Brevet FR2598791A1 — publié le 19871120

L'invention concerne un procédé de séchage du bois selon le préambule de la revendication 1, et une installation de séchage du bois selon le préambule de la revendication 85 Pour le travail artisanal et industriel du bois, les crevasses qui se forment dans le bois au moment du séchage constituent un problème majeur. On connaît déjà il est vrai différents procédés et dispositifs de séchage artificiel du Iois, mais ils ne sont 10 cependant pas satisfaisants à cet égard. Selon un procédé connu, le bois est séché par évaporation dans une étuve, à la pression atmosphérique, à une température légèrement inférieure à 1000C, sous ventilation en circuit fermé. Ce mode de séchage qui consomme beaucoup d'énergie est relativement lent. IL ne permet pas d'éviter la formation de crevasses, et, quand la chaleur est distribuée de manière quelque peu irrégulière, le bois se gauchit. On connaît également le séchage à haute température 20 dans des séchoirs dits sous vide. Ce procédé présente l'inconvénient qu'il faut intercaler entre les différentes couches de bois, avant son introduction dans la chambre de séchage, une plaque de chauffage reliée par des tuyaux flexibles à une source de chaleur, dans le but d'assurer un 25 chauffage uniforme. Il est donc nécessaire de diviser le bois, puisque les tas de planches traditionnels ne peuvent être introduits tels quels dans le séchoir, et les frais de main d'oeuvre engendrés par cette opération sont considérables. Ce procédé ne permet pas non plus d'éviter la 30 formation de crevasses et le gauchissement du bois. L'invention permet de résoudre le problème en présentant un procédé et une installation grâce auxquels on obtient le séchage le plus uniforme et exempt de tensions possibles, avec une extraction efficace de l'humidité, sans 35 que le Dois n'ait tendance à se crevasser ou à se gauchir. Cet objectif est atteint à l'aide d'un procédé et d'une installation de séchage présentant les caractéristiques des revendications 1 et 8. L'alternance des phases de chauffage sous pression et de dépression auxqueLLes Le bois est soumis a pour effet, dans un premier temps, de faire s'ouvrir Les pores du bois sous l'influence de la surpression et de La chaleur, de teLLe sorte que L'humidité enfouie dans La masse du bois peut se créer un chemin vers La surface. Pendant La phase de chauffage sous pression, la surpression gagne l'intérieur du bois, qui perd une partie de son humidité au cours de La phase d'évacuation subséquente, à travers les pores maintenant dilatés. L'alternance des phases de surpression 10 et de dépression permet à L'eau de mieux diffuser vers l'extérieur à partir des cavités cellulaires et des vaisseaux capillaires des strates intérieures du bois, et Le gradient d'humidité à l'intérieur d'une strate donnée diminue. En outre, l'échange d'humidité n'est pas empêché ou 15 fortement ralenti par une couche de surface colmatée. Grâce à ces mesures, on extrait chaque fois de la surface du bois toute l'humidité qui peut y parvenir à partir de l'intérieur en fonction des possibilités de transfert vers la surface. -...-Qn-obtient ainsi d'une manière surprenante un séchage qui 20 épargne Le bois et ne crée pas de crevasses ni de tensions internes, même quand il s'agit de bois dur ou de blocs de bois épais. Par ailleurs, Le bois séché de La sorte se gauchit nettement moins que Le bois séché selon les méthodes traditionnelles. IL a également moins tendance à gonfler 25 quand il est soumis par la suite à des variations de l'humidité atmosphérique. