que cosolvant afin de les imprégner de colorant solvant bleu.

Le document US-A-5 169 687 de Sunol concerne un procédé d'imprégnation d'un matériau poreux, notamment cellulosique, tel que le bois, par un fluide supercritique dans lequel est dissous un polymère ou un ou plusieurs monomère polymérisable(s) et éventuellement un catalyseur de polymérisation et des additifs.

Un agent dit agent d'entraînement peut également être inclus dans le fluide supercritique pour améliorer la solubilité du monomère ou du mélange de monomères et des additifs.

Enfin, le document DE-A- 4 202 320 concerne un procédé d'imprégnation de substrats divers tels que des céramiques, du bois, du papier, des livres, des antiquités, à l'aide d'une grande variété de substances d'imprégnation qui sont dissoutes dans un fluide supercritique.

Il est possible qu'un agent dit
Moderator , c'est-à-dire co-solvant ou entraineur tel que de l'eau, un alcane ..., soit ajouté au fluide supercritique afin d'améliorer la dissolution de la substance d'imprégnation dans ledit fluide supercritique. La proportion du Moderator est de 1 à 10 % en volume. Les exemples de ce document décrivent en particulier l'imprégnation de livres et de bois avec du butylhydroxyanisole, et de bois avec une huile silicone.

Tous les procédés décrits dans les documents cités ci-dessus ont en commun le fait que le produit d'imprégnation, qu'il s'agisse d'un polymère, d'un monomère polymérisable, ou de tout autre compose d'imprégnation, est en solution dans le fluide supercritique, ce fluide supercritique étant éventuellement employé en mélange avec un cosolvant, agent d'entrainement ou Moderator dont la quantité ne dépasse pas 10% en masse afin d'améliorer la solubilité des composés insolubles ou peu solubles dans le fluide supercritique.

En d'autres termes, dans ces documents le fluide supercritique constitue à la fois le solvant et le vecteur d'imprégnation.

Les procédés décrits dans ces documents sont par conséquent limités dans la pratique aux produits d'imprégnation, tels que des polymères, solubles dans le fluide supercritique choisi, l'amélioration de la solubilité apportée par le cosolvant est en effet tout à fait insuffisante pour dissoudre des quantités efficaces de produites d'imprégnation insolubles ou peu solubles dans le fluide supercritique.

Ainsi, dans le cas des polymères, ces procédés sont limités aux polymères d'une masse molaire inférieure à 2000 g/mole lorsque le fluide supercritique mis en oeuvre est le gaz carbonique.

Il en résuite que les taux d'imprégnation obtenus sont nettement insuffisants du fait des faibles quantités de produit d'imprégnation véhiculés par le fluide supercritique.

En particulier, dans le cas de pièces d'une grande épaisseur, ou constituées d'un matériau dense, le traitement d'imprégnation est très loin d'être homogène, et l'imprégnation se limite le plus souvent à une couche de faible épaisseur située en surface.

Il existe donc un besoin pour un procédé de traitement d'un matériau poreux par un produit d'imprégnation qui permet l'imprégnation homogène de quantités élevées de produits d'imprégnation dans toute la pièce traitée, quels que soient les matériaux traités et les produits d'imprégnation utilisés, et la forme et la taille des pièces traitées.

Il existe également un besoin pour un procédé qui puisse être réalisé avec des équipements simples, en une durée relativement courte, et avec une consommation d'énergie minimale.

Il existe enfin un besoin pour un procédé qui ne détériore pas les pièces à traiter et en préserve l'intégrité.

Le but de la présente invention est de fournir un procédé de traitement d'un matériau poreux par un produit d'imprégnation, qui ne présente pas les inconvénients et limitations des procédés de l'art antérieur, et qui permette de surmonter les problèmes rencontrés dans les procédés de l'art antérieur.

Le but de la présente invention est également de fournir un procédé de traitement d'un matériau poreux par un produit d'imprégnation qui réponde, entre autres, aux besoins mentionnés plus haut.

Ce but, et d'autres encore, sont atteints conformément à l'invention par un procédé de traitement d'un matériau poreux par un produit d'imprégnation, caractérisé en ce que le dit matériau est mis en contact avec un liquide d'imprégnation constitué par ledit produit d'imprégnation pur ou par une solution dudit produit d'imprégnation ; ledit liquide d'imprégnation est pressurisé à l'aide d'un fluide sous pression, gazeux dans les conditions normales de température et de pression, moyennant quoi on obtient un mélange d'imprégnation où le fluide sous pression est dissous dans ledit liquide d'imprégnation ; et ledit matériau est maintenu dans ledit mélange d'imprégnation.

La dissolution du fluide sous pression dans le liquide d'imprégnation modifie les caractéristiques physiques de celui-ci.

Par rapport aux procédés classiques d'imprégnation par voie liquide, le procédé selon l'invention utilise un fluide sous pression, gazeux dans les conditions normales de température et de pression, qui présente une viscosité et des tensions interfaciales très faibles, et un pouvoir diffusionnel très élevé (un fort coefficient de diffusion).

La dissolution de ce fluide sous pression dans le liquide d'imprégnation a donc pour effet d'abaisser fortement la viscosité et la tension interfaciale du mélange d'imprégnation ce qui diminue ainsi les énergies mises en oeuvre et améliore le comportement global du mélange dans un milieu poreux.

La dissolution du fluide sous pression a également pour conséquence d'augmenter les coefficients de diffusion, ce qui permet des cinétiques d'imprégnation plus rapides, donc des durées de traitement considérablement plus courtes par rapport aux durées de traitement prohibitives des procédés de l'art antérieur.

Grâce à la pressurisation par le fluide sous pression, on obtient de plus une grande homogénéité de traitement, en particulier dans le cas de pièces de grande épaisseur ou en matériau dense, qui sont imprégnés avec un taux d'imprégnation élevé dans la totalité de leur volume, c'est-à-dire non seulement en surface ou sur une faible épaisseur, mais aussi dans leur masse, jusqu'au coeur même de la pièce traitée.

Une telle imprégnation n'était pas jusqu'à présent possible en mettant en oeuvre les procédés de l'art antérieur où l'on obtenait un faible taux d'imprégnation, et une imprégnation limitée en surface et peu homogène.

Autrement dit, les modifications des propriétés physiques améliorent les mécanismes d'imprégnation : durées plus courtes, températures plus basses, meilleure homogénéité.

