Brevet FR2514687A1 — publié le 19830422

L'invention a pour objet un procédé de cintrage du bois massif pour la confection d'éléments entrant dans la fabrication des meubles (dossiers de chaises7 accoudoirs de fauteuils, etc...). Toutefois, il est entendu que l'invention n'est pas limitée par l'utilisation finale des bois traités conformément au procédé. On sait déjà cintrer des éléments en bois massif par la méthode du cintrage à la vapeur. Le bois est cintré ou incurvé et il conserve par la suite le galbe qui lui est donné parce qu'il est mis à la configuration voulue alors qu'il est fortement humidifié; ensuite il est séché pendant qu'il est maintenu à cette configuration. Typiquement, selon la méthode du cintrage à la vapeur, le bois est porté à une humidité de 40% environ puis il est cintré à l'aide de pièces métalliques qui l'obligent à prendre la configuration souhaitée, par exemple des brides exercent une pression sur ses deux extrémités opposées et l'obligent a s'incurver. Pendant qu'il est tenu à cet état par les pièces métalliques il est séché jusqu'à ce que l'humidité contenue s'abaisse de 40% environ jusqu'à 10 à 128 de préférence 8. Cette opéra- tion de séchage est lente; elle peut durer de un à trois mois selon l'épaisseur du bois. En outre, cette méthode ne donne pas des résultats réguliers avec de fortes épaisseurs les résultats sont imprévisibles. Pour cette raison, il est habituel de prévoir avant cintrage une surepaisseur de l'ordre de 30% qui permet d'effectuer après cintrage à la vapeur une opération finale de rectification de la configuration.Avec certains bois, comme le chêne notamment, il est toujours difficile et incertain d'arriver à un resultat tout à fait satisfaisant de sorte qu'on est conduit, assez souvent à réaliser les pièces cintrées en les découpant directement à leur configuration finale dans un morceau de bois suffisamment épais. L'invention a pour but principal d'apporter un procédé qui permet de travailler totalement les pièces de bois, à plat, à l'état rectiligne, sans prévoir de surépais seur, jusqu'à leurs dimensions finales; puis de les cintrer en une opération dont la durée ne dépasse pas quelques heures et qui ne nécessite ensuite aucune opération finale de retouche ou de rectification de la configuration de la pièce cintrée obtenue. L'invention concerne aussi un moule qui sert à mettre en oeuvre le procédé de cintrage et qui comprend des demi-moules s'utilisant avec une presse. Selon l'invention, quand une pièce de bois doit être cintrée à une courbure déterminée, on serre cette pièce entre les deux parties d'un moule qui lui donnent la courbure voulue puis on soumet cette pièce à l'effet d'un courant électrique de haute fréquence jusqu'à porter sa température à 800C environ. Après quoi, on interrompt le passage du courant; on laisse refroidir jusqu'à 500C au moins et on retire la pièce du moule. Aucune autre opération supplémentaire n'est nécessaire. Ce traitement s'applique au bois se trouvant à la température du milieu environnant, sans chauffage préalable; il s'applique aussi au bois déjà séché, à l'état habituel d'humidité (8% environ) auquel il se trouve avant son emploi en menuiserie. Avant cintrage, quand le bois est rectiligne, on le travaille à plat avec les machines et les outils connus jusqu'à le mettre à ses dimensions définitives, y compris son épaisseur. On le travaille donc dans le sens des veines et on y exécute toutes les opérations voulues : rainurage, profilage, ponçage, sculpture, etc. ... Le cintrage selon le procédé de l'invention est la dernière opération; elle donne au bois la courbure voulue d'une manière simple, rapide et définitive, sans aucune retouche. Bien entendu, le procédé de l'invention s'applique aussi à des pièces de bois qui auraient déjà subi une opération antérieure de cintrage; le procédé permet soit de les stabiliser définitivement à leur rayon de courbure, soit de leur imposer un autre rayon de courbure. L'épaisseur du bois que l'invention permet de cintrer n'est pas limitée par le procédé lui-meme. La seule limite est apportée par la possibilité de cintrer le bois, à la température du milieu ambiant et à 8% d'humidité, dans une presse, en vue de le soumettre au courant à haute fréquence. On