EP4405149A1 - Procédé de formage du bois - Google Patents

Procédé de formage du bois

Info

Publication number
EP4405149A1
EP4405149A1 EP22786476.6A EP22786476A EP4405149A1 EP 4405149 A1 EP4405149 A1 EP 4405149A1 EP 22786476 A EP22786476 A EP 22786476A EP 4405149 A1 EP4405149 A1 EP 4405149A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blank
pressing
wood
die
flank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22786476.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent Torriani
Carole Chapelat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Creaholic SA
Original Assignee
Creaholic SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Creaholic SA filed Critical Creaholic SA
Publication of EP4405149A1 publication Critical patent/EP4405149A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27M—WORKING OF WOOD NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B27B - B27L; MANUFACTURE OF SPECIFIC WOODEN ARTICLES
    • B27M1/00—Working of wood not provided for in subclasses B27B - B27L, e.g. by stretching
    • B27M1/02—Working of wood not provided for in subclasses B27B - B27L, e.g. by stretching by compressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D1/00—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring
    • B27D1/04—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring to produce plywood or articles made therefrom; Plywood sheets
    • B27D1/08—Manufacture of shaped articles; Presses specially designed therefor
    • B27D1/083—Presses specially designed for making the manufacture of shaped plywood articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds

Definitions

  • the present invention relates to a method of forming wood, in particular for the production of wooden objects by pressure.
  • the pressing of wood is a technique for producing known wooden objects.
  • This technique consisting in exerting a strong force against the surface of a wooden blank, often placed in a mould, makes it possible to compress the wood in order to give it a predefined shape, while increasing the resistance of the object due to its densification.
  • This technique also has the advantage of allowing the production of hollow shapes that cannot be milled, for example polygonal shapes with sharp angles, which is not possible by milling because of the diameter of the milling head.
  • EP1706248 describes a wooden object such as a casing for an electronic device obtained by compression of a previously machined blank (for example by milling).
  • a previously machined blank for example by milling.
  • the bottom of the die (or mould) in which the blank is placed is strongly curved in order to avoid the problems of demoulding as well as of sharpness of the contours of the final object.
  • the part requires prior machining, for example milling, of a cavity whose depth will simply be reinforced by pressing. Only the bottom of the cavity is subjected to compression; on the other hand, the upper surface of the blank does not undergo any deformation under the action of the forming press.
  • the aesthetic appearance of the outer and inner edges of the object is determined mainly by milling.
  • An object of the present invention is to provide a method of forming a wooden object free from the limitations of the methods known in the prior art.
  • Another object of the invention is to provide a method for forming a wooden object which is ecological and economical.
  • Another object of the invention is to provide a method for forming a wooden object which makes it possible to quickly obtain particularly clean side and front faces and sharp edges.
  • Another object of the invention is to provide a method for forming a wooden object which makes it possible to quickly obtain sidewalls resistant to shocks and to humidity.
  • the pressure during the pressing is greater than 1.5*10 6 N/m 2 , in that the pressing is carried out cold, in that the pressing is carried out dry, and in that the die comprises a positioning flank bearing against the blank during the pressing and forming a first angle not exceeding 5° with the fibers of the wood of the blank positioned in the die, and/or in that the forming press comprises a punching flank resting against the blank during pressing , the second punching flank forming a second angle not exceeding 5° with the fibers of the wood of the blank positioned in the die.
  • the pressure during pressing is preferably greater than 2*10 6 N/m 2 , preferably greater than 5*10 6 N/m 2 .
  • the punching flank can slide along the fibers of the blank during pressing, without participating in their longitudinal compression, or only in a very limited way if the punching flanks are not parallel to the fibers.
  • the entire punching flank and the positioning flank slide along the fibers of the blank during pressing. [0015]
  • the compression parallel to the fibers of the wood confers advantages on the resulting object.
  • the faces, the edges and the contours of the final object are particularly sharp because they are defined by the fibers of the wood which are compressed on themselves, but retain their rectilinearity.
  • flanks In the case of punching and positioning flanks parallel to the fibers of the wood during pressing, the side faces of the object along these flanks are defined by the lateral surface of contiguous compressed fibers, without the ends of the fibers do not appear on these faces.
  • the blank does not require the prior machining of a cavity or a concave housing.
