Brevet FR2141429A1 — publié le 19730126

La fabrication de différents produits à base de bois ou de cellulose coence habituellement par la production de copeaux. Le bois est découpé, dans des découpeuses, en copeaux ayant des dimensions appropriées à l'utilisation qui en sera faite. étant donné que durant le découpage un grand nombre de fibres sont brisées, ce procédé n'est pas avantageux lors de la fabrication de produits pour lesquels la résistance de la fibre obtenue doit être importante. On a essayé de diviser finement le bois de façon que les fibres de cellulose restent intactes, par exemple en utilisant une meule pour obtenir de la pâte de bois, lais tous les procédés déjà connus présentent des inconvénients et ne conviennent que dans certains domaines d'utilisation limités. Dans les découpeuses on ne peut obtenir que des copeaux de dimensions relativement faibles et, étant donné l'usure rapide des couteaux, les propriétés et les qualités des copeaux sont irrégulières lorsque ces couteaux s'émoussent. La présente invention concerne un procédé de découpage du bois consistant à le soumettre, dans des régions localisées appropriées, à des efforts tels que les contraintes apparaissant dans le matériau deviennent supérieures à la résistance à la rupture. On appliquera de préférence des efforts de cisaillement étant donné que la résistance au cisaillement du bois est considérablement plus fanhJeque la résistance à la rupture pour des contraintes normales. Suivant ce procédé on n'utilise aucun couteau pouvant cisailler la fibre. Les contraintes nécessaires pour le découpage du bois sont obtenues en le soumettant à des forces de flexion, de torsion et de cisaillement. Toutes ces forces font naître des contraintes de cisaillement qui tendent à découper le bois en longues bandes qui sont coupées en les brisant suivant la direction des fibres, pour obtenir ce que l'on appelle des copeaux longs. Les produits à base de copeaux longs peuvent être mis en forme de différentes façons. Cependant, pour obtenir une résistance et un aspect appropriés, les fibres sont de préférence orientées suivant la direction longitudinale du produit. Les produits à base de copeaux longs peuvent être fabriqués suivant différents procédés, par exemple par des procédés de moulage par injection ou de pressage identiques à ceux utilisés dans la fabrication de planches à base de petits copeaux. Cependant la résistance sera supérieure à celle des planches à base de petits copeaux puisque la longueur des copeaux sera plus importante. Etant donné la résistance plus importante, on peut fabriquer des planches de charpenterie à partir de tels copeaux longs. Ces planches peuvent être réalisées de façon à posséder une surface nette et une bonne précision dimensionnelle, ainsi qu'une stabilité dimensionnelle plus grande que celle du bois ordinaire. On peut obtenir des planches de longueur souhaitée sans qu'il y ait de perte durant le découpage. On peut réaliser d'autres façonnages en utilisant des machines brisant les copeaux. On peut obtenir des longueurs et des profils appropriés par injection ou par pressage afin déconomiser le matériau et d'obtenir des formes remplissant les conditions exigées quant à la résistance, à l'aspect et aux fonctions. Le façonnage ultérieur peut alors être réduit au minimum. Par moulage par compression on peut obtenir par exemple des meubles possédant des surfaces incurvées dans un sens ou dans les deux. Les copeaux sont alors orientés suivant la direction des contraintes principales prédominantes. On peut obtenir des planches plus larges du même type que les planches à base de petit copeaux, les copeaux longs étant orientés parallèlement. Les directions dans les couches des produits stratifiés peuvent former un certain angle les unes avec les autres et on peut utiliser un matériau moins coûteux au centre de la planche. Si les copeaux longs sont pressés sans être serrés et alignés, on obtient une planche poreuse identique aux planches réalisées à l'aide de copeaux d'emballage. La finition de surface des produits à base de copeaux longs peut être effectuée de façon classique, par exemple en les colorant,en les peignant, en les laquant ou en les revêtant de matière plastique en combinaison avec un traitement thermique ou un rayonnement ionisé. Les copeaux longs suivant l'invention possèdent une forme sensiblement oblongue sur touteleur longueur. Par conséquant, ils