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PROCEDE POUR LA DESSICCATION DE DIVERSES MATIERES NOTAMMENT CELLE DES BOIS ET LA SENILISATION DE CES BOIS PAR DES AGENTS OXYDANTS.
Actuellement pour dessécher les bois et les séniliser par des agents oxydants, on les traite en étuve au moyen d'un courant d'air dont on élève progressivement la tem- pérature pour commencer la dessiccation du bois, et auquel, à partir d'un certain moment plus ou moins arbitrairement choisi, on mélange des quantités croissantes d'ozone afin de continuer la dessiccation et de produire le durcissement.
Dans ce procédé il arrive fréquemment que le séchage et la sénilisation ne pénètrent pas jusqu'au coeur du bois et que le bois se fendille.
L'invention décrite ci-dessous a pour objet d'éviter
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ces inconvénients. Elle consiste principalement à ne commencer la sénilisation que quand on a obtenu une dessiccation suffisamment .poussée et à réaliser cette dessiccation par une atmosphère artificiellement créée dans des conditions (degré hygrométrique et tempéra- ture) déterminées à chaque instant d'aprs le taux d'humidité que le bois possède à ce moment, la, dessic- cation étant réalisée principalement par variation du degré hygrométrique de l'air.
Ce procédé est basé sur les observations et déductions suivantes :
L'eau se trouve dans le bois répartie en :
1 ) eau de capillarité, constituant la sève et occupant les vaisseaux,
2 ) eau d'imbibition, imprégnant les fibres (enveloppes cellulaires, parois des vaisseaux) et les espaces intercellulaires,
3 ) eau de constitution entrant dans la composition chimique des matières organiques (protoplasma, ou autres) qui forment l'intérieur des cellules cons- titutives du bois.
L'eau de capillarité étant à l'état libre dans le réseau capillaire constitué par les vaisseaux du bois n'a théoriquement à vaincre pour s'éliminer que des résistances capillaires.
L'eau d'imbibition contenue dans les tissus formant les enveloppes des cellules et entre les cellules doit vaincre pour s'éliminer des résistances osmotiques plus grandes que les résistances capillaires.
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L'eau de constitution ne peut s'éliminer que par transformation chimique des matières qui constituent le bois.
Dans le type de traitement envisagé, cette transformation chimique consiste en une oxydation de l'enveloppe des cellules et de leur contenu par des agents tels que l'ozone, le chlore, le fluor, et d'au- tres corps analogues, , oxydation qui a pour effet de durcir ces matières en les transformant en vasculose.
L'auteur de l'invention a observé que ce durcissement, qui se produit d'abord dans les couches extérieures, empêchait l'appel à l'extérieur de l'eau de capillari- té et gênait celui de l'eau d'imbibition, s'il en reste dans les couches intérieures ; c'est pourquoi l'inven- tion consiste en partie à ne commencer la sénilisation que lorsqu'on a obtenu une dessiccation suffisamment poussée, c'est-à-dire enlevé l'eau de capillarité et une partie de l'eau d'imbibition. Pour reconnaît.re le moment favorable à la mise en train oe la sénili- sation, on suit l'état du bois pendant la dessiccation au moyen de pièces de bois témoins et d'une table indiquant pour le bois traité les quantités d'eau de chaque espèce (eau de capillarité, eau d'imbibition, eau de constitution).
Pour opérer cette dessiccation il faut également prendre certaines précautions. En effet si le retrait de l'eau de capillarité ne provoque aucune diminution de volume du bois, il n'en est pas de même du retrait de l'eau d'imbibition qui entraine le resserrement des cellules. 3i donc ce reserrement des cellules s'effec- tue d'abord à la périphérie, il empêchera la sortie
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d'eau des couches intérieures et provoquera forcément le fendillement du bois.
L'auteur de l'invention a trouvé que l'on pouvait réaliser progressivement la dessiccation sans cet inconvénient, c'est-à-dire en laissant à chaque instant le bois sensiblement homogène dans toute sa masse, en faisant varier, dans les conditions indiquées ci-dessous, l'état hygrométrique du courant d'air de traitement au lieu de faire varier sa tempé- rature comme on le fait jusqu'à ce jour.
