Brevet FR2502884A1 — publié le 19821001

La présente invention concerne le secteur des matériaux stratifiés de grande longueur reconstitués à partir d'éléments de petites dimensions. Le secteur préférentielle est celui de la charpente en bois où à partir de longueurs de planche inutilisables, on arrive à fabriquer de façon automatique en continu une poutre de longueur infinie qu il suffit de tronçonner à la longueur désirée. I1 n'existe pas à notre connaissance de dispositif de ce genre utilisant les micro-ondes c'est-à-dire des ondes pouvant se propager dans un guide d'onde. Certes des essais ont été faits en haute fréquence mais ils s'avèrent décevants, les réglages devant toujours être retouchés du fait de la non homogénéité des échantillons soumis au champ haute fréquence. A l'heure actuelle la fabrication des poutres en lamellé contre collé se fait entièrement manuellement. Pour reconstituer une poutre formées de plusieurs planches empilées, l'ouvrier doit encoller les morceaux élémentaires puis les abouter à la longueur désirée. Cette opération se fait sur une sole bien plane en utilisant un gabarit. Elle conduit à ce que l'on peut appeler un profilé élémentaire (figure 1).En superposant plusieurs profilés élémentaires, en prenant soins d'encoller leur face en regard puis en maintenant le tout en pression par des serre-joints pendant au moins six heures on obtient le profilé final (figure 2). On conçoit aisément la place et le temps que nécessite un tel procédé de fabrication, les conditions atmosphériques en modifiant le temps de prise de la colle compliquent encore le problème. Par exemple, par temps froid il faudra attendre beaucoup plus longtemps. Le dispositif suivant l'invention permet d'automatiser entièrement cette production réalisant ainsi des économies de main d'oeuvre. I1 permet aussi de réaliser des economies de matière première car on peut alors, compte tenu de la non intervention de l'homme utiliser toutes les tombées, y compris celles de très petites dimensions, 50 cm par exemple. I1 nécessite moins de place au sol qu'une fabrication traditionnelle et facilite le problème de manutention et de stokage. Le dispositif objet de l'invention comporte des channes d'aboutage délivrant à la continu et à la longueur désirée les profilés élémentaires. Ceux ci après encollage, empilage, pressage et passage dans un tunnel micro-ondes polymérisant la colle nécessaire à l'assemblage fournissent le profilé final. Nous ne décrirons pas en détail le dispositif permettant l'aboutage d'éléments entre eux dans le but de reconstituer à la continu un profilé élémentaire quel conque, comme un chevron ou une planche. Ce dispositif fait l'objet d'un brevet pariticulier où nous intervenons comme co-Inventeur et qui a été déposé en meme temps que celui-ci.Rappelons que dans le cas d'aboutage d'éléments de longueur relativement importante (au moins 2 mètres) l'applicateur micro-ondes nécessaire est très simple (figure 3). I1 se compose d'un tube métallique 1 (cuivre, laiton ou aluminium) de section rectangulaire dont la hauteur et la largeur sont varaibles en fonction des dimensions de l'échantillon à traiter de façon à laisser entre le tube et l'échantillon un espace de quelques cm (figure 4). I1 sera donc nécessaire en fonction des profilés que l'on désire produire de prévoir une gamme d'applicateurs interchangeables. En pratique, la hauteur h du tube sera comprise entre 90 et 600 mm et la largeur entre 30 et 200 mm. Pour les petites dimensions le 2450 NHz sera mis à profit, pour les autres le 434 MHz sera employé.La longueur de cet applicateur sera bien évidemment fonction des dimensions des profilés élémentaires. Pour les petits utilisant le 2450 MHz une longueur de 60 cm est amplement suffisantè ,pour les autres employant le 434 MHz une longueur de 1,5 m s'avère nécessaire. L'alimentation de l'applicateur se fait en son milieu par deux Té plan E. I1 n'est pas prévu de piège anti-fuites aux deux extrémités le profilé absorbant toute la puissance. Si l'on veut pouvoir travailler en continu à la vitesse de 3 m / mn et cela compte tenu d'un temps d'interaction onde colle d'au moins 30 secondes, il est nécessaire que l'applicateur suive l'aboutage sur au moins 1,50 m puis revienne à sa position initiale pour suivre à nouveau l'aboutage suivant. Les systèmes d'entraînement, de mise en pression devront être prévus à cet effet.Signalons que dans le cas d'éléments à abouter de petite longueur (par exemple 50 cm) il est nécessaire si l'on veut conserver une durée d'interaction de 30 s onde matériau,de modifier l'applicateur micro-ondes. Celui-ci répondra au schéma de la figure 5. I1 sera constitué pour le même profilé par le même tube que précédemment mais au lieu d'être alimenté par une paire de Té plan E, il le sera par 4, chaque extrémité d'un Té étant connecté à un générateur. L'applicateur sera alors beaucoup plus long 3 m et nécessitera un système de vérins, en son intérieur meme, pour maintenir en place les éléments à