Qu’est-ce que le thermotraitement ?
Le thermotraitement est une recette de cuisson dans un four afin de modifier les propriétés intrinsèques du bois. La chauffe haute température a cette faculté d’améliorer la durabilité vis-à-vis des champignons lignivores, la stabilité, et d’homogénéiser la coloration. Comme en cuisine étoilée si vous servez une viande carbonisée, votre client ne voudra pas du produit, si c’est trop peu, les modifications ne sont pas satisfaisantes. Très sérieusement, dans ce procédé la limite est étroite. C’est ce que nous allons vous expliquer.
Les bois modifiés par traitement haute température sont des bois dont la composition chimique, les propriétés physiques et mécaniques ont été modifiées par une exposition à des fortes températures (entre 160°C et 250°C le plus souvent), dans un milieu contrôlé en oxygène et en humidité durant plusieurs heures. Certaines propriétés du bois sont ainsi modifiées de façon permanente par rapport à celles de bois non traités.
Le bois modifié est alors caractérisé par une couleur généralement plus brune, une stabilité dimensionnelle généralement plus grande, un taux d’humidité généralement plus faible, un caractère généralement plus hydrophobe et une durabilité biologique généralement améliorée, tandis que la résistance mécanique, elle, est dégradée.
lE PRINCIPE DU PROcédé
Le traitement thermique du bois consiste en une modification contrôlée et permanente de certaines propriétés physiques et chimiques grâce à une exposition à des températures élevées (entre 160°C et 250°C) dans un environnement contrôlé en oxygène et en humidité.
Le traitement thermique se décompose en trois phases principales :
- Le séchage à haute température: La température augmente progressivement jusqu’au niveau souhaité. Le bois est séché jusqu’à ce que son taux d’humidité atteigne un niveau proche de zéro pour cent (élimination complète de l’eau).
- La modification thermique: La température est maintenue constante. Les macromolécules du bois sont modifiées : sa couleur fonce et une partie des composés organiques (résine, extractibles, etc.) est éliminée.
- Le refroidissement et l’humidification: Le processus se termine par un abaissement de la température par pulvérisation d’eau. Une fois refroidi, le taux d’humidité du bois est ajusté à environ 5 % grâce à l’ajout de vapeur d’eau.
QUELLES SONT LES PROPRIÉTÉS MODIFIÉES ?
Modification chimique
Le bois est composé de trois macromolécules principales : la cellulose (40 à 50 %), l’hémicellulose (environ 20 %) et la lignine (25 à 30 %). Les extractibles (autres composés organiques) sont de l’ordre de 5 %.
- Les hémicelluloses, particulièrement sensibles à la chaleur, sont les premières à se dégrader. Or, ces molécules forment une matrice qui agit comme une éponge en absorbant et en libérant l’eau. Leur dégradation réduit la capacité du bois à reprendre l’humidité.
- La lignine, en revanche, se dégrade lentement. Sous l’effet de la chaleur, des liaisons chimiques se forment et le bois devient plus dur.
- La cellulose, composé le moins sensible à la chaleur, joue un rôle clé dans la rigidité des fibres. Toute modification de sa structure influence directement les caractéristiques mécaniques du bois.
Durabilité biologique vis-à-vis des champignons lignivores
Les champignons lignivores (du latin lignum « bois » avec le suffixe -vore : « qui se nourrissent du bois »), raffolent des hémicelluloses qui constituent pour eux une source nutritive essentielle. Or, le traitement haute température crée un phénomène de stérilisation des bois qui peuvent être parasités avant traitement, élimine ou dégrade des éléments nutritifs et amène le bois à un équilibre hhydrique plus faible, bien inférieur au 18 % requis.
En conséquence, privés de leur source de nourriture (hémicelluloses dégradées), dans un environnement non propice à leur développement (bois secs), les champignons auront du mal à réunir les conditions nécessaires à leur développement.
Durabilité biologique vis-à-vis des ILX et termites
Concernant les insectes xylophages (du grec ancien xulophágos : « mangeurs de bois »), les études sont moins nombreuses. On retiendra que les résultats d’essais indiquent une amélioration de la résistance vis-à-vis de certaines espèces. Les jeunes stades larvaires de capricorne ou de lyctus par exemple, n’ont pas survécu dans le bois thermiquement modifié.