Le procédé de l'invention se traduit en conséquence par une économie de produit d'imprégnation pour un résultat par ailleurs très supérieur, et par un gain de temps dans le traitement, qui réduit grandement les contraintes matérielles liées à la gestion des objets et des équipements mis en oeuvre.

La détérioration des objets traités et/ou des solutions d'imprégnation s'en trouve fortement réduite, ce qui constitue un avantage supplémentaire du procédé de l'invention vis-à-vis notamment de la première famille de procédés de l'art antérieur cité plus haut qui font appel à une simple imprégnation par un liquide.

Le procédé de l'invention se différencie d'autre part fondamentalement de la deuxième famille des procédés de l'art antérieur cité plus haut qui sont des procédés d'imprégnation en fluides supercritiques.

En effet, dans le procédé de l'invention, le fluide sous pression ne joue pas le rôle de solvant; bien au contraire, ce fluide sous pression est lui-même dissout dans le liquide d'imprégnation pour donner un mélange d'imprégnation aux propriétés améliorées. Le produit d'imprégnation est déjà liquide en tant que tel ou bien se trouve en solution dans un solvant, qui est alors un solvant tout à fait classique, et non un fluide supercritique.

Le produit d'imprégnation ne se trouve pas, comme dans l'art antérieur, en solution dans le fluide supercritique jouant le rôle de solvant, et éventuellement additionné d'une faible quantité de cosolvant
Selon l'invention, le fluide ne constitue en fait qu'un simple additif qui est destiné à améliorer les caractéristiques du vecteur d' imprégnation liquide.

De ce fait, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre, de manière efficace, avec des produits d'imprégnation peu solubles, voire insolubles dans un fluide supercritique.

De manière surprenante, on obtient ainsi avec les produits peu solubles ou insolubles, et quel que soit le matériau, d'excellents résultats que ce soit pour le taux d'imprégnation ou pour l'homogénéité de l'imprégnation.

Ces produits d'imprégnation solubles ou peu solubles dans les fluides supercritiques sont avantageusement des polymères ou leurs précurseurs de masse moléculaire élevée, par exemple supérieure à 2000, au pouvoir consolidant Important, et qui ne pouvaient être imprégnés avec les procédés de l'art antérieur. Citons par exemple le polyéthylène glycol 4000 (PEG 4000).

Les quantités de produit d'imprégnation imprégnées avec le procédé de l'invention sont nettement plus élevées qu'avec les procédés de l'art antérieur dans lesquels les fluides supercritiques jouent le rôle de vecteurs, car les vecteurs utilisés ici sont plus concentrés, liquide pur d'une part, et solutions pressurisées d'autre part ces concentrations sont par exemple de 10 à 90 % en poids en produit d'imprégnation ce qui est supérieur aux concentrations de 1 à 10 % généralement mises en oeuvre dans l'art antérieur.

L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut.

Une telle installation comprend
- des moyens de mise en contact du matériau poreux avec un liquide d'imprégnation
- des moyens de pressurisation du liquide d'imprégnation à l'aide d'un fluide sous pression, gazeux dans les conditions normales de température et de presion, afin d'obtenir un mélange d'imprégnation où le fluide sous pression est dissout dans le liquide d'imprégnation ;
- des moyens de maintien dudit matériau dans ledit mélange d'imprégnation, lesdits moyens de maintien sont généralement confondus avec lesdits moyens de mise en contact.

Cette installation comprend en outre des moyens d'évacuation et de séparation du fluide de pressurisation et/ou du liquide d'imprégnation à l'issue du traitement d'imprégnation.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel
- la figure 1 représente une vue schématique en coupe latérale d'un exemple d'installation pour la mise en oeuvre du procédé de traitement d'un matériau poreux selon l'invention.

Le procédé selon l'invention comprend donc tout d'abord la mise en contact du matériau poreux avec un liquide d'imprégnation constitué par le produit d'imprégnation pur ou par une solution de ce produit d' imprégnation.

Cette mise en contact peut se faire par exemple dans un récipient ou une enceinte hermétique dans lequel (laquelle) est introduit le liquide d'imprégnation. Par mise en contact, on entend généralement que ledit matériau baigne dans ledit liquide d'imprégnation, est recouvert par ce liquide d'imprégnation, et y est de préférence complètement immergé, où encore que toutes les surfaces externes dudit matériau sont en contact avec ledit liquide d'imprégnation.

Le matériau traité par le procédé selon l'invention peut être tout matériau poreux, quelle que soit la nature et l'importance de cette porosité, la taille et la forme des pores etc...

Ledit matériau poreux est choisi de préférence parmi le bois, le cuir, les peaux, la pierre, le métal, le papier et autres substances à base de cellulose, les céramiques, les bétons, les étoffes et tissus divers, les matériaux organiques tels que les matières plastiques, et les matériaux composites comprenant deux ou plus des matériaux cités. Les matériaux traités peuvent en outre être aussi bien d'origine naturelle qu'artificielle.

Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour traiter des matériaux poreux, choisi par exemple parmi les matériaux cités ci-dessus et dont la porosité se trouve remplie en totalité ou en partie par un fluide.

C'est-à-dire que le procédé selon l'invention peut être employé par exemple pour le traitement aussi bien de matériaux secs, que de matériaux remplis ou gorgés d'eau ou d'une solution aqueuse telle qu'une solution aqueuse saline comme de l'eau de mer ou de l'eau saumâtre, ou encore d'un autre liquide.

Dans tous les cas, le procédé selon l'invention donne d'excellents résultats.

Ainsi, on sait que dans le cas du traitement de bois gorgés d'eau, pour éviter en particulier toute distorsion de la pièce traitée, la cinétique d'imprégnation du produit d'imprégnation doit être équivalente à la cinétique de désorption de l'eau.

Dans le procédé selon l'invention avec une solution aqueuse pressurisée, cet accord entre les cinétiques est assuré automatiquement.

Le matériau traité peut être un matériau contemporain, ou bien un matériau plus ou moins ancien, par exemple un matériau archéologique.

Le matériau peut présenter un état de dégradation variable, et peut également présenter un degré de fragilisation plus ou moins important.

Le matériau traité par le procédé de l'invention est de préférence du bois, ou un matériau à base de bois.

