Brevet FR2618719A1 — publié le 19890203

PROCEDE DE FABRICATION D'OBJETS EN FIBRE DE BOIS ET MOULE PERMETTANT LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'objets en fibre de bois et le moule permettant la mise en oeuvre du procédé. Ce type de procédé de fabrication sera utilisé de façon avantageuse pour la fabrication de pièces en bois de toutes formes et de tous volumes et présentant un aspect fini de très bonne qualité qui permette par la suite d'appliquer éventuellement un vernis ou une laque sans nécessiter une opération préalable de reprise. Il est connu un procédé de fabrication de panneaux de meubles variant dans une épaisseur comprise entre 5 et 35 mm comportant les étapes d'utiliser comme matériau de la poussière de bois, de mélanger cette poussière de bois avec un produit polymérisable à base de polyuréthane du type à haute densité et générant un minimum de gaz, d presser à chaud à une température d'environ 50 degrés avec une pression comprise dans les limites de 100 à 350 tonnes par cm2, dans un moule dont une face comporte le motif en relief et dont cette face est pourvue préalablement d'un revêtement permettant de donner au panneau obtenu une finition. Dans ce procédé on utilise de façon avantageuse un mélange de poussière de bois avec des glycols ou des composés organiques de polyester contenant un groupe carboxyle ou des polyols, puis en mélangeant cette première mixture ainsi obtenue avec un diisocyanate dans la proportion de 10% de polyols et 10% de diisocyanate. On mélange donc 20% du liant avec de la poussière de bois ou de la sciure. Par ailleurs, l'opération de pressage du mélange et d'application du revêtement nécessite une pression de 100 à 300 tonnes/cm2. Pour la fabrication d'un objet ayant une surface de 100 cm2 il est donc nécessaire de pouvoir disposer d'une presse de 10.000 à 30.000 tonnes. Ce type de matériel est très encombrant, très onéreux et a des cadences de production très faibles. Enfin les moules susceptibles de supporter de telles pressions doivent avoir des parois très épaisses et sont également fort onéreux à E=dui+e, Le pressage à chaud est effectué dans un moule comportant une partie fixe supérieure portant le motif en relief que doit avoir le revêtement des panneaux après l'opération de moulage et une partie inférieure mobile solidaire d'une bote de guidage. Cette partie mobile comporte également des éjecteurs de démoulage qui, lors du recul de la pièce mobile viennent en butée contre une surface et assurent l'extraction du panneau et son section à l'extérieur de la boite de guidage.Un tel procédé de moulage ne peut s'appliquer qu'aux moulages de panneaux comportant un relief sur un seul côte. En effet, les éjecteurs de démoulage peuvent, lors de cette opération, endommager l'état de surface du côté de panneau avec lequel ils rentrent en contact. Ce procédé est donc inapplicable à la fabrication de pièces en bois moulé et laqué, puisque ce défaut apparaitra visiblement après l'opération de finition du produit constituée par le dépôt de la couche de vernis ou de laque. D'autre part, ce procédé de moulage nécessite l'utilisation de poussière de bois ayant un grain suffisamment fin. L'invention propose un procédé de moulage et de fabrication de pièces en bois de toutes formes et de tous volumes et présentant un aspect de finition ne nécessitant aucune opération de reprise avant l'opération de vernissage ou de laquage. Actuellement, il est connu lorsque l'on veut fabriquer des pièces en bois de toutes formes et de tous volumes d'utiliser des panneaux constitués à partir d'un mélange de fibre d'une seule essence de bois et de résine que l'on a compressé. Ces panneaux ont une épaisseur maximum de 55 mm pour leur conserver une grande homogénéité interne qui puisse permettre facilement un usinage. D'autre part, les qualités d'homogénéité du panneau, nécessitées pour l'usinage, obligent également l'utilisation de fibres obtenues à partir de la même essence de bois. Cette technique a pour inconvénient de limiter l'épaisseur de l'objet à fabriquer ou d'introduire des opérations de collage de plusieurs panneaux entre eux de façon à atteindre l'épaisseur suffisante pour permettre la fabrication de objet. Après avoir effectué les phases préparatoires du bloc de fibre de bois compressée, l'usinage est exécuté par des opérations de rabotage dégauchissage, mortaisage, sciage, tournage, fraisage, etc..., de façon à donner à la pièce la forme voulue. Ces opérations effectuées , il est nécessaire de poursuivre par une opération de ponçage manuel sur les faces qui ont été usinées, de façon à donner à la