abouter. Notons que dans ce cas le déplacement de l'applicateur sera toujours de 1,50 m. Ces éléments, une fois aboutés, conduisent à une planche de longueur théoriquement infinie.Après passage dans une dégauchisseuse, on obtient une planche bien calibrée en épaisseur et présentant deux faces rigoureusement planes. Pour reconstituer la poutre, deux solutions extrêmes sont possibles. Prenons un exemple concret. Considérons une poutre de 25 cm d'épaisseur constituée par un empilement de 10 planches de 25 mm d'épaisseur. La première solution consiste à faire fonctionner dix chaînes d'aboutage en parallèle et d'assembler à la continu les profilés élémentaires. La poutre est fabriquée alors à la même vitesse que celle des channes d'aboutage. La deuxième solution nécessite qu'une-seule chaîne d'aboutage. On coupe les profilés élémentaires constitutifs de la poutre à la longueur voulue, on les encolle, on les stocke en les empilant à l'entrée de l'applicateur jusqu'à en avoir dix, puis on les envoie dans le four micro-ondes fournissant l'énergie nécessaire à la polymérisation de la colle. Dans ce deuxième cas la poutre est fabriquée en discontinu à une vitesse dix fois inférieure à celle de la channe d'aboutage. Nous pensons que la solution 1, certes la plus rapide, est à écarter du fait du montant trop important de l'investissement nécessaire à sa mise en oeuvre. I1 est alors préférable de choisir une solution intermédiaire ou pour accélérer la vitesse de la deuxième méthode on fait fonctionner 2 ou 3, voire 4 chaînes d'aboutage en parallèle mais de toute façon pas dix.Pour des raisons d'économie d'énergie micro-ondes, il n'est pas question de réaliser partout la polymérisation de la colle mais uniquement en des zones espacées de 50 cm, espaces se révélant suffisamment petits pour donner à l'ensemble une cohésion suffisante. Supposons que deux chaînes d'aboutage travaillent en parallèle à la vitesse de 3 m I mn. La poutre finie sortira au mieux à 1,5 m / mn. Si l'on réalise des zones de collage tous les 50 cm avec un temps d'interaction onde colle de 30 s, il faut prévoir un applicateur avec trois paires de bras séparés de 50 cm, sa course totale étant de 1 m (figure 6). Une variante technologique de réalisation du dispositif suivant l'invention consiste au lieu d'opérer le collage progressivement par petite longueur correspondant au déplacement de l'applicateur, de faire cette phase de collage en une seule opération. Pour cela il suffit de reconstituer la poutre sur un chariot monté sur rails et pouvant pénétrer à l'intérieur d'un tube rectangulaire faisant office de four tunnel. L'injection de l'énergie se fait comme. précédemment pour des raisons d'économie d'énergie de loin en loin tous les 50 cm et cela de façon symétrique. La figure 7 montre en coupe ce qu'est ce système. l représente le tunnel faisant office de guide d'onde ou de cavité multimodes, 2 le chariot monté sur des roues 3, guidées par des rails et pouvant pénétrer à l'intérieur du tunnel, 4 une plaque parfaitement diélectrique surélevant la face inférieure de la poutre 5 du plateau 6. Un système de vérins 7 pousse un second plateau 8 muni d'un cale isolante 9 permettant de mettre en pression toute la poutre. L'alimentation, comme précédemment, se fait sur les côtés du tunnel par des guides deux à deux opposés distants de 50 cm (figure 8). Suivant la longueur du profilé que l'on désire fabriquer on met plus ou moins de paires de générateurs et de verins en fonctionnement. La figure 8 montre que pour une poutre de 2 mètres de long, 4 paires de générateurs et 5 vérins s'avèrent suffisants. Cette solution technologique nécessite beaucoup de paires de générateurs mais elle a l'avantage de diminuer grandement la complexité des systèmes de mise en pression du profilé, de plus elle permet un temps d'interaction ondes matériau beaucoup plus grand puisque toutes les zones de collage se font simultanément, les générateurs peuvent etre moins puissants puisque le temps pendant lequel ils peuvent fonctionner et cela sans interronmpre les chal- nes d'aboutage est beaucoup plus grand. I1 en résulte que le coût de l'installation s'en trouve d'autant diminuer.Il est à noter qu'aux deux extrémités dw tunnel des portes rabattables permettent de simplifier énormément le problème des fuites, lorsque les générateurs micro-ondes fonctionnent. La poutre la plus longue que l'on pourra fabriquer sera bien évidemment fonction de la longueur du tunnel. Une longueur utile de 15 m ne semble pas poser de problème spécial. I1 est à noter que pour les grandes sections de poutre si le bois utilisé est relativement sec et si l'on ne désire pas immédiatement un collage à coeur, il est possible d'utiliser le 2450 MHz. I1 suffit alors de terminer le guide de chaque générateur par un cornet permettant d'amener une densité de puissance aussi constante que possible sur la zone de la poutre à irradier (figure 9). A la sortie du four micro-ondes il est possible de faire passer la poutre dans un tunnel