Par matériau à base de bois on entend non seulement les matériaux constitués de bois à l'exclusion de tout autre matériau mais également les matériaux composites comportant outre le bois des parties d'autres natures par exemple en métal.

Le traitement de ces matériaux est réalisé de manière particulièrement avantageuse par le procédé de l'invention, car les pièces de bois comprenant des parties métalliques notamment en métaux ferreux ne sont pas, au contraire des procédés en phase liquide de l'art antérieur au contact des liquides de traitement pendant des durées prolongées causant la corrosion desdits métaux ferreux.

La nature du bois traité est variable, n'importe quelle essence de bois peut être traitée par le procédé selon l'invention, il pourra s'agir par exemple de résineux tels que pin sylvestre, pin maritime, pin laricio, mélèze, sapin, épicéa, douglas et autres ou de feuillus tels que chêne, châtaignier, robinier, peuplier, érable, merisier, hêtre, noyer et autres etc... ou encore d'essences exotiques.

On sait que dans le cas du bois, les facteurs influençant l'imprégnabilité sont multiples, il s'agit en particulier de la microstructure - qui est différente selon que l'on considère un résineux ou un feuillu - de la dureté de l'essence, de l'orientation de la coupe par rapport à l'axe du bois, de la géométrie de la pièce, etc...

L'obtention d'une imprégnation quantitative et homogène au sein du matériau qui était, de ce fait, souvent difficile, voire impossible, en particulier pour les essences particulièrement dures et denses comme le chêne est rendue possible par le procédé selon l'invention.

Le matériau poreux traité peut se présenter sous une forme quelconque.

Le procédé selon l'invention permet en effet de traiter efficacement toute pièce ou objet en matériau poreux, quelle que soit sa géométrie aussi bien externe qu'interne, le procédé selon l'invention n'entraîne en effet aucune modification de la forme ou de l'aspect de la pièce traitée, il est donc applicable quel que soit l'état de dégradation de la pièce traitée.

Ainsi, la pièce ou l'objet traité pourra par exemple se présenter sous la forme d'un parallélépipède, d'un cube ou autre, ou bien elle pourra présenter une géométrie beaucoup plus complexe, c'est en particulier le cas des pièces archéologiques notamment en bois qui peuvent être par ailleurs fortement dégradées.

Pour les pièces de bois, le procédé selon l'invention permet dans une grande mesure de s'affranchir de l'influence du sens de la coupe sur l'imprégnation, et une bonne imprégnation est obtenue indépendamment de la manière dont le bois a été découpé.

Le procédé selon l'invention permet en outre de traiter des pièces de grande dimension pouvant atteindre par exemple jusqu'à une dizaine de mètres par exemple 10 mètres, dans tous les cas un taux d'imprégnation élevé, homogène dans toute la masse de la pièce est obtenu.

De même, il est possible avec le procédé de l'invention de traiter simultanément plusieurs pièces ou objets.

A titre d'exemple d'objets qui peuvent être traités par le procédé de l'invention, on pourra citer par exemple, les livres, en particulier les livres anciens, les objets archéologiques divers, les antiquités, les meubles, les sculptures, les éléments d'architecture, et tous les objets en particulier anciens nécessitant un traitement dit de restauration .

L'invention permet ainsi de traiter les objets notamment en bois qui ont séjourné longtemps dans l'eau, par exemple de l'eau de mer, et qui se trouvent ainsi gorgés d'eau et fortement dégradés. I1 s'agit par exemple de pièces et d'objets faisant partie de navires engloutis.

Les pièces ou objets traités par le procédé de l'invention peuvent n'être constitués que d'un seul matériau mais elles peuvent également comprendre plusieurs de ces matériaux.

Le produit d'imprégnation utilisé dans le procédé de l'invention, peut être tout produit pouvant imprégner un matériau poreux.

Le produit d'imprégnation est généralement choisi parmi les composés susceptibles de modifier, d'améliorer, les propriétés notamment les propriétés chimiques et/ou physiques du matériau poreux.

Le produit d'imprégnation est donc généralement choisi parmi les produits de consolidation, les produits de conservation, les agents ignifuges, les agents pesticides, insecticides, germicides, fongicides, bactéricides, bactériostatiques, les parfums, les colorants et leurs mélanges.

Le produit d'imprégnation est de préférence choisi parmi les polymères organiques et les monomères et oligomères précurseurs de polymères organiques.

Le procédé peut être facilement adapté pour permettre l'Introduction dans le matériau, simultanément audits polymères, monomères et oligomères, d'une ou de plusieurs autres substances actives choisies par exemple parmi les produits d'imprégnation déjà mentionnés plus haut.

Dans le cas où le produit d'imprégnation utilisé est un monomère, oligomère ou mélange de ceuxci, le liquide d'imprégnation comprend en outre de préférence des additifs, tels que des catalyseurs de polymérisation, des inhibiteurs de polymérisation, des agents de réticulation etc...

Les inhibiteurs de polymérisation permettent d'éviter que ne se produise une polymérisation prématurée, avant que le ou les monomère(s) et/ou oligomère (s) aient complètement imbibé, imprégné le matériaux poreux, de tels inhibiteurs sont connus de l'homme du métier et comprennent par exemple les composés tels que 1' hydroquinone.

Les catalyseurs de polymérisation ont pour but de permettre la polymérisation in-situ du ou des monomère(s) et/ou oligomère(s) dont l'imprégnation dans le matériau poreux a été réalisée par le procédé selon l'invention.

Cette polymérisation est réalisée dans une étape ultérieure, qui suit le procédé d'imprégnation en tant que tel et peut être réalisée par toute technique connue mettant en jeu un chauffage ou une irradiation.

Le catalyseur dépend de la technique de polymérisation et peut être choisi par exemple, parmi les peroxydes, les amines tertiaires etc...

Les monomères sont choisis par exemple parmi les alcènes de 1 à 4 atomes de carbone tels que l'éthylène, le propylène, le butylène; les diènes tels que l'isoprène, le butadiène; les (métn)acrylates d'alkyle de 1 à 4 atomes de carbones tels que le (meth)acrylate de méthyle, le (méth)acrylate d'éthyle; l'éthylène glycol; le propylène glycol; le chlorure de vinyle, l'acétate de vinyle, le proprionate de vinyle, les autres esters vinyliques, le styrène et les autres monomères vinyliques; le styrène-polyester; l'acrylonitrile; l'oxyde d'éthylène; l'oxyde de propylène; les réticulants acryliques di ou trifonctionnels comme l'éthylèneglycoldiacrylate ou le triméthylolpropanetriméthacrylate ; et leurs mélanges...