En effet on sait que si on abandonne une pièce de bois dans une atmosphère ayant un degré hygrométri- que et une température données, fixes, cette pièce de bois aura au bout d'un certain temps un taux d'hu- midité qui sera toujours le même pour ces conditions données; c'est ce qu'on appellera ici le "taux d'hu- midité limite" correspondant aux conditions données; il varie avec les conditions de l'air.
Si le bois ayant un certain taux d'humidité est placé dans une atmosphère dont les conditions cor- respondent à un taux d'humidité limite très voisin du taux réel de ce bois, le bois atteint ce taux limite par des cheminements d'eau, capillaires et osmotiques, qui se font régulièrement du centre à la périphérie et ne créent pas de défaut d'homogénéité entre les diverses parties du bois. La dessiccation cevra donc se faire dans un courant d'air qui aura à chaque instant des conditions correspondant à peu près au taux d'humidité réel du bois et qui varieront très lentement pour que ce taux réel varie lui-même
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très lentement au fur et à mesure de l'avancement de la dessiccation.
Il est facile de voir que cette condition n'est pas réalisée avec le traitement actuel à tempéra- ture variable.
En effet, si l'on opère avec une atmosphère dont le taux d'humidité relative (rapport entre le poids de l'eau existant dans l'unité de volume et celui qui existerait s'il y avait saturation) est maintenu par exemple à 20%. le taux d'humidité limite du bois, rapporté au poids du bois sec, serait : à 20 C. de 5 %
100 C de 3 %
On voit que, malgré cet énorme écart de tempé- rature, le taux d'humidité limite du bois ne varie pour ainsi cire pas.
Dans ces conditions on n'arrive à une dessiccation relative que parce que ce taux limite est très bas et que le taux d'humidité relative de l'air qui est en général l'air de l'usine où se trouve l'étuve diminue lorsqu'on élève sa température; mais alors il existe au début du traitement un écart énorme entre le taux réel du bois, qui, dans le cas de bois frais, est d'environ 90 à 100 et même 150 % d'eau rapporté au poids sec du bois et le taux limite correspondant aux conditions de l'atmosphère de trai- tement de sorte que les cheminements d'eau ne se font pas régulièrement et lentement du centre à la périphé- rie dans toute la masse du bois, mais au contraire l'eau de capillarité et celle d'imbibition sont brus- quement enlevées aux couches superficielles et leur
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donnent un retrait qui,
se produisant avant celui des couches profondes, fait fendre le bois.
Au contraire si l'on opère avec un courant d'air à la température constante de 20 C par exemple, le taux d'humidité limite du bois sera de
5 % - pour 20 % d'humidité dans l'air
33%- - 100 % - - -
On voit donc que des variations importantes du taux limite d'humidité du bois correspondenant aux con- ditions qui peuvent être réalisées par la variation de l'humidité de l'atmosphère permettent d'adapter à chaque instant du traitement les conditions d'humidité de l'atmosphère au taux d'humidité existant à cet ins- tant dans le bois.
Pour faire varier progressivement le taux réel d'humidité du bois, on se servira d'abaques indiquant le taux limite d'humidité du bois en fonction de l'humidité de l'air et de sa température ; sera alors facile de régler les variations de cette humidité de l'air et éventuellement de cette température de l'air pour obtenir une diminution progressive de l'hu- midité du bois.
Dans la pratique il sera avantageux de faire circuler l'air en circuit fermé. L'air sortant de l'étuve est à environ 100 % d'humidité relative (saturé); avant de le renvoyer à. l'étuve on le refroidira à la température voulue, par exemple 30 , pour lui enlever par condensation la quantité d'eau nécessaire pour que réchauffé ensuite à la température de traitement, 40-50 par exemple, il ait en rentrant dans l'étuve le taux d'humidité relative voulu pour l'humidité existant
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à ce moment dans le bois.