  • the concave portion(s) of the part can be obtained solely by pressing, without prior machining.
  • the pressure greater than 1.5*10 6 N/m 2 preferably greater than 2*10 6 N/m 2 , preferably greater than 5*10 6 N/m 2 , makes it possible to obtain objects having sharp faces and edges, including objects with a polygonal profile or cavity.
  • a pressure greater than 1.5*10 6 N/m 2 makes it possible to compress at least 50% of the height (in the direction of the wood fibers) of the blank for wood species.
  • the height of the blank can be compressed by a maximum of 50% without the final object suffering.
  • an even greater compression can be exerted without damage, for example for wood with a density of 0.4 kg/dm 3 , the maximum height of the blank can be compressed by 60% without affecting to the integrity of the object.
  • the form press and the die may comprise sliding guide flanks against one another during pressing.
  • the guide flank(s) advantageously make it possible to maintain the die with precision during pressing, to guarantee controlled deformation and precision forming.
  • the blank is thus immobilized at the time of pressing.
  • a guide flank of the die can guide the forming press during pressing, thus contributing to obtaining clean flanks of the compressed parts.
  • the pressing step can be carried out using a molding press comprising a first flank perpendicular to the fibers of the wood, and a second flat flank, the two flat flanks being joined by the punching flank.
  • the pressing step may comprise a phase of guiding the form press, the guiding flank of the die guiding the form press.
  • the guide flanks are advantageously parallel to the pressing direction.
  • the guide flanks are advantageously parallel to the longitudinal direction of the wood fibers.
  • a maximum height of the blank in the direction of the wood fibers can be reduced during pressing.
  • the height of the guide flank of the die may be greater than the maximum height of the blank before pressing.
  • the first surface, the second surface, and/or a bottom of the matrix can be structured.
  • the minimum resolution of the relief of the structuring can be very fine, that is to say between 10 ⁇ m and 50 ⁇ m, thus allowing the production of very fine structures on the surface of the wood.
  • the punching flank may comprise a first chamfer making it possible in particular to smooth the inner flank/inner bottom transition of the object produced.
  • the first chamfer can form an angle with a bottom surface of the die of at most 35°.
  • the positioning flank of the die may comprise a second chamfer making it possible in particular to smooth the transition from the outer flank/outer bottom of the object produced.
  • the second chamfer can form an angle with a bottom surface of the die of at most 55°.
  • the form press can comprise a transverse or longitudinal stepped profile, in particular making it possible to approximate curves that are difficult to achieve.
  • the pitch of the staircase can be very fine, typically between 0.01 mm and 0.2 mm.
  • the method may include a step of extracting the blank so as to separate the blank from the die and/or from the molding press after the step of pressing the blank.
  • the blank may have a density before pressing of less than 0.75 kg/dm 3 , preferably less than 0.5 kg/dm 3 .
  • the wood from which the blank is cut can be chestnut, okoumé, stone pine, linden, alder, poplar, balsa, spruce, fir, maple, walnut, ash or beech.
  • a step of mechanical machining of the blank can be introduced before the pressing step to increase its porosity and reduce its density.
  • the mechanical machining may include several micro-drillings in the direction of the wood fibers.
  • the micro-drillings can be made by means of a drill, or by stamping, for example by means of needles pressed simultaneously in a direction parallel to the fibers of the wood.
  • One end of the form press in contact with the blank may comprise a bevelled profile.
  • FIG. 1 illustrates possible cuts of a blank in a block of wood.
  • FIG. 2 illustrates a matrix containing a blank of wood.
  • FIG. 3a illustrates a pressing step in which a form press is brought against a blank in a die.
  • FIG. 3b illustrates a pressing step in which the form press has compressed part of the blank.
  • - Figure 4 illustrates a cross section of a die containing a blank of wood, the positioning side of the die being inclined.
  • - Figure 5 illustrates a cross section of a die containing a blank of wood and a molding press, the positioning flank of the die and the guide flank of the press being inclined.
  • FIG. 6 illustrates a cross section of a form press having a punch with an inclined punching flank.
  • FIG. 7 illustrates a cross section of a die with a particular housing containing a blank of wood.
  • FIG. 8 illustrates a cross section of a form press having a particular profile with two punches.
  • FIG. 9 illustrates a cross section of a matrix whose bottom is structured.
