Les bois modifiés thermiquement : procédés et résultats de recherches Carl Tremblay, chercheur Produits à valeur ajoutée Division de l'est www.valuetowood.ca www.valeuraubois.ca
Introduction Bois modifié thermiquement : Bois chauffé entre 160 et 245 o C (320 et 473 o F) sous atmosphère contrôlée pauvre en oxygène.
Introduction Modifications chimiques de la structure du bois : Dégradation des hémicelluloses qui possèdent des propriétés hydrophiles. Réticulation des lignines signifiant la formation de liaisons chimiques entre les molécules.
Introduction Modifications chimiques de la structure du bois : Ces modifications interviennent sur les propriétés physiques et mécaniques du bois.
Objectifs Évaluer la performance de différentes technologies de modification thermique. Déterminer les propriétés du bois après traitement. Développer une méthode de contrôle de la qualité. Établir les bases d un programme de certification.
Matériel Sapin baumier et pin gris modifiés thermiquement à 210 o C par les procédés Perdure, ThermoWood et de Rétification. Fours ThermoWood 100m 3 ch., Finnforest Finlande. Four Perdure 12m 3
Procédé Perdure Procédé breveté en France en 1995 par la société BCI, 1 er four industriel en 1997. PCI Industries inc.. au Québec depuis 2000. Source d énergie: gaz naturel. Atmosphère: gaz recyclés et brûlés. Capacité de 3 à 5 Mpmp. Temps de traitement : 7 à 16 h. Trois fours au Québec.
Procédé de Rétification Procédé développé à l EMSE en France au cours des années 70 / 80. Société NOW en 1995, Groupe EPMB H depuis 2004. Source d énergie: électricité. Atmosphère: azote. Capacité de 1.7 à 3.5 Mpmp. Temps de traitement : 7 à 14 h. Température > 240 o C
Procédé ThermoWood Procédé développé par le VTT en Finlande au cours des années 90. Fours industriels disponibles depuis 1995. Trois manufacturiers: Valutec, Stellac et Tekmaheat. Source d énergie: électricité ou gaz naturel. Atmosphère: vapeur surchauffée. Capacité de 1 à 50 Mpmp. Temps de trment : 36 à 45 h. Trois fours au Québec. Procédé ThermoWood
Résultats : Résistance à l abrasion Perte de masse après 500 tours de roulette abrasive 3,5 Sapin Pin Gris 3,0 2,5 Perte de masse (g) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Non modifié Tech. 1 Tech. 2 Tech. 3
Perte de masse après 500 tours de roulette abrasive 2,5 Résultats : Résistance à l abrasion 2 Perte de masse (g) 1,5 1 0,5 0 Sapin non modifié 185C 200C 215C
Résultats : Résistance à l impact Hauteur moyenne de la masse avant rupture 7,0 Sapin Pin Gris 6,0 Hauteur moy de la masse de 50 lbs (po) 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Non modifié Tech.1 Tech. 2 Tech. 3
Résultats : Résistance à l impact Hauteur moyenne de la masse avant rupture 7,0 Hauteur moy de la masse de 50 lbs (po) 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Sapin non modifié 185C 200C 215C
Résultats : Résistance en flexion, MOE 10000 9000 8000 Sapin Pin Gris Module d élasticité 7000 MOE (MPa) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Non modifié Tech.1 Tech.2 Tech.3
Résultats : Résistance en flexion, MOR 100 90 80 70 Module de rupture Sapin Pin Gris MOR (MPa) 60 50 40 30 20 10 0 Non modifié Tech.1 Tech.2 Tech.3
Résultats : Dureté Janka 3,0 Force requise pour enfoncer bille de 5.6 mm 2,5 Sapin Pin Gris 2,0 Force (kn) 1,5 1,0 0,5 0,0 Non modifié Tech. 1 Tech. 2 Tech. 3
Résultats : Stabilité dimensionnelle 2 Évolution de la largeur des éprouvettes 1,5 1 Variation en largeur (mm) 0,5 0-0,5-1 Pin Gris non modifié Pin Gris Tech.1 Pin Gris Tech.2 Pin Gris Tech.3 Largeur initiale Immersion 1 Conditionnement 1 Immersion 2-1,5 Conditionnement 2 Immersion 3 Conditionnement 3 Immersion 4-2 Conditionnement 4
Résultats : Dégradation fongique 70 Pertes de masse - Pin Gris 60 50 unmodified Tech. 1 Tech. 2 Perte de masse (%) 40 30 20 10 0 C. versicolor G. trabeum I. lacteus P. placenta Champignon
Résultats : Méthode de contrôle de la qualité Évaluation de la coloration du bois en fonction de la température de traitement
Résultats : Méthode de contrôle de la qualité Détection de gerces internes par ultrasons Mesure par ultrasons
Résultats : Méthode de contrôle de la qualité Mesure de l atténuation par ultrasons pour la détection de gerces internes Pièce sans gerces Pièce avec gerces
Résultats : Programme de certification En Finlande, classes de traitements Thermo-S et Thermo-D pour résineux et feuillus établies par la FTWA et le VTT. Certification de produits d épinette Thermo-D fabriqués par Stora Enso,, usine de Kotka en Finlande: certification Komo par la firme SKH. Détermination des propriétés du pin gris traité Thermo-S et Thermo-D.
Conclusions Le bois modifié thermiquement est un nouveau matériau avec certaines propriétés améliorées vs le bois non traité. Un choix judicieux des produits finis permettrait d ajouter de la valeur à certaines essences peu utilisées.
Conclusions Avantages : Amélioration de la stabilité dimensionnelle. Meilleure résistance à la dégradation fongique. Nouvelle coloration en fonction de la température de traitement. Pas de réduction significative du MOE. Inconvénients : Vieillissement du matériau. Affaiblissement de la résistance à l abrasion. Affaiblissement de la résistance à l impact.
Bois modifié thermiquement : Production finlandaise Transformation du bois traité pour la production de lambris (Finnforest,, Finlande)
Bois modifié thermiquement: Production finlandaise Transformation du bois traité pour la production de lames de patio (Finnforest,, Finlande)
Bois modifié thermiquement Bâtiment avec revêtement en bois ThermoWood (Espoo, Finlande)
Bois modifié thermiquement
Bois modifié thermiquement: Production finlandaise Production annuelle de bois ThermoWood (réf.: FTWA) 35000 30000 31146 Production (m3) 25000 20000 15000 18799 24605 21631 10000 5000 0 2001 2002 2003 2004
Bois modifié thermiquement au Québec Kisis Technol., Dolbeau-Mist. mec torréfaction, St-Gabriel-de-Brandon
Bois modifié thermiquement au Québec Bois BT, LaBaie Industries ISA, Normandin