doit éviter de dépasser une pression supérieure à O, 050 bar environ exercée sur la surface du bois. Avec une presse de 200 tonnes, on peut cintrer simultanément plusieurs pièces de bois dont l'épaisseur peut aller jusqu'à 60 mm. I1 est évident que l'épaisseur admissible du-bois à traiter est en relation avec la valeur du rayon de courbure que l'on veut lui imposer. Quand il s'agit de grosses pièces de bois et/ou d'un rayon de courbure plutt faible, il est possible que le bois ne supporte pas d'être mis à sa forme définitive à l'état sec (8% d'humidité) sans éclater ou sans se fracturer. On procède alors selon deux méthodes entre lesquelles on peut choisir. On exécute des opérations successives comme expliqué plus haut à des rayons de courbure qui sont à chaque fois plus faibles jusqu'à la valeur finale. En variante, on effectue un précintrage par chauffage à la vapeur jusqu'à une température de 100 à lOS0C dont la durée ne laisse pas au bois le temps de s'humidifier. On courbe ainsi la pièce de bois au rayon de courbure final ou, de préférence, à un rayon plus petit que le rayon final. Mais on opère sur le bois déjà totalement travaillé à son épaisseur définitive et on n'observe aucun délai d'attente. Dès que le bois a été courbé et s'est refroidi on le traite selon le procédé de l'invention, à son rayon de courbure définitif, afin de le stabiliser. La fréquence du courant n'a pas une valeur critique particulière. I1 faut employer un courant de haute fréquence à une valeur suffisante pour qu'un échauffement du bois se produise. I1 existe dans le commerce des générateurs de haute fréquence qui conviennent bien à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Par exemple, on utilise des générateurs HF pour le chauffage ou la fusion des métaux. On en utilise aussi pour le collage du bois, comme moyen de séchage ou de solidification plus rapide de la colle. Les générateurs HF pour collage du bois sont particulièrement satisfaisants pour le procédé de l'invention, sous réserve qu'ils aient la puissance suffisante. Les circuits HF peuvent être du type le plus simple c'est-à-dire du type à triode. Pour donner une vidée plus concrète on peut préciser que l'échauffement du bois commence à une fréquence de-2 MHz. Plus la fréquence est-élevée, plus l'échauffement du bois est rapide et important mais il faut aussi éviter de briller le bois ou de le chauffer exagérément. En outre une fréquence trop élevée devient une cause de perturbation des émissions de. radiophonie et de télévision. Une valeur satisfaisante en pratique de la fréquence est de l'ordre de 3 MHz. A une telle fréquence une pièce de bois d'une épaisseur de 45 mm, incurvée dans une presse à un rayon de courbure de 0,50m,s'echauffe jusqu'à 800C en une durée de 75 mn environ. Il est clair que cette valeur de 3 MHZ est indicative et qu'elle peut être modifiée en fonction des conditions environnantes. Toutefois elle constitue un ordre de grandeur utilisable dans la plupart des cas. En pratique on peut choisir la fréquence entre 3 et 7 MHz. On donnera maintenant une description d'une presse équipée de demi-moules conformes à l'invention et spécialement appropriée à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une presse munie de demi-moules selon l'invention reali- sés de la façon la plus simple - la figure 2 est une vue en perspective d'une presse équipée de demi-moules réalisés selon une variante plus perfectionnée. On ne décrira pas en détail la partie classique et connue de la presse 1 qui est schématisée sur la figure 1 et simplement esquissée sur-la figure 2. Toute presse 1 ayant deux plateaux 2, 3 dont l'un au moins est mobile est utilisable. Ce que l'invention apporte de nouveau ce sont les moules que l'on place entre les plateaux 2, 3 pour appliquer le procédé décrit plus haut. Dans le cas le plus simple il existe un demi -moule supérieur 4 et un demi-moule inférieur 5 qui ont chacun une face incurvée, respectivement concave et convexe 6, 7 dont le rayon de courbure est celui que l'on veut imposer à une pièce de bois 8. Celle-ci est serrée et incurvée entre les faces 6, 7 après avoir été totalement travaillée à ses dimensions définitives. Les deux faces 6, 7 coopèrent pour tenir entre elles la pièce de