Les oligomères, de par la définition qui en est généralement admise par l'homme du métier comprennent un nombre limité, généralement inférieur à 10, de motifs récurrents constitués par les monomères choisis de préférence parmi ceux cités ci-dessus.

Les polymères qui peuvent être utilisés directement en tant que produit d'imprégnation dans le procédé de l'invention comprennent par exemple tous les polymères, homopolymères et copolymères comprenant, entre autres, les monomères et/ou oligomères cités plus haut.

La masse moléculaire dudit polymère peut varier entre de larges limites, en fonction du but poursuivi par exemple elle peut aller de 200 à 100000, de préférence de 200 à 10000, de préférence de 200 à 5000, mieux de 400 à 4000.

Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, il est possible de manière surprenante, grâce au procédé de l'invention, d'utiliser en tant que produits d'imprégnation des polymères de masse moléculaire élevée, par exemple supérieure à 2000 g/mole, peu ou pas solubles dans les fluides supercritiques, et qu'il n'était donc pas possible de mettre en oeuvre dans les procédés de l'art antérieur.

De tels polymères de masse moléculaire élevée, ont en particulier un pouvoir consolidant important et améliorent ainsi grandement, et d'une manière encore jamais atteinte dans les procédés de l'art antérieur, les propriétés des matériaux traités.

Parmi les polymères préférés, on peut citer les polyéthyléneglycols (PEG) de masse moléculaire moyenne de 200 à 5000, de préférence de 400 à 4000, par exemple le PEG 4000 (totalement insoluble dans le C02 supercritique), les polystyrènes, les polyéthylènes, les poly(méth)acrylates d'alkyle par exemple de méthyle, les polyuréthanes, les silicones etc...

Le produit d'imprégnation, s'il est liquide, peut être utilisé pur, ou bien il peut être utilisé sous forme d'une solution dans un solvant adéquate.

Ce produit d'imprégnation pur ou cette solution du produit d'imprégnation constituent le liquide d'imprégnation.

A titre d'exemple de produits d'imprégnation qui peuvent être utilisés purs, on peut citer les polyéthylèneglycols de faible masse moléculaire.

Le solvant est généralement choisi parmi l'eau, les solutions aqueuses, les solvants organiques connus, liquides dans les conditions normales de température et de pression, et leurs mélanges.

Le solvant peut ainsi être choisi parmi les alcanes de 5 à 20 C, tel que le n-pentane, l'isopentane, l'hexane, l'heptane, l'octane; les alcènes liquides de 5 à 20 C; les alcynes liquides de 4 à 20 C; les alcools tels que le méthanol, l'éthanol; les cétones, telles que l'acétone; les éthers; les esters; les hydrocarbures chlorés et/ou fluorés liquides; les solvants issus de coupes pétrolières telles que le white spirit; les autres solvants organiques; et leurs mélanges.

Le solvant notamment du produit d'imprégnation et/ou du matériau à imprégner.

Ainsi, les polyéthylène-glycols (PEG), qui sont des produits hydrosolubles sont utilisés de préférence en solution aqueuse et les polymères tels que les polystyrènes, polyéthylènes, polyméthylméthacrylates, polyuréthanes et silicones qui sont des produits lipophiles sont utilisés de préférence en solution dans des solvants organiques.

I1 est à noter que le solvant peut être constitué en totalité ou en partie par le fluide remplissant éventuellement en totalité ou en partie la porosité du matériau.

La concentration du produit d'imprégnation lorsque celui-ci est en solution dans un solvant (à T et P normales de 20"C et 1 bar) est généralement de 1 à 99 % en poids, de préférence de 1 à 50 % en poids, de préférence encore de 20 à 40 %.

Selon un aspect avantageux de l'invention, la concentration de produit d'imprégnation mise en oeuvre est importante, supérieure à celle des procédés connus, par concentration importante on entend une concentration dans la solution pressurisée, c' est-à- dire dans le mélange d'imprégnation de 1 à 99 % en poids, de préférence de 10 à 90 | en poids
Selon l'invention ledit liquide d'imprégnation est ensuite pressurisé à l'aide d'un fluide sous pression, gazeux dans les conditions normales de température et de pression.

Parmi les composés, gazeux dans les conditions normales de température et de pression, pouvant constituer le fluide sous pression, on peut citer à titre d'exemple : le dioxyde de carbone, l'hélium, l'azote, le protoxyde d'azote, l'hexafluorure de soufre, les alcanes gazeux de 1 à 5 atomes de carbone : méthane, éthane, propane, n-butane, isobutane, néopentane, les alcènes gazeux ayant de 2 à 4 atomes de carbones : éthylène, propylène, butène...; les alcynes gazeux : acétylène, propyne et butyne-l ; les diènes gazeux tels que le propadiène ; les hydrocarbures fluorés gazeux, les hydrocarbures gazeux chlorés et/ou fluorés par exemple les chlorofluorocarbures dits Fréons et encore dénommés CKC ou HCFC, ou leur substituts dans le cadre de la législation en cours; l'ammoniac, etc...; et leur mélanges.

Parmi les fluides le dioxyde de carbone est encore préféré, car.il est non toxique, ininflammable, peu réactif, et d'un faible coût. Par ailleurs, ses conditions supercritiques sont très accessibles puisque ses pression et température critiques sont respectivement de 73 bars et 31 "C.

Par ailleurs, le dioxyde de carbone, utilisé comme fluide à l'état dense sous pression, présente un effet bactériostatique avantageux, en particulier lors du traitement de pièces de bois, sec ou gorgé d'eau.

Ladite pressurisation est généralement réalisée en introduisant ledit fluide dans l'enceinte ou récipient hermétique, au-dessus de la surface du liquide d'imprégnation où se trouve le matériau à traiter -
Au cours de cette phase de pressurisation, on passe de la pression initiale, généralement la pression atmosphérique, à la pression de travail mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention.

Dans le procédé selon l'invention, la pression du fluide sous pression encore appelée pression de travail est généralement de 1 à 500 bars, de préférence de 1 à 100 bars, de préférence encore de 2 à 100 bars, mieux de 10 à 75 bars, mieux encore de 20 à 70 bars.