conviennent pour les produits de renforcement soumis par exemple à des efforts de tension ou de flexion. Les produits ont alors une résistance plus importante que si on utilise uniquement des copeaux plus courts. Lors de la fabrication on peut partir d'une bille de bois ronde qui est découpée en morceaux ayant une section transversale plus faible mais une longueur relativement importante. Les morceaux obtenus sont de nouveau découpés en morceaux de section transversale plus faible, etc, de façon qu'après plusieurs découpages successifs on obtienne un produit final se présentant sous la forme de copeaux longs. Les dimensions de la section transversale du produit final peut Btre de tordre de quelques millimètres. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante dtun mode d'exécution du procédé, pris à titre exemple et représenté au dessin annexé dans lequel La figure la représente la torsion de la bille de bois autour d'un axe parallèle à la direction des fibres. La figure lb représente la flexion de la bille de bois autour d'un axe perpendiculaire à la direction des fibres. La figure 2 représente les efforts de cisaillement composés. La figure 3 représente les efforts de cisaillement le long des fibres. La figure 4 représente les efforts de compression perpendiculairement aux fibres. La figure 5 représente les différentes étapes de la production des copeaux longs et des produits qui en résultent. La figure 6 représente une machine permettant d'obtenir des copeaux longs. La figure 7 est une vue partielle d'une coupe prise suivant la ligne VII-VII de la figure 6 et représente une paire de machoires. La figure 8 représente une variante de la partie de machine représentée dans la figure 7, permettant de cisailler le bois lors du découpage. La figure 9 est une vue schématique du dispositif utilisé pour le calibrage de la section transversale des copeaux. Dans les figures la et lb on a aussi représenté la répartition de la contrainte de cisaillementZdans la section transversale. Le couple est désigné par M et la force de v cisaillement par flexion est désignée par T. La force appliquée est désignée par F dans les figures 3 et 4. Les différentes conditions de charge représentées dans les figures peuvent, si nécessaire, être combinées de façon appropriée. Les efforts peuvent aussi être variables, alternatifs ou pulsatoires avec une amplitude et une fréquence souhaitées. Les efforts combinés font apparattre un effet de découpage renforcé puisque l'effort de cisaillement résultant est égal à la somme des efforts distincts. Par exemple, la torsion et la flexion combinées peuvent fournir des efforts de cisaillement résultants importants en certains points de la périphérique de la section transversale de la bille de bois. De cette façon les surfaces des diagrammes des efforts de cisaillement peuvent se superposer les uns aux autres. La figure 2 représente par exemple la façon dont la ligne 0 Bb située sur la surface neutre A B C D dans une bille de bois, est affectée par les contraintes de cisaillement résultantes provoquées par la flexion et la torsion. Les valeurs de ces contraintes sont représentées par le diagramme O B E F, la valeur la plus importante étant B E qui agit au point B. Pour obtenir des copeaux longs suivant l'invention, un équipement entièrement nouveau est nécessaire. A titre d'exemple d'équipement approprié on peut utiliser une machine comportant des mâchoires entre lesquelles la bille de bois est serrée. Les mâchoires peuvent être disposées par paires et être réparties de façon appropriée suivant la direction longitudinale de la bille de bois (figure 6). La force exercée par les mâchoires est suffisamment importante pour que la surface du bois ne puisse pas glisser (figure 7). On communique un mouvement tel à chaque paire de mâchoires, par rapport aux autres paires de mâchoires, que le bois est déformé par le déplacement de ces mâchoires, ce qui fait apparaître les contraintes intérieures souhaitées dans le bois. Le mouvement principal des mâchoires est un déplacement parallèle intérieur et un mouvement de torsion. Le déplacement parallèle est tel que la ligne centrale du bois est courbée tandis que des forces de cisaillement apparaissent dans le bois, la répartition des contraintes de cisaillement étant curviligne comme représenté dans la figure 1 b. Dans chaque paire de mâchoires, la torsion apparait dans un plan perpendiculaire à la ligne neutre