infra-rouge destiné à polymériser en surface les traces de colle encore liquide pouvant s'y trouver, particulièrement dans les zones où le collage n'est pas encore parfaitement réalisé. Ces infra-rouges seront particulièrement concentrés sur le petit côté des plaches, là où peuvent se trouver des bavures (figure 10). Puis la poutre passe dans une dégauchisseuse l'amenant aux cotes finales. Le produit peut alors être stocké sa tenue étant suffisante pour cela. I1 peut être empilé avec d'autres sans risque de collage mutuel puisque les traces éventuelles de colle superficielle ont été durcies par les infra-rouges. Nous avons toujours feconstitués les profilés élémentaires par aboutage. I1 est parfaitement envisageable d'accoler deux profilés élémentaires côte à côte pour en obtenir un plus large comme indiqué sur la figure 11. Cela nécessiterait une phase supplémentaire évidente de toupie ainsi qu'une modification de la disposition des vérins fournissant la pression nécessaire au collage. En utilisant cette voie il est alors possible de fabriquer des profilés dont la section est comme indiquée sur la figure 12. On peut aussi envisager des profilés ayant comme section celle donnée par la figure 13. Le dispositif objet de l'invention peut etre utilisé toutes les fois qu'il s'agit d'assembler par collage des matériaux diélectriques se présentant sous forme de volume standard. Ces volumes standards peuvent être abouté de fa çon à constituer des profilés plus longs, profilés qui peuvent eux-mêmes etre assemblés entre eux pour founir un nouveau profilé de section plus grande. Une application particulièrement intéressante est celle des matériaux statifiés en particulier le domaine de la poutre en lamellé contre collé. I1 est bien évident que ce procédé d'assemblage en continu pourrait s'appliquer dans le domaine des matériaux synthétiques stratifiés. REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant de fabriquer des profilés de grande longueur en maté riau diélectrique à partir d'éléments standards aboutés les uns aux autres, ces longueurs obtenues pouvant à leur tour être collées entre elles pour fournir des profilés de section plus grande : caractérisé par le fait qu'il utilise des fours tunnel micro-ondes de section rectangulaire fonctionnant suivant les dimensions du profilé à 2450 MHz ou 434 MHz, four- pouvant soit se déplacer avec le profilé et être solidaire des générateurs micro-ondes soit être fixe- les profilés pénétrant en son intérieur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, : caractérisé par le fait que pour économiser l'énergie nécessaire à l'assemblage des profilés élémentaires le collage ne se fait pas sur toute la longueur de la poutre mais en zones espacées de 50 cm environ, distance suffisante pour donner au profilé final la cohésion nécessaire à sa manipulation. 3 - Dispositif selon la revendication 1, : caractérisé par le fait que les fours micro-ondes utilisés compor tent plusieurs paires de bras afin d'augmenter la productivité du système, chaque paire de bras permettant de réaliser une zone de collage encore plus homogène du fait que les bras d'une paire sont opposés deux à deux ce qui facilite la pénétration des ondes à l'intérieur du matériau. 4 - Dispositif selon la revendication 1, : caractérisé par le fait qu'unie version du four terminal micro-ondes peut être constituée par un tunnel micro-ondes dans lequel pénètre grâce à un chariot monté sur rail la totalité de la poutre à coller, le collage se faisant toujours de façon systématique grâce à des paires de bras, espacés de 50 cm, amenant l'énergie. 5 - Dispositif selon la revendication 1, : caractérisé par le fait que les profilés élémentaires-ainsi que le profilé final subissent en cours de fabrication une phase de dégauchissage et que les points d'aboutage des profilés élémentaires sont dispersés de façon aléatoire dans le profilé final. 6 - Dispositif selon la revendication 1, : caractérisé par le fait qu'un passage dans un tunnel infra-rouge durci les traces de colle superficielles facilitant ainsi une mise en forme du profilé final par dégauchissage et permettant un stockage plus aisé, sans risque de collage mutuel entre deux poutres sortant de fabrication. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments de base du profilé élémen taire peuvent non seulement être aboutés mais accolés côte à côte par leurs petits côtés de façon à fournir un élément plus large. 8 - Dispositif selon la revendication 1, : caractérisé par le fait que le profilé final peut être fait par des empilements différents que ceux résultant d'une simple superposition des profilés élémentaires. 9 - Dispositif selon la revendication 1, : caractérisé par le fait que le matériau de base du profilé élémentaire peut être non seulement du bois mais toute matière synthétique diélectrique pouvant s'assembler par une colle dont le durcissement est accéléré par un rayonnement électromagnétique produisant des calories à l'intérieur même de la colle.