  • FIG. 10a illustrates a cross section of a form press before pressing allowing various pressures on the surface of a blank.
  • FIG. 10b illustrates a cross section of a form press after pressing allowing various pressures on the surface of a blank.
  • FIG. 11a and 11b illustrate form presses with a chamfer.
  • - Figure 12 illustrates a die whose bottom has a chamfer.
  • - Figure 13 illustrates two positions of a form press extraction device after pressing.
  • FIG. 14a illustrates a form press, one side flank of which comprises a stepped portion.
  • FIG. 14b illustrates a bottom view of a form press whose profile has stepped portions.
  • Figures 15a and 15b illustrate form presses comprising several punches.
  • the present invention relates to a method of forming a wooden object by compression of a blank, the compression being carried out in a direction parallel to the fibers of the wood.
  • Examples of wooden objects that can be obtained by the process of the invention include, for example, toys, cutlery handles, decorative objects, crockery, boxes, boxes for watches, jewelry boxes, containers or packaging for cosmetic products, items of clothing or fashion such as buttons, shoe soles, etc.
  • the present method is particularly suitable for containers of viscous products such as ointments, creams, or even liquids.
  • the densification resulting from pressing reduces the porosity of the wood, thus giving it sufficient impermeability to contain viscous or liquid products.
  • the risk of transfer of molecules from the wood to a material in contact or vice versa is low because the transport channels are closed.
  • wood is naturally a noble material with antibacterial potential, pleasant to the touch and often having a pleasant smell.
  • Figure 1 illustrates examples of possible cutting of a blank 11 in a piece of wood 10.
  • the cutting is carried out along cutting lines 12 in a direction transverse to the fibers of the wood in order to allow compression parallel to the fibers wood later.
  • transverse is here to be understood in the sense of “non-parallel” Le., the angle between the cutting lines 12 and the fibers of the wood is non-zero.
  • the blank 11 obtained by cutting is then positioned in or by a die 20.
  • This die has a positioning flank 21 resting against the blank.
  • the blank is positioned inside the die, so that one of the faces of the blank transverse to the fibers of the wood is free and so that the positioning side and the bottom of the matrix surround the blank on the rest of its surface.
  • the positioning of the blank can consist of a simple placement of the blank by the open part of the die intended to guide the forming press or, in certain more complex embodiments, the blank can be introduced laterally into a housing of the matrix.
  • FIG. 7 where the geometric constraints of the blank require that it be placed in the die 20, for example by sliding in a direction perpendicular to the pressing direction. It is also possible to position the blank by means of an opening machined in the blank, or clampable die parts.
  • this blank is pressed by a form press 30.
  • the direction of pressing is parallel to the wood fibers of the blank.
  • the molding press is placed against the free face of the blank and pressure is exerted on the molding press so as to deform the blank until reproducing in negative all or part of the volume of the molding press and/or of the die in the blank.
  • a characteristic of the present method consists in that the pressing is carried out cold and dry. Hot pressing reduces the pressure force required to deform the wood.
  • the increase in the temperature of the wood contributes to its drying out, resulting in a greater sensitivity to deformations, in particular to shrinkage which must then be compensated or to cracks.
  • Such compensation can be facilitated by steaming the wood before pressing or via a shrink die in certain directions.
  • these steps complicate the process and thus make it more expensive.
  • Dry pressing also means that the wood blank requires no soaking before pressing, typically no soaking in a hardening resin or no steaming.
  • the molding press comprises a punching flank 303 resting against the blank during pressing.
  • Figure 3a illustrates a first step of this method in which the blank 11 has been positioned in the die 20 bearing against the positioning side 21 and a form press 30 is moved in the direction of the free surface of the 'draft.
  • Figure 3b illustrates a second step in which a central portion of the form press 30 has compressed the blank 20 until a recess is obtained relative to the side portion of the blank.
  • the mold press 30 is mechanically brought against the free surface of the blank 11.
  • the die can be provided with a first guide flank 24 to guide the form press.
  • This first guide flank may consist, in a preferred embodiment, of a portion of the positioning flank 21. the surface used to guide the form press.
  • a function of this first guide flank 24 is to guarantee precise guidance of the molding press during pressing with respect to the die and the blank.