La charge d'une étuve se fait généralement avec des bois de même essence débités en pièces de mêmes dimensions, mais le taux d'humidité de ces bois peut être assez différent de l'une à l'autre pièce parce que ces bois sont sciés depuis plus ou moins longtemps et que depuis ce moment ils ont été exposés à des conditions atmosphériques différentes. Le traite- ment indiqué ci-dessus nécessite donc que l'humidité de ces bois soit d'abord rendue uniforme. A cet effet on envoie d'abord dans l'étuve une atmosphère saturée pour faire prendre à toutes les pièces de bois le maximum d'humidité qu'elles peuvent prendre ; qui est le même pour toutes les pièces de bois, puis- qu'elles sont toutes de même essence et débitées aux mêmes dimensions.
A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé un mode de réalisation d'une étuve de dessiccation et de sénilisation des bois pour l'application du procédé ci-dessus.
La figure 1 est une coupe schématique en élé- vation longitudinale.
La figure 2 est une coupe schématique hori- zontale, les appareils accessoires étant représentés sur deux plans différents dans la figure même et au-dessous pour mieux faire comprendre l'organisation du circuit fermé de l'air.
La figure 3 est une coupe schématique horizonta- le montrant le fonctionnement en circuit d'air ouvert.
Les figures 4 et 5 sont des coupes partielles,
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verticale et horizontale, d'une porte étanche pour étuve.
L'étuve est constituée d'une chambre en maçonnerie 1 pourvue d'un plancher perforé 2. Généralement les bois à. traiter sont empilés de façon appropriée sur des wagonnets qui sont introduits dans l'étuve dont ils occupent toute la partie centrale limitée sur ses bords par deux cloisons verticales perforées 3 et 4 (figure 2). Au dessous du plancher 2 de l'étuve est disposée une paroi inclinée 5 aboutissant à un puisard 6. Ce dispositif est destiné à permettre l'écoulement des eaux qui se condensent dans l'étuve 1. La machine- rie de l'étuve se compose d'un ventilateur 7, d'un réchauffeur 8, d'une canalisation latérale 9 débouchant dans l'étuve 1 par des orifices 10 munis de parois déflectrices 11 destinées à répartir l'air sur toute la surface des parois latérales verticales perforées 3 et 4.
L'air chaud ainsi introduit dans l'étuve par un de ses côtés traverse les empilages de bois et se rend sur l'autre côté de l'étuve d'où il passe dans une canalisation 12 qui comporte éventuellement un condenseur forme par un tube réfrigérant 13 et qui aboutit au ventilateur 7.
La canalisation 12 peut alternativement être mise en communication avec le réfrigérant 13 et le ventila- teur 7 ou avec une cheminée 14. Dans le premier cas l'air s'écoule en circuit fermé comme suit : ventila- teur 7, réchauffeur 8, canalisation 9, ouvertures 10, traversée régulière de la charge de bois placée entre les cloisons 3 et 4, canalisation 12, condenseur 13,
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ventilateur 7. Comme il a été expliqué plus haut, l'air sera envoyé dans l'étuve à une .température cons- tante, par exemple à 40-50 C. avec un taux d'humidité qui à cette température corresponde à un taux limite d'humidité du bois légèrement plus bas que le taux réel que le bois possède à ce moment.
Le condenseur 13 sera réglé de façon à ne condenser dans l'air à 100 % d'hu- midité relative sortant de l'étuve que la quantité d'eau nécessaire pour que cet air, après avoir été repris par le ventilateur 7 et réchauffé à 40-50 C. par le réchauffeur 8, retourne dans l'étuve avec un nouveau taux d'humidité relative réalisant les condi- tions voulues par l'état du bois à ce nouveau moment.
La condensation de l'humidité en excès dans l'air peut être obtenue sans condenseur 13 par un choix judi- cieux du plan de construction de l'étuve et de la lon- gueur des canalisations.