Cette pression, comme on l'a déjà mentionné plus haut, représente généralement la pression à laquelle ce fluide est conditionné, au dessus du liquide d' imprégnation.

La masse volumique du fluide est, dans ces conditions, de 1 à 1100 kg/m3, de préférence de 3 à 900 kg/m3.

La température à laquelle est réalisée le procédé ou température de travail, c'est-à-dire la température du mélange d'imprégnation, dans laquelle baigne la pièce en matériau à imprégner est généralement de 10 à 150 C, de préférence de 20 à 100 C, de préférence encore de 20"C à 60"C mieux de 40 à 60"C.

La solubilité du fluide sous pression dans le liquide d'imprégnation, est fonction de la nature du liquide d'imprégnation, de la nature du fluide sous pression, de la pression et de la température, et ia solubilité peut être modulée, optimisée, en agissant notamment sur ces deux derniers paramètres afin d'ajuster à volonté les caractéristiques physiques du mélange d'imprégnation.

De même, dans certains cas, la concentration du produit d'imprégnation dans la solution formant, le cas échéant, le liquide d'imprégnation peut influencer l'efficacité du traitement, car une augmentation de la concentration du produit d'imprégnation dans la solution entraine une augmentation de la solubilité du fluide sous pression et une élévation de la pression osmotique.

La gamme de température modérée utilisée par le procédé n'impose pas de fortes contraintes au matériel, et est compatible avec des installations construites dans des matériaux usuels, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à des matériaux spéciaux et onéreux.

De plus, ces températures sont compatibles avec le traitement de pièces et d'objets dans des matériaux présentant une certaine sensibilité à la chaleur et qui pourraient se dégrader à température élevée.

Enfin, la limitation de la température permet un fonctionnement du procédé dans de meilleures. conditions de sécurité sans avoir recours à des équipements complexes et coûteux.

Il y a également lieu de noter que les pressions de pressurisation mise en oeuvre de préférence dans le procédé selon l'invention, et qui sont de 1 à 100 bars sont en général plus faibles que les pressions de travail nécessaire dans les procédés utilisant un fluide supercritique tel que le C02 supercritique.

Cette pression de travail plus faible est un avantage supplémentaire du procédé de l'invention.

Par ailleurs, la pression peut être maintenue constante tout au long du traitement - en faisant abstraction des nécessaires phases de compression et de décompression - mais la pression peut également varier au cours du traitement - y compris cette fois au cours des phases de compression et de décompression - de manière croissante ou décroissante de façon continue ou par incréments, ou de façon cyclique autour d'une valeur moyenne.

Ainsi, si la pression varie en continue, elle pourra varier de la pression atmosphérique jusqu'à la pression maximale choisie, ou l'inverse, ctest-à- dire par exemple de 1 bars à 500 bars et vice-versa, ou bien encore de manière décroissante par exemple de 75 à 20 bars.

Si la pression varie de manière cyclique elle pourra varier par exemple avec une amplitude de 5 à 50 bars et avec une période de 1 seconde à 24 heures, la valeur moyenne étant de 3 à 450 bars.

Selon l'invention on obtient, du fait de la pressurisation du liquide d'imprégnation par le fluide sous pression, un mélange d'imprégnation dans lequel on maintient le matériau à imprégner. Le fluide sous pression est solubilisé dans le liquide et la viscosité du mélange est abaissée.

Habituellement, le fluide sous pression est présent en une quantité de 0,01 à 1 fois, par rapport à la quantité de liquide d'imprégnation afin d'obtenir une viscosité minimale du mélange d'imprégnation obtenu, ledit mélange d'imprégnation étant sous forme de solution monophasique liquide.

Selon l'invention, la viscosité du fluide doit dans les conditions du procédé être de préférence très faible. Elle peut par exemple être de 10-5 à 10-4
Pa.s.

Le mélange d'imprégnation obtenu aura, du fait de ia solubilisation du fluide sous pression, une viscosité fortement diminuée qui est généralement de l'ordre d'environ un dixième à environ un centième de la viscosité initiale du liquide d'imprégnation qui est de 1 à 10-3.

La viscosité du mélange d'imprégnation sera donc généralement de 10-2 à 10-4 Pa.s.

Le matériau est maintenu dans le mélange d'imprégnation pendant une durée suffisante pour obtenir l'imprégnation du matériau à traiter.

La durée du maintien est variable notamment selon le matériau, le fluide, le produit d'imprégnation, le taux d'imprégnation recherché.

La durée de maintien qui est sensiblement celle du procédé de traitement sera donc généralement de 1 à 720 heures, de préférence de 1 à 120 heures, par exemple de 48 heures.

C'est là un des avantages du procédé selon l'invention, déjà mentionné plus haut, que d'avoir une durée nettement inférieure à la durée des procédés de l'art antérieur en phase liquide.

A l'issue du traitement d'imprégnation proprement dit, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape d'évacuation et de séparation du fluide de pressurisation et/ou du liquide d'imprégnation ainsi qu'avantageusement une étape de recyclage de ce liquide et/ou de ce fluide séparé.

En ce qui concerne le fluide sous pression celui-ci est évacué de l'enceinte et ramené à l'état gazeux ou à un état proche de l'état gazeux par une ou plusieurs étapes de dépressurisation ou de détente successives.

Ainsi, la pression à l'origine par exemple de 500 bars est elle ramenée en une ou plusieurs fois par exemple à un bar, comme cela a déjà été indiqué plus haut.

Le fluide gazeux de pressurisation est ensuite soumis à une étape de séparation qui permet de séparer le liquide dtimprégnation résiduel encore contenu dans le fluide gazeux.

Le fluide gazeux issu de l'étape de séparation est de préférence recyclé vers le procédé d'imprégnation où il est reconditionné afin de le remettre dans les conditions de température et de pression régissant le procédé.

Le gaz peut ainsi être tout d'abord refroidi à la pression de vapeur saturante, puis stocké sous forme liquide et renvoyé dans le procédé proprement dit en étant réchauffé et comprimé.

Avant son recyclage, le fluide gazeux est de préférence purifié, épuré, par exemple avec du charbon actif, afin d'éliminer notamment toute trace de produit d'imprégnation volatil et/ou de solvant non séparés lors de l'étape précédente.