  • the forming press may also include a second guide flank 32 which slides against the first guide flank 24 and/or against the positioning flank of the die during the movement of the die. form press 30.
  • the diameter of the form press at the level of the second guide flank is slightly smaller than the internal diameter of the die at the level of the first guide flank of the die so to leave a gap between 0.01 mm and 0.5 mm necessary for the extraction of the object after pressing.
  • the positioning side 21 of the die is, ideally, parallel to the direction of the wood fibers.
  • at least one positioning flank of the die can be slightly inclined at a first angle ⁇ with respect to the fibers of the wood so as to form a truncated cone whose the widest diameter is at the level of the free face of the blank.
  • This first angle a can reach a maximum of 5° with respect to the direction of pressing, that is to say the direction of the fibers of the wood of the blank when it is is positioned in the matrix.
  • the die comprises an inclined positioning flank as described above in order to facilitate demoulding and an essentially vertical guiding flank in the extension of the positioning flank to guarantee the guidance of the press during pressing.
  • the play between the first positioning flank 21 and the blank is preferably very small before pressing, in order to allow the insertion of the blank into the die but to guarantee its immobilization during pressing while avoiding lateral deformations.
  • this clearance is preferably less than 0.5mm.
  • the form press 30 illustrated in Figure 5 comprises a second guide flank 32 which is, similarly to the positioning flank 21, inclined at a third angle P with respect to the direction of compression so as to adapt to the inclination of the positioning side.
  • the third angle P can reach a maximum of 1° with respect to the pressing direction.
  • Figure 5 illustrates an embodiment in which the guide flank of the form press 32 forms an angle P so as to correspond to the inclination of the positioning flank 21.
  • a die respectively a forming press, with one or more positioning flanks, respectively guiding, which are inclined, and at least one other positioning flank, respectively guiding, parallel to the fibers of the wood and thus effectively allowing the form press to be guided against the die throughout its movement.
  • the inclination of the second guide flank 32 of the press at an angle P relative to the fibers of the wood makes it possible, for example, to facilitate the demolding of the blank after the pressing step.
  • this inclination excludes guidance of the forming press in the die because from the moment when the second guiding flank of the forming press comes into contact with the first guiding flank 24 of the die, the vertical movement of the press in the direction of the blank is prohibited.
  • the die 20 is removable in order to facilitate the demolding of the wooden object after pressing.
  • the matrix can be provided with extractors also making it possible to facilitate the demolding of the object.
  • a stripping support can be arranged above the die, as illustrated in FIG. to the die and parallel to the pressing axis making it possible to press on an upper lateral portion of the die so as to mechanically remove the die containing the pressed blank from the form press.
  • the movable rods are replaced by a holding ring making it possible to press on the blank when the mold press is withdrawn so as to extract the mold press from the blank.
  • the second punching flank 32 on the form press 30 forms a second angle y with the fibers of the wood.
  • this angle can vary between 0° and 5°.
  • the profile of the forming press at the level of its punching flank can be slightly conical as illustrated in FIG. 6. This second angle also makes it possible there to obtain a higher quality of the internal surface of the wooden object.
  • extractors can be used to remove the object from the die after pressing.
  • These extractors consist for example into modular elements of the die or form press.
  • the angle y is equal to 0°, it is preferable to add extractors.
  • the form press 30 comprises a first flat surface 301 perpendicular to the fibers of the wood when the blank 11 is positioned in the die 20 and a second flat surface 302 interconnected by the punching flank 303 of the form press.
  • the first flat surface and the punch flank together form a punch determining the shape and/or the compression volume of the blank.
  • the first flat surface 301 is the first part of the molding press to come into contact with the blank and then penetrates inside the latter under the effect of the pressure.
  • the molding press 30 comprises several punches making it possible to produce several distinct indentations in the blank 11.
  • Each punch comprises a first flat surface 301 perpendicular to the fibers of the wood when the 'blank is positioned in the die, a second planar surface 302 as well as a punching flank 303 connecting the first planar surface to the second planar surface.
  • FIG. 15a and 15b illustrate mold presses provided with several punches, for example three punches, the width of which can vary. The punches are thus delimited either, laterally, by the punching flank 303 of the molding press, or by recesses 305 of the molding press.