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de 30 procurer Fig. I est une vue latérale schématique de L'installation de séchage, avec l'enveLoppe extérieure non représentée. Fig. 2 est une coupe transversale schématique de 35 l'installation. L'installation représentée par les fig. I et 2 sert au séchage non agressif du bois, obtenu par la succession alternative d'une phase de pression à haute température et d'une phase de dépression, répétées une ou plusieurs fois en fonction de l'essence du bois, de son épaisseur et de son humidité. Le bois à sécher 11, par exemple du bois de sciage, placé sur un chariot 8, est introduit sous forme de piles dans une chambre de séchage 5. L'installation de séchage se compose d'une cuve 1 pouvant être mise sous pression, de forme essentiellement cylindrique, dont les deux extrémités peuvent être fermées de manière étanche à la pression par les couvercles 2, 3. Cette cuve 1, qui repose sur des pieds 10 4, doit être dimensionnée en tant que réservoir sous pression, et porte à l'intérieur de son enveloppe -sauf a la partie inférieure- des tuyaux ou serpentins 7 qui peuvent être chauffés par de l'eau chaude, de la vapeur ou des éléments électriques. Le rayonnement de la chaleur vers l'extérieur est renvoyé par une feuille réfléchissante et un revêtement isolant. Le chauffage est mis en service ou hors service au moyen d'une vanne 16 ou d'un commutateur. A proximité du fond de la chambre intérieure 5 se trouvent plusieurs tuyaux ou un flexible de refroidisseument qui s'étendent sur pratiquement toute ta ltongueur de la cuve 1. Une vanne 30 permet d'ouvrir ou de fermer la circulation d'un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau courante à la température habituelle. Pour évacuer l'eau de condensation, il est prévu une vanne 20 avec tuyau de décharge. La pression à it 'irtérieur de la chambre intié eure est limitée par une soupape de sécurité 24. Un moteur électrique 12 entraine par l'interi:diaire de courroies 14 une pompe rotative à palettes 18, gr fe aux organes de commande 28, peut fonctionner auss bVen comme compresseur que comme pompe à vide, et comm_.ique avec l'intérieur de la chambre de séchage par une canalisation 26. On pourrait également utiliser a cette fin deux appareils distincts, à savoir un compresseur produisant la surpression et une pompe à vide produisant la dépression. 35 Un ventilateur de recirculation 22 monté sur l'un des couvercles assure une ventilation permanente de la chambre intérieure 5. Un système de chauffage électrique est installé à la sortie de ce ventilateur, et ne fonctionne que pendant la phase de dépression. L'installation de séchage 2395C791 l tcute entière peut être commandée manuellement ou autD matiquement à l'aide d'organes de commande connus en eux-mêmes, le programme de commande devant être adapté à l'essence, à l'épaisseur et au degré d'humidité du bois à sécher. La surveillance manuelle ou la regulation automatique est assujettie a des sondes enfoncées dans Le bois, qui mesurent son humidité en fonction de sa conductivité électrique. L'installation de séchage fonctionne comme suit: le bois à sécher 11 est placé sur un chariot 8, en lits séparés par exemple par des blocs d'écartement, d'une manière telle que l'air puisse circuler librement, de préférence horizontalement, à travers la pile. Le chariot 8 et la pile 11 sont poussés sur les rails 9 à l'intérieur de la chambre 5 et l'on referme le couvercle 2 de manière étanche à la pression. On crée ensuite à l'intérieur de la chambre une surpression de 1 à 2 bars, au moyen de la pompe ou du compresseur 18. Pour pouvoir donner à la cuve des dimensions _.. économiques, on limite généralement la pression à 1,5 à 2 - 2-E bars; si l'on peut accepter un coût d'installation plus élevé, on peut alors prévoir des pressions supérieures atteignant jusqu'à 10 bars par exemple, à appliquer pendant une phase de pression de durée réduite en conséquence. Simultanément, on élève la température jusqu'à un maximum de 800C, de préférence 600C, à l'aide des tuyaux de chauffage 7. Ceci provoque la dilatation des pores du bois et permet ainsi une bonne diffusion de l'humidité à partir de l'intérieur vers la périphérie. La phase de chauffage sous pression dure environ 2 à 3 