de la bille de bois. Cela fait apparaître un couple dans le bois, les contraintes de cisaillement par torsion étant représentées dans la figure 1 a. Etant donné que les mâchoires ont une surface plus large et qu'elles sont pressées l'une contre l'autre avec une force plus grande, on obtient un effet d'écrasement du bois (voir figures 4 et 7). Les mâchoires peuvent aussi découper la bille de bois. Si cela est, elles sont réalisées de la façon représentée dans la figure 8 et leur face intérieure est déplacée parallèlement dans la direction tangentielle suivant les flèches représentant les forces dans la figure 3, ou ces mâchoires sont déplacées suivant un mouvement composite de compression et/ou de torsion. Dans la suite des opérations de découpage, le processus peut être répété avec des machines plus petites. L'étape finale est un calibrage de la section transversale, réalisé par exemple sous forme d'une opération coMbinant la coupe et l'écrasement suivant ce qui a été décrit plus haut, entre des planches planes possédant par exemple des surfaces cannelées (figure 9). Les copeaux longs obtenus finalement doivent avoir une longueur de 50 à 150 mm et une section transversale de 1 à 20 mm, de préférence 2 à 8 mm. Les copeaux finaux sont séparés des fines particules, des rameaux et de l'écorce par passage dans un tamis et sont triés suivant leur longueur. Suivant leur utilisation, ils peuvent être placés parallèlement pour obtenir des produits possédant une grande résistance à la flexion et à la torsion. Après avoir ajouter les liants, la colle ou la matière synthétique nécessaires, les copeaux sont injectés ou pressés sous une pression importante et avec une température appropriée pour obtenir des produits possédant les propriétés et les dimensions souhaitées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour obtenir des copeaux de bois longs, caractérisé par le fait qu'il consiste à découper le bois en morceaux plus petits par application d'efforts de cisaillement. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les efforts de cisaillement sont appliqués en différentes étapes pendant un traitement répétitif et que le nombre d'étapes est suffisamment important pour obtenir un copeau long possédant des dimensions appropriées. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que les forces extérieures sont appliquées de façon que les contraintes dans le matériau apparaissent loin des points d'application des forces. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que les forces extérieures sont produites en serrant des mâchoires ou des dispositifs semblables contre la surface du bois. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait que le cisaillement est dû à un traitement thermique. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que le cisaillement est réalisé par torsion de la bille de bois autour d'un axe parallèle à la direction des fibres. 7. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que le cisaillement est réalisé par flexion autour d'un axe perpendiculaire à la direction des fibres. 8. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que le cisaillement est dû à un découpage effectué parallèlement à la direction des fibres. 9. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que le cisaillement est dû à une pression appliquée perpendiculairement à la direction des fibres. 10. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé par le fait que le cisaillement est dû à l'application simultanée de deux ou plusieurs forces extérieures. lr, Produits, possédant une très grande résistance, fabriqués à partir de copeaux longs obtenus suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisés par le fait que les fibres sont disposées parallèlement dans ces produits. 12. Produits suivant l'une des revendications 10 ou Il, caractérisés par le fait que les copeaux sont orientés parallèlement aux directions des contraintes principales. 13. Produits suivant la revendication Il, caractérisés par le fait que leur profil est adapté à une utilisation souhaitée. 14. Produits suivants l'une des revendications 11, 12 ou 13 caractérisés par le fait qu'ils possèdent une meilleure stabilité dimensionnelle. 15. Produits suivant l'une des revendications 11, 12, 13 ou 14, caractérisés par le fait qu'ils se présentent sous la forme de planches dans lesquelles les copeaux sont dispo sés de façon à obtenir un matériau liche et poreux.