bois 8 en lui imposant sa courbure définitive. La presse 1 doit donc avoir une force suffisante et on doit s'assurer que la pression sur les faces opposées de la pièce de bois 8 ne dépasse pas 0,050 bar environ. Cette valeur de la pression varie en fonction de l'essence du bois traité. La pression que peut supporter le bois est connue de l'homme de metier. Chaque demi-moule 4, 5 est réalisé en matière non conductrice de l'électricité et, de préférence, non conductrice de la chaleur ou, au moins mauvaise conductrice de la chaleur. De plus, pour que la pièce de bois 8 soit traversée par le courant HF, les deux faces 6, 7 sont couvertes chacune d'une feuille métallique, 9, 10 respectivement. Tout métal conducteur et résistant à la pression peut convenir. De préférence on adopte une feuille d'aluminium ayant une épaisseur de 0,8 mm. Chaque feuille 9, 10 est reliée par un câble électrique convenable à une borne d'un générateur HF. La figure 2 se rapporte à une presse plus puissante qui permet de cintrer simultanément un plus grand nombre de pièces de bois à cintrer. I1 s'agit d'une presse de 300 tonnes ayant une capacité d'ouverture de 1 m entre les pla- teaux 2, 3 dont les dimensions utiles sont de 1 x 2 m. Selon cette variante de réalisation, plusieurs demi-moules intermediaires doubles 11A, llB sont interposés entre le demi-moule extrême supérieur 4 et le demi-moule extrême inférieur 5. Chaque demi-moule intermédiaire llA, llB a deux faces principales opposées qui sont incurves pour coopérer avec les faces auxquelles elles correspondent et pour imposer à des pièces de bois l'incurvation voulue. Sur la figure 2 les demi-moules 4, llA, llB, 5 sont représentés avec un intervalle entre eux mais sans pièces de bois, pour la clarté du dessin. Dans cet exemple toutes les faces de serrage qui coopèrent deux à deux 6-6A, 12A-12B, 7-7A, ont le meme rayon de courbure mais il est possible de donner à chaque paire de faces coopérantes des rayons de courbure différents. Les demi-moules 4, 5 et les demi-moules doubles llA, llB sont réalisés en bois. Dans du contreplaqué de qualité marine dont l'épaisseur peut être comprise entre 30 et 50 mm, on découpe-au profil voulu de nombreux éléments 13 que l'on accole et que l'on-comprime à l'aide de deux tirants longitudinaux 14 qui les traversent. Le nombre exact des éléments 13 dépend de l'épaisseur du contreplaqué utilisé et de la longueur désirée de chaque demi-moule. Cette façon de faire permet de réaliser facilement les demi-moules en donnant à leurs faces de serrage la courbure souhaitée et en réglant leur longueur sans difficulte. On obtient des demi-moules de faible poids, qui résistent bien à la pression, à l'humidité et à la chaleur et qui sont de bons isolants électrique et thermique. Pour la conduction du courant électrique, les deux demi-moules supérieur et inférieur 4, 5 sont recouverts d'une feuille d'aluminium 9, 10 respectivement sur leur moitié dans le sens de leur épaisseur qui est éloignée du plateau 2, 3 et qui comprend leur face de serrage 6, 7. La moitié non recouverte comprend la face qui est directement en contact avec le plateau 2, 3 de la presse et sert à isoler celle-ci. I1 est, en effet, important de prendre des précautions afin d'éviter les fuites du courant HF à travers la presse. Les demi-moules intermédiaires doubles llA, llB sont entièrement recouverts chacun d'une feuille d'aluminium de 0,8 mm d'épaisseur. Ces feuilles sont clouées au contreplaqué au moyen de pointes en laiton. A chacune de ses extrémités cpposées, en deux points P1, P2, le demi-moule extrême supérieur 4 est relie à une première borne d'un générateur HF par des conducteurs 15 qui s'étendent, apres les points P1, P2, jusqu'à deux points P3, P4 des extrémités opposées du ou des demi-moules intermédiaires llB disposés en alternance avec l'autre ou les autres demi-moules intermédiaires. La seconde borne du générateur HF est reliée par des conducteurs 16 aux extrémités opposées du demi-moule extrême inférieur 5 et en alternance avec celles du ou des demi-moules intermédiaires llA. De préférence la presse est réunie à la masse du générateur HF par des fils (non représentés). Avec la presse de la figure 2, la haute fréquence avait une valeur de 3 MHz. Elle