PLASTIFICATION ET CINTRAGE DU BOIS MASSIF

PLASTIFICATION ET CINTRAGE DU BOIS M ASSIF
Le bois est une matière première extrêmement
précieuse qui possède des caractéristiques structurales
particulières dérivant de sa nature biologique.
Contrairement à d'autres matériaux, notamment les
métaux, la déformation du bois représente très souvent
une inconnue liée à la distribution inhomogène des
fibres le long de la section.
La fabrication des bois solides cintrés peut donc se
résumer en trois étapes :
Dans les produits semi-ouvrés soumis à l'opération de
cintrage, on remarque deux types d'efforts :
Pour pouvoir obtenir des résultats satisfaisants, il faut
utiliser du bois sans loupes ni défauts comme la
déviation des fibres et les tensions internes.
•
de traction dans la zone périphérique convexe
•
de compression dans la zone intérieure concave
de l'arc.
Soumis à
des
contraintes
supérieures à la limite d'élasticité, le bois se casse à
partir des couches superficielles de la partie extérieure
de l'arc de cintrage.
Pour rester dans le domaine des déformations
élastiques, le cintrage à température ordinaire retourne à
l'état primitif quand la contrainte cesse.
Pour maintenir une déformation permanente, il faut donc
augmenter la "plasticité" du bois, c'est-à-dire sa capacité
de prendre une forme déterminée.
La fabrication des bois pleins cintrés réalisée en
trois étapes
La plastification de la matière ligneuse augmente
grâce au réchauffement à partir de 70°C de température
pour arriver au niveau optimum à 145-150°C.
Pour ce qui est de l'humidité, les valeurs les meilleures
se situent aux alentours de 14-16% mais peuvent arriver
jusqu'à 25%.
Du point de vue physique, on obtient la plastification
maximale au niveau de la compression, la minimale
dans la zone de traction (allongement).
Pendant le traitement, la ligne neutre – c'est-à-dire la
zone où les deux efforts s'équilibrent – a tendance à se
déplacer vers l'extérieur de l'arc, augmentant ainsi la
section plastique.
Pour faciliter davantage encore ce déplacement, il
convient de se servir de dispositifs (formes profilées) qui
empêchent les allongements pendant le cintrage.
Si, enfin, on laisse refroidir et sécher le bois cintré chaud
dans la forme, le cintrage se stabilise et le bois retrouve
sa résistance primitive.
1.
plastification par l'action de la chaleur
2.
cintrage
3.
stabilisation du cintrage par séchage du bois à
des températures supérieures à 65°C.
Réchauffement en bain d'eau, vaporisation et
réchauffement diélectrique: trois systèmes
industriels de réchauffement pour le cintrage du
bois
En milieu industriel, on applique pour le cintrage trois
systèmes de réchauffement :
1.
2.
3.
réchauffement en bain d'eau
vaporisation
réchauffement diélectrique.
L'espèce de bois la plus appropriée est le hêtre, suivi de
frêne, érable, bouleau, chêne, châtaignier, robinier,
cerisier, micocoulier, etc.
En revanche, les conifères et les bois tropicaux ne sont
pas indiqués.
Réchauffement en bain d'eau
Dans le bain d'eau chaude, on maintient la température
de 70-80°C pendant un temps d'immersion apte à
garantir la distribution uniforme de la chaleur le long de
toute la section du bois.
Ce système, utilisé principalement pour le bouleau et le
frêne, présente l'inconvénient de "trop mouiller" le bois
qui devient mou, difficile à cintrer et à stabiliser.
On observe aussi souvent une désagréable variation de
la couleur du bois.
Par rapport aux méthodes décrites ci-dessous, le bain
d'eau est avantageux dans les cas où le cintrage
n'intéresse qu'une partie de la longueur des pièces
puisqu'il est possible de n'accomplir qu'une immersion
limitée.
La vaporisation
Utilisée généralement pour le hêtre, cette opération est
exécutée dans les vaporisateurs métalliques
cylindriques à la pression atmosphérique avec vapeur
saturée à 100°C.
Le vaporisateur doit être bien isolé, en métal antirouille
et protégé contre la corrosion. Pendant le traitement, les
pièces deviennent humides extérieurement jusqu'à 25%,
jusqu'à 40% même si la vapeur d'eau condensée reste à
l'intérieur du cylindre.
Il a été établi qu'en présence de vapeur d'eau
condensée, on a une plastification meilleure et plus
rapide.
En ce qui concerne les temps de traitement, il faut éviter
que le bois tende à trop plastifier et se déforme dans la
section transversale pendant le cintrage.
Une période de vaporisation variable de 45 à 60 minutes
pour chaque 25 mm d'épaisseur selon le type de bois
pourrait être suffisante.
À la fin du processus, on a un gradient d'humidité de
l'extérieur vers l'intérieur qui facilite le séchage ultérieur.
Réchauffement diélectrique.
Ce dernier procédé utilise du courant électrique à une
fréquence de 5-15 MHz qui provoque le réchauffement
immédiat de toute la masse de bois à 100°C sans per te
d'humidité.
Parmi ses avantages principaux, il convient de souligner
la possibilité de plastifier des produits en bois semiouvrés présentant des défauts dans la fibre ; au nombre
des inconvénients, le coût d'exploitation élevé de cette
application qui limite ses secteurs d'utilisation.
Rayons minimums de cintrage de certaines espèces de bois, pièces de 25,4 mm d'épaisseur,
bois séché et réchauffé à la valeur (d'après Stevens & Turner).
ESPÈCE DE BOIS
RAYONS en mm
Nom commercial
Nom botanique
Avec tôle d'appui
Sans tôle d'appui
Afrormosia
Pericopsis elata
360
740
Agba
Gossweilerodendron balsamiferum
510
410
Alder
Alnus glutinosa
360
460
Ash
Fraxinus excelsior
64
300
Beech
Fagus sylvatica
41
410
Cherry
Prunus avium
51
430
Chestnut
Castanea sativa
150
380
Douglas
Pseudotsuga menziesii
460
840
Elm
Ulmus hollandica
13
240
Hickory
Carya sp.
46
380
Carpino
Carpinus betulus
100
420
Larch
Larix decidua
330
460
African Mahogany
Khaya ivorensis
970
890
True Mahogany
Swietenia macrophylla
300
710
Makorè
Tieghemella heckelii
300
460
Mansonia
Mansonia altissima
250
390
Mutenye
Guibourtia arnoldiana
380
690
Niangon
Tarrietia utilis
460
760
Oak
Quercus petraea
51
330
Obeche
Triplochiton scleroxylon
460
430
Ramin
Gonystylus bancanus
910
940
Robinia
Robinia pseudoacacia
38
280
Sapeli
Entrandrophragma cylindricum
760
940
Maple
Acer pseudoplatanus
38
370
Teak
Teclona grandis
460
890
Walnut
Juglans regia
25
280