En effet, une purification poussée du gaz est généralement nécessaire sous peine de réduire grandement les performances du procédé d'imprégnation.

En ce qui concerne le liquide d'imprégnation, une partie résiduelle est séparé lors de la séparation à laquelle est soumise le fluide gazeux dépressurisé, mais l'essentiel du liquide d'imprégnation est évacué, vidangé par exemple à partir de l'enceinte hermétique, à la fin du procédé d'imprégnation. Ce liquide d'imprégnation peut être éventuellement recyclé vers le début du procédé, éventuellement après traitement.

En effet, le liquide d'imprégnation a vu sa composition modifiée lors du traitement d'imprégnation, il a pu se charger de fluides et de composés divers (eau, etc...) déjà présents dans le matériau avant traitement, et il peut être également appauvri en produit d'imprégnation qui s'est déposé en totalité ou en partie dans le matériau si bien que le liquide d'imprégnation, à la fin du traitement, comprend essentiellement le solvant.

Par exemple, dans le cas d'une solution aqueuse de PEG, ce dernier se dépose dans le matériau poreux, et à l'issue du traitement le liquide d'imprégnation est constitué essentiellement d'eau, qui est évacuée.

Le liquide d'imprégnation peut être évacué, vidangé après décompression, ou avant décompression, c'est-à-dire avant ou après évacuation du fluide sous pression.

Si le liquide d'imprégnation est évacué avant décompression, on peut procéder ensuite avantageusement à une opération de rinçage et/ou séchage du matériau, par le même fluide que celui utilisé pour la pressurisation du liquide d'imprégnation mais en l'employant alors à l'état dense sous pression, liquide ou supercritique, c'est-à-dire que le fluide, dans ces conditions, joue alors le rôle de solvant de rinçage et/ou de séchage.

De même, comme on l'a mentionné plus haut le matériau peut être ensuite soumis à une opération de polymérisation.

Le procédé selon l'invention est généralement réalisé en mode statique, sans mise en circulation des fluides mis à part lors des étapes intiales et finales.

La figure 1 représente de manière schématique une vue latérale en coupe de l'installation selon l'invention.

Il est bien évident qu' une telle figure ne présente qu'un exemple de réalisation d'une installation et qu'elle n'est donnée qu'à titre illustratif et non limitatif.

Sur cette figure, sont représentés les moyens de mise en contact du matériau poreux avec un liquide d'imprégnation sous ia forme d'une enceinte hermétique telle qu'un autoclave (1).

Cet autoclave est rempli en partie de liquide d'imprégnation (2). Par exemple, sur la figure 1, l'autoclave (1) est rempli aux trois quarts de liquide d' imprégnation.

Les moyens de mise en contact (1) du matériau poreux avec le liquide d'imprégnation jouent également, de manière générale, le rôle de moyens de maintien dans le mélange d'imprégnation, et sont donc confondus avec ces derniers.

Le liquide d'imprégnation, introduit dans l'autoclave à partir d'un réservoir, d'un circuit d'alimentation (pompe etc...), et d'un piquage prévu dans l'autoclave (non représentés), recouvre le matériau à traiter (3) et laisse subsister un espace libre ou ciel (4) qui reste disponible pour les variations de volume lors de l'introduction du fluide sous pression.

Ainsi, sur la figure, l'espace libre (4) représente un quart du volume de l'autoclave.

Il est bien évident que l'installation peut ne comprendre qu'un seul autoclave, mais qu'elle peut aussi comprendre deux ou plus de ces appareils, par exemple jusqu'à quatre.

Les caractéristiques spécifiques de l'autoclave (1) peuvent varier et peuvent être facilement adaptées en fonction des caractéristiques des pièces de matériau à traiter, telles que des pièces de bois contemporain ou archéologique, sec ou gorgé d'eau.

Ainsi, le volume de l'autoclave est variable et peut être facilement adapté aux pièces à traiter. Le volume de l'autoclave peut aller par exemple de 10 1 jusqu'à 10 m3. De tels autoclaves sont actuellement disponibles dans le commerce.

De préférence, on utilise un autoclave horizontal avec chargement frontai, afin de faciliter les manoeuvres de chargement et de déchargement des pièces à traiter.

De préférence, l autoclave est muni d'un panier interne amovible et modulable, servant de support pour le traitement simultané de plusieurs pièces de géométries hétérogènes et servant également au transport des pièces.

La température de l'autoclave est régulée par des moyens adéquats tels que par exemple une double enveloppe thermostatée.

L'installation comprend également des moyens pour pressuriser le liquide d'imprégnation à l'aide d'un fluide sous pression.

Ces moyens comprennent essentiellement des moyens de conditionnement et d'alimentation d'un fluide gazeux dans les conditions normales de température et de pression permettant d'amener le fluide, dans les conditions de pression, et éventuellement de température employés dans le procédé.

Ainsi sur la figure 1, le fluide, par exemple du CO2, à l'état gazeux en provenance d'une canalisation de recyclage (5,7) est-il refroidi et liquéfié dans un échangeur dit échangeur froid (6) et acheminé dans un réservoir de stockage et d'alimentation (8). Le fluide est ensuite pompé à partir dudit réservoir par l'intermédiaire d'une pompe (9), par exemple de type membrane ou à piston, vers l'autoclave (1). Cette opération de pompage est poursuivie jusqu'à ce que la pression du fluide dans l'autoclave (1), c'est-à-dire la pression régnant dans le ciel (4) au dessus du liquide d'imprégnation atteigne la valeur désirée mentionnée plus haut. La pompe (9) permet également de faire varier la pression de manière croissante, décroissante ou par cycles comme cela à été décrit plus haut.

Avant d'être introduit dans l'autoclave, le fluide, par exemple le CO2, pompé, est amené à la température voulue, c'est-à-dire qu'il est par exemple réchauffé dans un échangeur 10.

L'installation représentée sur la figure 1 comprend également des moyens d'évacuation et de séparation du fluide de pressurisation et/ou du liquide d'imprégnation, à l'issue du traitement d'imprégnation.

Ainsi, dans le cas de l'installation représentée sur la figure 1, le fluide sous pression est évacué par l'intermédiaire de la canalisation (11) puis il est décompressé, détendu, par un dispositif tel qu une vanne de détente (12).