etait obtenue à l'aide d'un générateur alimenté en courant triphasé 220 V 50 Hz, comprenant des circuits à triodes dans lesquelles le courant de grille était de 0,2 A et le courant anodique de 0,8 A la haute tension était de 8000 V et la puissance du générateur de 22 kVA. L'application du procédé exige une durée de 30 à 90 mn selon l'épaisseur de la pièce à cintrer, son volume et l'essence du bois. L'échauffement du bois pendant le traitement se fait uniformément dans tout son volume. I1 a été constaté que l'élévation de la température des feuilles en aluminium est peu différente de l'échauffement à coeur des pièces de bois traitées. I1 est donc avantageux d'utiliser un thermomètre qui indique la température de la feuille d'aluminium qui recouvre un moule, par exemple le demi-moule inférieur 5. Le générateur HF est arrêté quand ce thermomètre atteint 800C et on attend que la température redescende à 500C avant d'ouvrir le moule. L'invention permet de réaliser une économie considérable de bois, de temps et d'énergie dans la confection des bois cintrés. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le cintrage définitif de pièces en bois préalablement travaillées à plat à leur épaisseur définitive, caractérisé en ce qu'on incurve ces pièces dans une presse, on les soumet à l'effet d'un courant électrique à haute fréquence jusqu'à ce que leur température atteigne 8O0C environ, on interrompt le passage du courant électrique, on laisse la température descendre en dessous de 500C et on ouvre la presse. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise un courant à une fréquence supérieure à 2 MHz. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise un courant à une fréquence comprise entre 2 et 7 MHz, de préférence 3 MHz environ. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on effectue en premier lieu sur les pièces de bois un précintrage à la vapeur à une température de 100-1050C à un rayon de courbure égal ou inférieur au rayon de courbure définitif. 5. Moule pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, utilisable avec une presse ayant deux plateaux (2, 3), caractérisé en ce qu'il comprend deux demi-moules (4, 5) ayant deux faces de serrage (6, 7) coopérantes ayant le profil à donner aux pièces de bois destinées à etre disposées entre les plateaux (2, 3), ces demi-moules (4t 5) étant en matière isolante de l'électricité et mauvaise conductrice de la chaleur, et ayant leurs faces de serrage (6, 7) recouvertes d'une feuille (9, 10) en matière conductrice de l'électricité, ces feuilles étant réunies respectivement aux bornes d'un générateur HF approprié connu en soi. 6. Moule selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'entre les demi-moules (4, 5) sont placés plusieurs demi-moules intermédiaires doubles (llA, llB) ayant des faces de serrage coopérantes opposées. 7. Moule selon la revendication 6 caractérisé en ce que chaque demi-moule (4, 5, 11AP llB) est composé d'éléments (13) découpés au profil voulu dans un matériau en bois, accolés et comprimés ensemble à l'aide de tirants longitudinaux (14). 8. Moule selon la revendication 5 caractérisé en ce que les deux demi-moules (4, 5) sont recouverts sur la moitié de leur épaisseur comprenant leur face de serrage (6, 7) d'une feuille en aluminium. 9. Moule selon la revendication 7 caractérisé en ce que les demi-moules intermédiaires doubles (llA, llB) sont recouverts totalement d'une feuille en aluminium. 10. Moule selon les revendications 8. 9 réunies caractérisé en ce que deux points (P1, P2) des extrémités d'un demi-moule extrême sont reliés à une borne d'un générateur HF et à deux points (P31 P4) des extrémités du ou des demi-moules intermédiaires (llA) disposés en alternance avec le ou les autres demi-moules intermédiaires (ilB) tandis que deux points des extrémités de l'autre demi-moule extrême sont reliés à l'autre borne du générateur HF et à deux points des extrémités du ou des demi-moules intermédiaires disposés en alternance avec les précédents. 11. Moule selon l'une quelconque des revendications 5 à 10 caractérisé en ce qu'un thermomètre est associé à la feuille de matière conductrice qui recouvre un demi-moule pour la mesure des températures pendant la mise en oeuvre du procédé.