pièce le fini souhaité. Ensuite, on procède à une opération de bouchage de pores par le dépôt d'un apprêt qui en général provoque un redressement des fibres, nécessitant une deuxième opération de ponçage préalable au laquage ou vernissage.Ces différentes opérations augmentent considérablement le temps de production des pièces et par conséquent diminuent la cadence de fabrication tout en augmentant le coût des pièces, notamment par les interventions manuelles telles que celles correspondant aux opérations de ponçage. Enfin, pour ce procédé de fabrication on utilise des panneaux obtenus à partir de fibre de bois à granulométrie bien déterminée pour une essence de bois également bien déterminée. Ceci- de façon à obtenir des panneaux dont la structure est la plus homogène possible pour permettre les opérations d'usinage. De plus ce procédé génère des déchets consécutifs à l'usinage Un premier but de l'invention est par conséquent de proposer un procédé de fabrication de pièces en bois de toutes formes et de tous volumes avec un degré de finition élevé. Ce premier but est atteint par le fait que le procédé consiste - à mélanger de la fibre de bois obtenue à partir de toute sorte d'essences de bois avec, au maximum 1b% ae liant constitué de résine ou colle ou de matériau polymérisable - à approvisionner un moule d'une quantité de mélange suffisante à l'obtention de l'objet moulé - à comprimer le mélange par l'intermédiaire du moule à une pression dans une gamme de 80 à 500 Kg/cm2. De façon avantageuse, la pression sera de l'ordre de 100 à 300 Kg/cm2. Un deuxième but de l'invention est d'utiliser dans le procédé un moule permettant d'éviter le marquage des pièces moulées et d'obtenir un objet présentant en sortie de moulage un aspect fini. Ce but est atteint par le fait que le procédé comporte l'utilisation d'un moule constitué de trois pièces dont une fixe et deux mobiles et les étapes suivantes - fermeture du moule par le déplacement d'une des pièces mobiles; - apport d'une dose de mélange de fibre de bois et de résine par une vis doseuse; - déplacement du deuxième élément mobile du moule et compression du mélange; - recul d'au moins une des pièces mobiles du moule; - saisie de la pièce moulée par un bras manipulateur. Un autre but de l'invention est de réaliser un procédé de moulage permettant l'automatisation. Ce but est atteint par le fait que le procédé comporte - une étape de remontée de la deuxième pièce mobile du moule; - une étape de mise en place du dispositif d'approvisionnement en mélange. Un autre but de l'invention est de prévoir un moule permettant la mise en oeuvre du procédé. Ce but est atteint par le fait que le moule en trois pièces comporte - une première pièce fixe constituée d'un cylindre à section carrée ou circulaire, dépendant de la pièce à mouler; - un élément chauffant enveloppant cet élément fixe; - une matrice et contre-matrice coulissant sur deux colonnes de guidage solidaires de la pièces fixe, cette matrice et contre-matrice étant actionnées par des moyens actionneurs, mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques; - et des moyens de commande des actionneurs de façon que l'un des éléments mobiles du moule se déplace entre trois positions. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence à la figure unique qui représente une vue en coupe du moule permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure unique représente une vue en coupe de la partie fixe (1) du moule permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Cette partie fixe (1) sera de section cylindrique ou parallélépipèdique selon la forme de la pièce à fabriquer. Cet élément fixe peut être entouré d'un élément chauffant (10) pour les besoins de polymérisation, cet élément chauffant étant constitué de façon connue, par exemple par des spires d'éléments résistifs alimentés par une source de tension. De façon avantageuse on disposera cet élément fixe (1) avec son axe v de symétrie disposé verticalement pour permettre, comme on le verra ultérieurement un démoulage facile. Cet élément fixe (1) se prolonge verticalement vers le bas par des colonnes de guidage (12,14) et vers le haut par des colonnes de guidage (11,13).Sur ces colonnes de guidage coulissent deux tiroirs ou pièces mobiles, respectivement (16) pour le tiroir inférieur et (15) pour le tiroir supérieur. Comme on peut le voir d'apres la figure, le tiroir supérieur comporte à l'extrémité de la partie (150) de section cylindrique et complémentaire de la section cylindrique de la partie fixe, l'empreinte correspondant à use partie de la foire de la pièce que l'on souhaite