Le fluide gazeux est ensuite envoyé dans les moyens de séparation proprement dits, qui sur la figure 1 comprennent un seul séparateur par exemple de type cyclonique (13).

I1 est bien évident que le nombre, le type et la succession des séparateurs peut varier.

Le liquide d'imprégnation résiduel recupéré dans le séparateur (13) est soutiré par l'intermédiaire de la vanne (14) et peut être éventuellement recyclé.

Les moyens de séparation et d'évacuation du liquide d'imprégnation comprennent simplement une canalisation de vidange (15), munie d'une vanne (16).

L' évacuation du liquide d'imprégnation peut se faire soit après décompression du système, soit avant, c'est à-dire soit avant, soit après évacuation du fluide de pressurisation.

Si le liquide d'imprégnation est vidangé, évacué, avant la décompression du système, cette opération est alors suivie d'une phase de rinçage/séchage par un débit de fluide tel que du CO2 utilisé alors à l'état dense et sous pression, envoyé depuis le réservoir par le circuit d'alimentation et de conditionnement en fluide sous pression déjà décrit cidessus.

L'installation représentée sur la figure i comprend en outre des moyens d'épuration, de purification, du fluide gazeux issus des moyens de séparation (13) et des moyens de recyclage dudit fluide gazeux purifié.

Ces moyens de purification, d'épuration ont été représentés sur la figure 1 sous la forme d'une colonne à reflux ou d'une colonne à charbon actif (17) qui permet l'épuration poussée du fluide gazeux.

Cette colonne (17) est placée sur les moyens de recyclage du fluide qui comprennent essentiellement une canalisation (18,5) qui renvoie le fluide gazeux vers l'échangeur (6).

L'installation de la figure 1 fonctionne en mode statique pour l'étape d'imprégnation.

Un tel fonctionnement a démontré une imprégnation satisfaisante des pièces par exemple en bois et la mise en circulation des fluides ne s' avère pas nécessaire.

Les éléments de pompes employés à la seule fin du chargement et du déchargement de l'autoclave par exemple en polymère, ont de ce fait une puissance modérée, et le coût énergétique associé est par conséquent faible.

Si l'on doit effectuer une polymérisation à l'issue du traitement d'imprégnation, celle-ci peut être réalisée dans la même installation ou dans une installation spécifique dans laquelle on transfère les pièces imprégnées.

EXEMPLES
On a réalisé l'imprégnation de pièces de bois gorgées d'eau, par le procédé selon l'invention, en utilisant du dioxyde de carbone sous pression en tant qu'additif destiné à améliorer les caractéristiques du liquide d'imprégnation, et en mettant en oeuvre une installation analogue à celle décrite dans la figure 1.

Les caractéristiques de cette installation sont les suivantes
- Autoclave : 6 litres
Le produit d'imprégnation est du polyéthylène glycol (PEG).

Les résultats des essais, donnés dans les exemples ci-après, sont exprimés en variation de masse de l'échantillon ( par rapport à la masse initiale), et en taux de PEG dans le bois.

La détermination quantitative du PEG dans le bois comprend deux étapes : une extraction du PEG par solvant et un dosage du PEG dans le solvant par chromatographie liquide.

Exemple 1
Dans cet exemple, on étudie l'imprégnation de bois de résineux gorgé d'eau c' est-à-dire comprenant entre 60% et 80% d'eau par rapport à la masse totale,, par un produit d'imprégnation qui est du polyéthylène glycol (PEG) de masse moléculaire 400 (PEG 400).

A titre indicatif, le PEG 400 est soluble dans le C02 supercritique à raison de 1,25 % pour une pression de 250 bars et une température de 40 C.

Le liquide d'imprégnation est une solution aqueuse à 20 % en masse de PEG.

La pièce de bois à traiter se présente sous la forme d'un parallélépipède de dimensions 10x1,5x20 cm.

Le bois est gorgé d'eau et est par ailleurs très dégradé, c'est-à-dire que les parois cellolosiques qui constituent le tissu du bois sont très affaiblies mécaniquement et qu'elies ont perdu leur rigidité initiale.

Le fluide sous pression est du dioxyde de carbone dense.

Les conditions opératoires sont les suivantes
- pression : 75 bars
- Température : 40 "C
- Masse volumique du CO2 : 240 kg/m3
- Durée du traitement : t8 heures
Les résultats obtenus à l'issue de ce traitement sont les suivants
- variation de masse : +0,6 %
- Taux d'imprégnation en PEG : 39,5 % (en masse ) en surface et 35,3 % au coeur.

Les taux d'imprégnation en PEG obtenus sont très satisfaisants compte tenu de la géométrie de l'objet, qui offre une surface transversale aux fibres réduite.

Le taux d'imprégnation en PEG au coeur de la pièce traitée montre d'autre part que l'imprégnation a été très homogène dans toute la masse du bois.

Exemple 2
Dans cet exemple, on étudie l'imprégnation de bois de chêne gorgé d'eau par un produit d'imprégnation qui est du polyéthylène glycol (PEG) de masse moléculaire 4000 (PEG 4000).

A titre indicatif, le PEG 4000 est insoluble dans le C02 supercritique.

Le liquide d'imprégnation est une solution aqueuse à 40% en masse de PEG.

La pièce de bois à traiter se présente sous la forme d'un parallélépipède rectangle de dimensions 2x2x20 cm.

Le bois est un bois de chêne très dur, et peu dégradé.

Le fluide sous pression est du dioxyde de carbone dense.

Les conditions opératoires sont les suivantes
- pression initiale : 75 bars,
- pression finale : 20 bars
- Température : 60 OC
- Masse volumique du CO2 : 175 kg/m3
- Durée du traitement : 63 heures
Les résultats obtenus à l'issue de ce traitement sont les suivants
- variation de masse : - i6 %
- Taux d'imprégnation en PEG : 41,2 % (en masse) en surface et 27,8 % au coeur.

Pour cet échantillon en chêne très peu dégradé, qui est une des essences les plus difficiles à imprégner du fait de sa compacité, les taux de PEG obtenus sont très satisfaisants.

Avec les techniques de l'art antérieur en phase liquide, la durée pour atteindre un tel degré d'imprégnation serait de plusieurs semaines, voire plusieurs mois.

Du fait que le PEG 4000 est insoluble dans le C02 dense seul, cette opération est impossible par les procédés de l'art antérieur utilisant du C02 supercritique.