Pour pouvoir régler avec certitude le taux d'humidité de l'air, il est important d'assurer l'étan- chéité entre l'étuve et l'air extérieur. A cet effet la porte 15, de l'étuve sera par exemple formée de deux cloisons 16-17 maintenant entre elles un matelas d'air 18. La partie inférieure 19 de la porte est enga- gée dans une rainure rendue étanche par une masse de sable 20. Les bords 21 de cette porte 15 sont serrés contre un cadre 22 par l'intermédiaire d'un feutre gras 23 au moyen de vis 24 prenant appui dans des étriers 25.
Dans le cas du circuit ouvert (figure 3) l'air est aspiré à l'extérieur par le ventilateur 7
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avec son taux d'humidité existant, réchauffé en 8, envoyé dans l'étuve par la canalisation 9 et, après avoir traversé l'étuve, il se rend par la canalisation 12 à la cheminée 14 qui l'évacue à l'atmosphère.
L'installation est pourvue de dispositifs non représentés permettant de régler la quantité d'air envoyée dans l'étuve par le ventilateur, et la vitesse de cet air. L'étuve est également pourvue de psyahromètres thermoélectriques et de tous autres appareils de contrôle nécessaires pour connaître d'une façon précise à chaque instant les conditions de l'air envoyé. En outre, comme il a été dit, il y a dans l'étuve des pièces de bois témoins qui de temps en temps peuvent être retirées sans ouvrir en grand l'étuve, et pendant le fonctionnement, pour faire sur elles les mesures nécessaires à, une bonne conduite de l'opération.
L'empilage du bois sur les wagonnets doit être particulièrement soigné et les espaces entre ces divers empilages de bois doivent être formés de façon que toutes les pièces de bois soient soumises sensiblement aux mêmes conditions de courant d'air.
A cet effet, les pièces de bois, généralement en forme de planches, seront disposées de préférence à plat et non sur champ. L'air, arrivant par les ouvertures 10 et réparti en hauteur et de l'avant à. l'arrière par les parois déflectrices 11, trouvera ainsi entre les planches des chemins horizontaux ayant la même direction que lui à son entrée dans l'étuve. La vitesse de l'air de l'étuve doit être assez faible
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et correspondre à la vitesse avec laquelle se réalisent les déplacements capillaires et osmotiques de l'eau à évaporer.
En résumé une opération dans cette étuve sera conduite de la façon suivante :
L'étuve étant chargée avec soin comme il a été dit, on y enverra d'abord de l'air amené à 100 % d'humidité à l'aide de vapeur d'eau complètement détendue, afin d'amener toutes les pièces de bois à une humidité initiale identique qui sera l'humidité maxima.
Ensuite on fera varier le taux d'humidité relative de l'air, par réglage du condenseur 13, et éventuelle- ment la température de cet air de façon à faire varier très progressivement la valeur de l'humidité limite du bois correspondant à ces conditions et en s'arran- geant pour que, à chaque moment, cette humidité limite du bois correspondant aux conditions de l'air envoyé soit très peu en dessous de l'humidité réelle de ce bois, ce qui pourra être obtenu facilement en agissant principalement sur l'humidité de l'air et éventuellement un peu sur sa température, en mesurant de temps en temps sur les pièces témoins le degré de dessiccation du bois et en consultant les abaques donnant le taux d'humidité limite du bois en fonction de l'humidité relative de l'air et de sa température.
Si l'on veut appliquer un traitement de sénilisation, c'est seulement lorsque l'on aura évaporé l'eau de capillarité et une faible partie de l'eau d'imbibition, c'est-à-dire quand on sera certain que le bois est au-dessous du point de saturation de la fibre (c'est-à-dire correspondant
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à l'enlèvement de toute l'eau ce capillarité) ou à une humidité très voisine, que l'applica.tion de ce traitement peut être utilement commencée en introdui- sant avec l'air de l'étuve, d'une façon appropriée qui n'a pas à être étudiée ici, les gaz susceptibles de produire cette sénilisation, ozone, chlore, fluor ou autres produits analogues.
Un tel traitement permet d'opérer la dessicca- tion et la sénilisation du bois d'une façon absolument méthodique en donnant les meilleurs résultats dans le minimum de temps et avec le minimum de dépenses.