mouler. De même, le tiroir (16) comporte sur sa partie cylindrique (160) de dimension correspondante à la section cylindrique interne de la pièce fixe (1) l'empreinte complémentaire à l'empreinte du tiroir (15) de la forme de la pièce que l'on souhaite mouler. Le tiroir inférieur (16) se déplace entre trois positions matérialisées par la forme en pointillés du tiroir (16) et par les flèches (O), ouverture, correspondant à la position dans laquelle le moule est ouvert vers le bas et le tiroir retiré dans la position extrême sur les colonnes de guidage (12,14). Une deuxième position représentée par la flèche (F), fermeture, correspond à la position représentée en traits pleins sur la figure, position dans laquelle la partie inférieure du moule, constituée par la pièce cylindrique (1) et le tiroir (16) est obturée. Enfin une troisième position (C), compression, correspond à la position dans laquelle le plateau (16) du tiroir coulissant sur les colonnes de guidage (12,14) vient en butée contre les surfaces inférieures (100) de la partie fixe (1) du moule. Ce tiroir (16) est actionné par un actionneur (2) représenté seulement par son extrémité, qui peut, de façon connue, être constitué d'un verin pneumatique, hydraulique ou encore un système mécanique à genouillères. De même le tiroir supérieur (15) est actionné par un actionneur (3), représenté seulement par son extrémité, entre deux positions (O) et (C). La position (O), ouverture, correspond à la position représentée en pointillés sur la figure, position dans laquelle le tiroir (15) est retiré au maximum sur les colonnes de guidage (11,13).Dans cette position, la partie supérieure de la partie fixe du moule (1) est ouverte et il est possible de déplacer un dispositif d'approvisionnement en matière à mouler représenté par la référence (4) et constitué, par exemple, d'une vis doseuse, de façon à amener cette vis doseuse à l'aplomb de l'ouverture du moule. La deuxième position (C), compression, du tiroir (15) correspond à celle dans laquelle le plateau (15) du tiroir vient en butée contre la surface supérieure (101) du cylindre (1) de la partie fixe du moule. Dans cette position1 le cylindre (150) du tiroir est engagé à l'intérieur de la partie fixe (1) et il est bien évident que préalablement on a retiré le dispositif d'approvisionnement (4) de façon à ce que ce dernier ne gêne pas la manoeuvre du tiroir (15).La vis doseuse (4) apporte la quantité de mélange constitué de fibres végétales de dimension quelconque et d'essences variées mélangées è de la résine ou de la colle dans une proportion de 10% maximum de résine ou de colle. De façon avantageuse on a constaté qu'un apport de 5% de résine ou de colle était suffisant pour l'obtention de produit moulé. La dimension des fibres mélangées dans la résine a peu d'importance sur l!état de surface du produit final obtenu, de même la constitution du mélange de fibres en essences différentes n'a pas de répercussion sur le processus de fabrication. Au contraire, la présence de fibres de dimension différente permet, lors de l'opération de compression, un croisement des fibres et une meilleure résistance mécanique de la pièce ainsi obtenue. Le retrait du tiroir inférieur (16) dans la position (O) permet à un manipulateur non représenté de venir prendre la pièce moulée qui a suivi par gravité en fin de processus de moulage le tiroir (160), de façon à acheminer la pièce automatiquement vers des opérations ultérieures telles que par exemple des opérations de laquage. Le moule ainsi décrit permet de mettre en oeuvre le procédé de fabrication de pièces moulées que l'on va décrire ci-après. En position de repos les tiroirs (15,16) se trouvent rétractés dans les positions indiquées par les flèches (G). Dans une première étape, l'actionneur (2) déplace les tiroirs (16) jusqu'a la position indiquée par la flèche (F) de façon à ce que le cylindre (160) portant l'empreinte inférieure de la pièce vienne obturer la partie inférieure de la pièce fixe (1) du moule. A cette étape succède une étape dans laquelle le moyen (4) d'approvisionnement en mélange est avancé à l'aplomb de l'ouverture du moule et distribue la dose de mélange de fibre et de résine ou colle adéquate à la fabrication de la pièce. Le moyen d'approvisionnement (4) peut comporter à son extrémité une conicité permettant d'assurer une précompression du mélange à mouler de façon à diminuer le volume de la dose de mélange a fournir au moule. Cette précompression permet ainsi de réduire la course des tiroirs (15,16). Le moyen (4) d'approvisionnement est ensuite retiré, de façon à ne pas gêner le déplacement