Pour les termites, le bois thermo traité n’est ni répulsif ni toxique, ce qui le classe comme non-résistant à ces insectes.
La réglementation ILX termites s’applique aux bois de structure, or les bois thermo-traités sont exclus de cet usage. Par conséquent une telle revendication de durabilité contre les insectes n’est pas espérée.
Modification mécanique
La dégradation des hémicelluloses entraîne une perte de masse plus importante que la perte de volume. La densité du matériau est diminuée. Cette baisse de densité combinée aux modifications induites dans les macromolécules (cellulose, lignine) se traduit par une perte de la résistance à la flexion. Le module d’élasticité diminue également mais dans une moindre mesure.
Les bois modifiés thermiquement ne sont pas couverts par la norme NF EN 14081 Bois de structure à section rectangulaire classé pour sa résistance. Actuellement leur emploi pour un usage structurel n’est pas assuré.
D’autre part, les lames en bois modifié thermiquement ne sont pas visées par les DTU 41-2 et 51-4.
Modifications physiques
Comme nous venons de l’évoquer, la capacité du bois à reprendre de l’eau est réduite, on parlera de réduction de son équilibre hygroscopique (sa teneur en humidité en « conditions normales » passe d’environ 12 % d’humidité à 5 %). Cette propriété est intéressante, car elle permet d’obtenir un matériau disposant d’une meilleure stabilité dimensionnelle, c’est-à-dire que les effets de retrait ou de gonflement liés à l’humidité seront limités.
Du point de vue de l’usinage, il est nécessaire de prendre un peu plus de précaution, mais comme la résine n’est plus sécrétée, les lames de scie peuvent nécessiter moins d’entretien.
Durabilité esthétique
La modification thermique confère au bois une couleur et une odeur bien caractéristiques.
D’un point de vue olfactif certains diront qu’il se rapproche du caramel ou du café torréfié.
Visuellement, le bois modifié présente une teinte plus foncée et relativement homogène. Des essences comme le peuplier pourront ainsi s’approcher esthétiquement du teck. Cette coloration dépend de la sévérité du traitement et de la composition chimique du bois traité.
Même exposé aux intempéries et sans traitement supplémentaire, le bois modifié thermiquement reste plus sec qu’un bois non modifié. Cependant, il est fortement conseillé d’appliquer une finition pour le protéger durablement des vieillissements liés aux UV.
A terme le grisaillement du bois sera lui aussi plus homogène.
FCBA a développé deux certifications pour encadrer et garantir la qualité des bois modifiés thermiquement, assurer leur durabilité et leur aptitude à l’usage dans divers environnements :
- CTB BHT (Bois Haute Température) : Cette certification inclut le frêne, validé pour un usage en classe 4 (hors sol). Les caractéristiques certifiées sont :
- Résistance et module d’élasticité en flexion selon la norme EN 408 (en conditions normales à plat).
- Stabilité dimensionnelle évaluée selon la norme NF EN 317.
- Durabilité biologique, vis-à-vis des champignons basidiomycètes (norme TS 15083-1) et des champignons de pourriture molle (norme TS 15083-2).
- CTB Bardage Écothermo : Cette certification individuelle atteste de la conformité des profilés pour bardages bois aux exigences du NF DTU 41.2, en validant la résistance mécanique, la durabilité (classe d’emploi 3.1), et la stabilité dimensionnelle pour des essences comme le pin sylvestre, le mélèze et l’épicéa.
Grâce à ces certifications, les bois modifiés thermiquement peuvent être utilisés pour des applications conformes aux classes d’emploi définies. Pour en savoir plus sur la certification CTB BHT et consulter la liste des industriels certifiés, visitez la page dédiée : https://www.fcba.fr/certifications/ctb-bois-haute-temperature/.
Conclusion
Le bois modifié thermiquement constitue une solution intéressante pour conférer une durabilité à certaines essences de bois pour des usages en extérieur. Cette solution est à considérer au même titre que la durabilité conférée au moyen de produits biocides ou bien la durabilité conférée au moyen de la technique d’acétylation.