heures. Le chauffage sous pression raccourcit le temps nécessaire pour atteindre l'humidité d'équilibre dans le bois. On soulage ensuite la surpression et l'on entretient à l'intérieur de la cuve 1 une dépression d'environ 0,6 à 0,8 bar pendant une durée considérablement plus longue. Pendant la phase de dépression, on fait circuler à travers les tuyaux de refroidissement 10 montés à la partie inférieure de la cuve un fluide de refroidissement, par exempte de l'eau courante à sa température habituelle de 5 à 120C. Le ventilateur 22 prévu à l'intérieur de la cuve assure le brassage de l'air. 2598791 L'eau de condensation qui s'accumule sur le fond de la cuve est évacuée par la canalisation de décharge 20 au plus tard avant le début de la phase suivante de chauffage sous pression. On peut également monter à la sortie du ventilateur 22 un système de chauffage électrique destiné à maintenir dans la chambre intérieure 5 la température voulue, inférieure à celle qui règne pendant la phase de chauffage sous pression, afin de lutter contre le refroidissement dû à l'évaporation et de maintenir une température d'au moins 470C, de préférence 50 C. Il faut veiller à entretenir dans la chambre intérieure 5 une température inférieure d'environ 10 à 20% à celle de la phase de chauffage sous pression, et une humidité de l'air inférieure d'environ 5% à l'humidité qu'il faut atteindre 15 dans le bois. Pour les meubles et autres produits en bois destinés à être installés à l'intérieur des bâtiments, il faut tendre vers une humidité résiduelle d'environ 7 à 8%. Pour les bois destinés à être exposés aux intempéries, comme par exemple les bois de coffrage ou de revêtement extérieur, 20 il suffit d'atteindre une humidité résiduelle de 16 à 18%. Dans une durée de cycle de 100%, la phase de dépression intervient pour 65 à 85%, de préférence 70 à 80%, et la phase de chauffage sous pression pour 15 à 30%, de préférence 20 à 30%. On essaie à chaque cycle de faire tomber l'humidité du bois d'environ 20% de sa valeur précédente, c'est-à-dire par exemple de 30 à 24%, ensuite de 24 à 19%, etc.. La phase de chauffage sous pression et la phase de dépression qui la suit immédiatement sont répétées alternativement de 1 à 7 fois par exemple. On peut également définir une phase de dépression plus longue, par exemple à cheval sur un week-end. Le nombre de phases de chauffage sous pression alternant avec des phases de dépression se définit en tenant compte de l'essence du bois et de son 35 épaisseur. On peut sécher ensemble des épaisseurs différentes de la même essence de bois et d'une humidité pratiquement égale (+ 5%) sans inconvénient du point de vue de la qualité, les bois plus minces étant soumis au même processus. 40 La cuve des installations de séchage de faibles dimensions peut être montée sur roues, ce qui permet de la déplacer sur le chantier. On peut par ailleurs prévoir un chauffage à circulation $ d'air. Une autre variante fait appel à des échangeurs de chaleur. E 2e:-bois dur (par exemple du hêtre rouge) en planches de 30mm d'épaisseur, humidité de 30%. 10 ler cycLe chauffage à environ 600C sous une pression d'environ 1,5 à 2 bars pendant I à 2 heures. Ensuite dépression à environ 0,8 bar à environ 470C pendant 5 à 6 heures. Résultat visé 15 réduction de l'humidité du bois à environ 24%. 2ème cycle chauffage à environ 650C pendant environ 1 heure sous une pression de 1,5 à 2 bars. Ensuite dépression à environ 0,8 bar pendant 5 20 à 6 heures à 550C. Résultat visé: réduction de l'humidité du bois à 19%. 3ème cycle chauffage à environ 700C pendant environ 1 heure sous une pression de 1, 5 à 2 bars. 25 Ensuite dépression à environ 0,8 bar pendant 1 heure à environ 570C. Résultat visé réduction de l'humidité du bois à environ 16%. Dans les cas o l'on souhaite obtenir une réduction 30 encore plus poussée de l'humidité, on exécute un 4ème et éventuellement un 5ème cycle à une température légèrement supérieure, mais ne dépassant cependant pas 750C. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne li35 mite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E y E N D I C A T Z 0 NS 1. Procédé de séchage du bois dans une chambre de séchage, caractérisé par le fait que le bois à sécher (11) est chauffé sous pression à l'intérieur de la chambre de séchage (5), que l'on produit ensuite une dépression à l'intérieur de la chambre (5), que pendant cette phase de dépression on réduit la température dans La chambre par rapport à celle du bois, que l'eau de condensation produite 10 est évacuée, que la phase de chauffage sous pression est nettement plus courte que la phase de dépress on, e. que ces opérations sont répétées une ou plusieurs fois jsq!u'I ce que le bois présente l'humidité residuelLe vouiue. 2. Procédé suivant La revendication 1, caraat6risé par 15 le fait que la température est au maximum de 80 C irais de préférence supérieure à 47 C pendant la phase de chauffage sous pression, et que la pression dans La chaibre est comprise entre 1 et 10 bars, de préférence entre 1,2 et if5 bars, pendant la phase de chauffage sous pression, et entre 20 0,6 et 0,95 bar pendant la phase de dépression.. 3. Procédé suivant les revendications I ou 2, caractérisé par le fait qu'une circulation d'air permidnente est organisée à l'intérieur de la-chambre de séchage, au moins pendant la phase de dépression. 4. Procédé suivant l'une queLconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que La chambre de séchage (5) est chauffée également pendant la phase de dépression, la différence de température entre la phase de chauftae sous pression et la phase de dépression ne devant ras eze 30 supérieure à 8 C. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que Les phases d-_ pression et de dépression sont répétées au moins trois fois pour chaque charge de bois dur, en augmentant chaoue fois La 35 température. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la phase de dépression représente de 65 à 85%, de préférence environ 70 à 80% de la durée d'un cycle complet, et que la phase de chauffage sous :3 : : : s : - N : :: 0 : t:0 r -: 0. : D -: 01Q - >l -0- 0, : - 0 :: -- - 15 * 0 a :: f : - - f es 5-Q* ER - - È- 0 f - e DDi Zou ' 0 ' ' ::: . =,, _., : . L... 0 0.. - f 0. 070 0 30 : D:. ... ::5 0 35 , > f., . f ". . A: pression représente 15 à 30%, de préférence environ 20 à 30%. 7. Procédé suivant l'une quelconque ces revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'environ 20% de lihumidité du bois sont éliminés pendant le premier cycle, et environ 20% de l'humidité résiduelle pendant le deuxième cycle. 8. Installation de séchage du bois composée d'une chambre de séchage définie par une cuve, d'un système de chauffage de la chambre et d'une pompe à vide destinée à la ventilation de la chambre, caractérisée par Le fait que la cuve (1) est conçue en tant que réservoir sous pression capable de contenir la surpression régnant dans la chambre (5), qu'il est prévu un compresseur (18) destiné à produire la surpression nécessaire dans la chambre (5), que des tuyaux de chauffage (7) sont disposés le long de la paroi de la cuve et que des organes de refroidissement (10), une vanne (20) d'évacuation de l'eau de condensation et des organes de commande des phases du cycle sont également prévus. 9. Installation de séchage du bois suivant la revendication 8, caractérisée par le fait que les tuyaux de chauffage (7) sont disposés en couronne -en coupe transversale- le long de l'enveloppe cylindrique de la cuve. 10. Installation de séchage du bois suivant la revendication 8 ou 9, caractérisée par le fait que les organes de commande sont assujettis à des sondes enfoncées dans le bois. 11. Installation de séchage du bois suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée par le fait que la cuve est équipée de roues qui permettent de la déplacer.