Deux paramètres apparaissent déterminants, semble-t'il, pour l'efficacité du traitement
- la concentration de la solution aqueuse de PEG d'une part.

Une augmentation de la concentration peut entraîner une augmentation de la solubilité du C02 dans la solution aqueuse et une élévation de la pression osmotique,
- l'obtention d'un optimum dans l'intervalle de pression balayé au cours de l'essai d'autre part.

La pression détermine le pourcentage de C02 dissout, donc la viscosité de la solution aqueuse à imprégner.

Claims (29)

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement d'un matériau poreux par un produit d'imprégnation, caractérisé en ce que ledit matériau est mis en contact avec un liquide d'imprégnation constitué par ledit produit d'imprégnation pur ou par une solution dudit produit d'imprégnation; ledit liquide d'imprégnation est pressurisé à l'aide d'un fluide sous pression, gazeux dans les conditions normales de température et de pression, moyennant quoi on obtient un mélange d'imprégnation où le fluide sous pression est dissout dans le liquide d'imprégnation; et ledit matériau est maintenu dans ledit mélange d'imprégnation.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit matériau poreux est choisi parmi le bois, le cuir, les peaux, la pierre, le métal, le papier et autres substances à base de cellulose, les céramiques, les bétons, les étoffes et tissus, les matériaux organiques et les matériaux composites comprenant deux ou plus de ces matériaux.

3. Procédé selon la revendication i ou la revendication 2 caractérisé en ce que la porosité dudit matériau est remplie en totalité ou en partie par un fluide.

4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit fluide est de l'eau ou une solution aqueuse.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que ledit matériau est du bois choisi parmi les bois de pin sylvestre, pin maritime, pin laricio, mélèze, sapin, épicéa, douglas, et autres résineux, chêne, châtaignier, robinier, peuplier, érable, merisier, hêtre et noyer et autres feuillus, et les essences exotiques.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit produit d'imprégnation est choisi parmi les produits de consolidation, les produits de conservation, les agents ionifuges, les agents pesticides, insecticides, germicides, fongicides, bactéricides, bactériostatiques, les parfums, les colorants et leurs mélanges.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit produit d'imprégnation est choisi parmi les polymères organiques et les monomères et oligomères précurseurs de polymères organiques.

8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que lesdits monomères sont choisis parmi les alcènes de 1 à 4 atomes de carbone; les diènes; les (méth)acrylates d'alkyle de 1 à 4 atomes de carbone; l'ethylène glycol; le propylène glycol; le chlorure de vinyle, l'acétate de vinyle, le proprionate de vinyle, les autres esters vinyliques, le styrène et les autres monomères vinyliques; le styrène-polyester; l'acrylonitrile; l'oxyde d'éthylène; l'oxyde de propylène; les réticulants acryliques di ou trifonctionnels comme l'éthylèneglycoldiacrylate ou le triméthylolpropanetriméthacrylate; et leurs mélanges.

9. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que lesdits polymères sont choisis parmi les polyéthylène-glycols, les polystyrènes, les polyéthylènes, les poly(méth)acrylates d'alkyle, les polyuréthanes, les silicones.

10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que ledit polymère est un polyéthylèneglycol de masse moléculaire moyenne de 200 à 5000.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que la solution du produit d'imprégnation est une solution dans un solvant choisi parmi, l'eau, les solutions aqueuses, les solvants organiques liquides dans les conditions normales de température et de pression, et leurs mélanges.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que ledit fluide, gazeux dans les conditions normales de température et de pression, est choisi parmi le dioxyde de carbone; l'hélium; l'azote; le protoxyde d'azote; l'hexafluorure de soufre; les alcanes gazeux de 1 à 5 atomes de carbone; les alcènes gazeux de 2 à 4 atomes de carbones; les alcynes gazeux; les diènes gazeux; les hydrocarbures fluorés gazeux; les hydrocarbures gazeux chlorés et/ou fluorés ou leurs substituts dans le cadre de la législation en cours; l'ammoniac; et leurs mélanges.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que la pression du fluide sous pression est de 1 à 500 bars.

14. Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que la pression du fluide sous pression est de 2 à 100 bars.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que la température de travail est de 10 à 150oC.

16. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que la température de travail est de 20 à 100 "C.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que la pression est maintenue constante tout au long du traitement.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que la pression varie au cours du traitement de manière croissante ou décroissante de façon continue ou par incréments.

19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que la pression varie au cours du traitement de manière cyclique autour d'une valeur moyenne.

20. Procédé selon la revendication 19 caractérisé en ce que la pression varie avec une amplitude de 5 à 50 bars et avec une période de 1 seconde à 24 heures autour de la valeur moyenne.

21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 caractérisé en ce que le matériau est maintenu dans le mélange d'imprégnation pendant une durée de 1 à 720 heures.

22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 caractérisé en ce que la viscosité du mélange d'imprégnation est de 10-2 à 10-4 Pa. s.

.23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 22 caractérisé en ce que la concentration du produit d'imprégnation dans le mélange d'imprégnation est de 1 à 99 % en poids.

24. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre, suite au traitement d'imprégnation, une étape d'évacuation et de séparation du fluide de pressurisation et/ou du liquide d' imprégnation.

25. Procédé selon la revendication 24 caractérisé en ce que ledit liquide et/ou ledit fluide est (sont) recyclé(s).

26. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'elle comprend

- des moyens de mise en contact du matériau poreux avec un liquide d'imprégnation ;

- des moyens de pressurisation du liquide d'imprégn & tion à l'aide d'un fluide sous pression, gazeux dans les conditions normales de température et de presion, afin d'obtenir un mélange d'imprégnation où le fluide sous pression est dissout dans le liquide d'imprégnation ;

- des moyens de maintien dudit matériau dans ledit mélange d'imprégnation.

27. Installation selon la revendication 26 caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien et lesdits moyens de mise en contact sont confondus.

28. Installation selon l'une quelconque des revendications 26 et 27 caractérisé en ce qu'elle comprend en outre des moyens d'évacuation et de séparation du fluide de pressurisation et/ou du liquide d'imprégnation à l'issue du traitement d'imprégnation. -

29. Installation ;selon la revendication 28 caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de recyclage du fluide gazeux et/ou du liquide d' imprégnation