du tiroir supérieur (15). Suit une étape de déplacement du tiroir supérieur (15) par l'actionneur (3), de façon à fermer complètement le moule, ceci conjointement au déplacement du tiroir inférieur (16) de façon à amener les deux tiroirs (15,16) en butée contre respectivement les surfaces supérieure (101) et inférieure (100) de la partie fixe (1) du moule. Pendant ces opérations de déplacement, le moule peut être chauffé par l'élément chauffant (10) de façon à amener les différentes parties fixes et mobiles du moule à une température de l'ordre de 80 à 180 degrés permettant la polymérisation. Les actionneurs (2, 3) seront prévus de façon à ce que les tiroirs (15,16) exercent sur la matière moulable en fin de course une pression variant dans une plage de l'ordre de 80 à 500 kg /cm2. De façon avantageuse, on travaille dans une plage variant de 100 à 250 Kg/cm2. Après un chauffage et une compression suffisante pour assurer le durcissement du mélange de fibre de bois avec une résine ou une colle, au moins un des tiroirs et dans ce cas le tiroir inférieur est rétracté par l'actionneur (2) dans sa position d'ouverture (O) de façon à présenter la pièce moulée (5) qui a suivi par gravité le tiroir inférieur, dans une position permettant sa préhension par un bras manipulateur pour l'acheminement vers d'autres étapes du processus de fabrication. Enfin, lors d'une étape ultérieure ou concommitente, le tiroir supérieur (15) se rétracte dans sa position d'ouverture(O). De façon avantageuse, le moule (1,15,16) sera constitué en métal de façon à obtenir une grande qualité de fini des pièces moulées et une meilleure résistance du moule à l'abrasion dûe au mélange. On a ainsi décrit un procédé de moulage et le moule permettant de réaliser ce procédé, qui soit à la fois économique par l'utilisation de matériaux simples à obtenir et par l'élimination de phases ultérieures de reprise de l'état de surface de la pièce fabriquée tout en permettant une automatisation et une augmentation des cadences de fabrication. D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'objets en fibre de bois caractérisé en ce qu'il consiste : - à mélanger de la fibre de bois obtenue à partir de toutes sortes d'essences de bois avec au maximum 10% de liant constitué de résine ou colle ou de matériau polymérisable - à approvisionner un moule d'une quantité de mélange suffisante à l'obtention de l'objet moule - à comprimer le mélange par l'intermédiaire du moule à une pression comprise dans la plage de 80 à 500 Kg/cm2. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression est comprise, de préférence, dans une plage de 100 à 250 Kg/cm2. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'en plus de la compression du mélange, on chauffe ce dernier dans une plage de température de 80 à 180 degrés. 4) Procédé de fabrication d 'objets en fibre de bois de forme et de volume quelconques, selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il utilise un moule comportant deux pièces mobiles et une pièce fixe et consiste en - fermeture de la partie inférieure du moule par déplacement d'un tiroir inférieur (16); - apport d'une dose de mélange avec de la fibre de bois par un dispositif (4) rétractable; - déplacement des deux tiroirs mobiles (15,16) du moule pour assurer la compression du mélange - recul drau moins un des tiroirs (16) dans la position (O) d'ouverture du moule - Saisie de la pièce moulée par un bras manipulateur. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qutil comporte en outre une étape de recul du deuxième tiroir (15) dans sa position d'ouverture (O) et une étape de mise en place du dispositif (4) d'approvisionnement en mélange de moulage à l'aplomb de l'ouverture cylindrique de la partie fixe (1) du moule. 6) Moule permettant la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre fixe (1) à section circulaire ou carrée, et comportant sur les surfaces extrêmes (100,101) du cylindre des tiges de guidage (11,12,13,14), deux tiroirs mobiles (15,16) comportant à l'extrémité des parties cylindriques (150,160) de forme complémentaire à la forme du cylindre interne de la partie fixe (1) les empreintes de la pièce à mouler, ces tiroirs (15,16) étant actionnés entre des positions d'ouverture et de compression par des actionneurs respectifs (3,2), un des actionneurs permettant en outre le positionnement de l'un des tiroirs dans une troisième position dite de fermeture (F). 7) Moule selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est réalisé en métal. 8) Moule selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est entouré d'un élément chauffant (10)