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RÉSUMÉ
Le traitement thermique du bois permet d’augmenter sa stabilité dimensionnelle et sa durabilité. Cet article fait le point sur le procédé de rétification qui a vu le jour en France en 1986 et généré une petite filière de production, réduite à un seul producteur en 2016. Il retrace la mise au point du procédé au laboratoire, en particulier la maîtrise de l’atmosphère, point crucial du traitement, et les choix effectués pour son industrialisation. Le temps et la température du traitement ont des effets complexes sur les propriétés d’usage du bois rétifié, qui sont quantifiées, illustrées et commentées.
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René GUYONNET : Directeur de recherche à l’École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne, France
INTRODUCTION
Le bois est l’un des premiers matériaux utilisés par l’homme. Il est reconnu pour ses propriétés acoustiques, isolantes, ses performances mécaniques et sa légèreté dans la mise en œuvre. Son usinage est facile et peu énergivore. Toutefois le bois possède certains handicaps. C’est un matériau anisotrope, hydrophile et instable dimensionnellement avec les variations d’humidité. Sa sensibilité aux agents de dégradation biologique limite sa durabilité, très variable selon les essences. Les essences exotiques réputées pour leur stabilité et leur durabilité sont coûteuses et leur exploitation est contestée. Les essences des régions tempérées (résineux et feuillus) nécessitent des traitements chimiques pour les protéger de l’humidité et des agents de biodégradation, mais les composés utilisés sont dangereux à des degrés divers, et les bois ainsi traités sont difficiles à gérer en fin de vie.
Améliorer la stabilité et la durabilité du bois via un traitement thermique constitue une alternative plus respectueuse de l’environnement. Nous présentons dans cet article la « rétification » du bois, traitement thermique sous atmosphère pauvre en oxygène, destiné aux essences des pays tempérés (résineux ou feuillus). La rétification est présentée tout d’abord sous l’angle physico-chimique des transformations induites par l’augmentation de température, puis du procédé. La mise en œuvre industrielle est brièvement évoquée ainsi que les procédés concurrents. L’évolution du matériau massif en fonction des conditions de traitement thermique est présentée ensuite : l’amélioration de sa stabilité et de sa durabilité sont précisées, ainsi que la dégradation concomitante de ses propriétés mécaniques. Les propriétés particulières du bois rétifié sont intégrées à un guide d’usage et illustrées dans un panorama d’applications.
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MOTS-CLÉS
Traitement thermochimique Matériau bois Procédé de préservation Stabilisation dimensionnelle
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4. Modification des propriétés d’usage, qualité
L’intérêt du traitement est de modifier les propriétés macro-scopiques ou « d’usage » du matériau. Le bois est traité dans sa masse et il est donc possible de ré-usiner des pièces sans perte du bénéfice apporté par le traitement. La rétification s’accompagne d’une perte de masse de l’échantillon couplée à un retrait volumique anisotrope de la structure. À la sortie du four, le bois rétifié émet une odeur proche du café torréfié qui s’atténue au fil des jours, puis disparaît. L’une des caractéristiques commerciales les plus importantes est l’assombrissement du matériau. La mesure de la couleur et de la perte de masse sont les outils les plus simples du contrôle qualité.
4.1 Mesure de la couleur
Les modifications chimiques des composants du bois assombrissent sa couleur, qui se rapproche de celle des bois exotiques. Plus la température du traitement est élevée, plus la couleur s’assombrit (figure 9).
Une mesure de couleur peut être réalisée avec un colorimètre spectrophotomètre portable et exprimée sous forme d’un vecteur {L*, a*, b*} dans l’espace CIELab [S 7 602]. La différence colorimétrique globale (ΔE*) entre deux couleurs s’exprime par :
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - WHITE (H.A.), ARBOR (A.) - Process for the partial pyrolysis of wood and product of the same. - Patent 2,360,604, US Patent Office (1944).
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(2) - STAMM (A.J.), HORACE (K.B.), KLINE (A.A.) - Staywood : heat-stabilized wood. - Ind. Eng. Chem., 38(6), p. 631-634 (1946).
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(3) - BURMESTER (A.) - Dimensionsstabilisierung von Buchenholz durch Wärmebehandlung unter Druck. - HOB, 1, p. 22-25 (1974).
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(4) - GIEBELER (E.) - Dimensionsstabilisierung von Holz durch eine Feuchte/Wärme/ Druck-Behandlung. - Holz as Roh-ubd Werkstoff, 41, p. 87-94 (1983).
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(5) - AVAT (F.) - Contribution à l’étude des traitements thermiques du bois jusqu’à 200 °C : transformations chimiques et caractérisations physico-chimiques. - Thèse École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne (1993).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Anti-shrink treatment for wood United States Patent Office 2,296,316 Alfred J. Stamm 09, 22 (1942)
Procédé de fabrication d’un matériau ligno-cellulosique par traitement thermique et matériaux obtenu par ce procédé n° 8614138, ARMINES (1986)
Procédé de fabrication d’un matériau aggloméré à base d’une matière ligno-cellulosique et matériau obtenu par mise en œuvre de ce procédé. N° 87 00863, ARMINES (1987)
Procédé de traitement du bois à étape de transition vitreuse. N° 9609455, NOW (1996).
Procédé de rétification du bois. N° 9609456, NOW (1996)
Réacteur de rétification du bois. Fours et brûleurs Rey n° 98 09252
US patent 6217939 : Wood Treatment Process
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Site du seul producteur actif (2016) en France situé dans les Vosges.
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NF B51-006 (1985), Bois – Détermination du retrait
B 51-008 (1987), Bois – Essai de flexion statique – Détermination de la résistance à la flexion...
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