  • the minimum resolution of the wood for pressing with a form press comprising several punches is between 0.1 mm and 10 mm, preferably between 0.5 mm and 8 mm, typically between 1 mm and 5 mm. This resolution depends on several parameters, such as the type of wood and/or the pressing depth.
  • FIG. 15a illustrates a form press with a resolution of the order of 3mm, that is to say that the width of the recesses 305 is approximately equal to 3mm.
  • FIG. 15b illustrates an embodiment in which the resolution is approximately 2mm and in which the recesses are particularly off-center with respect to the center of the form press.
  • the geometry of the lower portion of the punching flank 303 of the molding press 30, that is to say the portion first coming into contact with the blank during pressing, is particularly important with regard to the sharpness of the sides and the bottom/side transition of the piece of wood resulting from the pressing.
  • the punching flank forms a sharp angle with the portion of the form press perpendicular to the fibers of the wood.
  • the punching flank 303 can also be provided with a chamfer 304 in order to obtain a corresponding chamfer on the blank after pressing.
  • a chamfer is typically used to smooth the flank/bottom transition of the part obtained after pressing the blank.
  • the transition between the vertical flanks and the bottom surface of the die 23 typically has a sharp angle with a chamfer of at most 35°, preferably at most 30°.
  • the punching flank 303 can also be provided with a rounding, the angle of which with the bottom surface of the die does not exceed 35°, preferably 30°.
  • the guide flank 303 may also include a chamfer on an upper portion, so as to produce a chamfer on an outer shape of the blank during pressing.
  • the chamfer angle can typically be up to 50°.
  • the positioning flank 21 of the die may also include a chamfer 211 at the positioning flank/bottom surface transition of the die.
  • Such a chamfer 211 makes it possible in particular to facilitate the extraction of the blank from the die after pressing. It also makes it possible to obtain a clear transition between the outer sides of the blank and the outer surface of the bottom of the blank.
  • Chamfer 211 typically forms an angle with a bottom surface of the die of at most 55°, preferably 45°.
  • the punching flank 303 of the form press 30 may comprise a stepped profile whose pitch is relatively small compared to the size of the mold. 'draft.
  • a stepped profile makes it possible in particular to approximate a curve, the production of which by pressing can be complex, without altering the visual rendering. It also makes it possible to improve the sharpness of certain flank/bottom transitions of the blank.
  • the profile of the transition between the punching flank and the lower part of the form press comprises a staircase whose pitch, that is to say the width d stair tread is between 0.01mm and 0.2mm.
  • the stair treads are thus perpendicular to the wood fibers of the blank when it is in the die.
  • the guide flank comprises a stepped profile, the steps of which are parallel to the fibers of the wood of the blank.
  • Figure 14b illustrates a stepped profile of the form press obtained by cutting along a plane orthogonal to the wood fibers of the blank in the die.
  • the sharpness of the flanks may depend on the pressing speed. In general, a high pressing speed makes it possible to obtain sharper sidewalls. This speed is typically between 4mm/s and 180mm/s.
  • the blank 11 can be compressed over its entire free surface or over one or more predefined zones corresponding to the geometry of the mold press.
  • the maximum height H of the blank in the direction of the wood fibers can be reduced after pressing if the entire blank is compressed.
  • the maximum height H of the blank in the direction of the wood fibers can remain identical after pressing if only one zone of the blank is compressed.
  • the blank has a maximum height before pressing H while, as shown in Figure 3b, the blank has a maximum height after pressing H 'and a minimum height after pressing H ". In all the cases the following relations are always verified:
  • the pressing step can be performed by exerting continuous pressure from the forming press 30 on the free surface of the blank so as to compress the entire desired height in one go.
  • the pressing step can be carried out by exerting a hammering, that is to say, a succession of pressures of the mold press against the free surface of the blank.
  • the hammering allows a reduction in the pressure force necessary to press a similar height, and/or a densification of the wood to a greater depth.
  • the blank or the die or the forming press can be subjected to vibrations, for example to vibrations in the longitudinal direction of the fibers of the wood at a frequency between 1 Hz and 1 MHz, in order to to put it in vibration and to facilitate the compression of the blank by the forming press.
  • vibrations facilitate the penetration of the form press into the wood, facilitate the sliding of the fibers against each other, and can contribute to softening it by heating it slightly during pressing.
  • subjecting the blank to these vibrations allows a reduction in the pressure force necessary to press a similar height, and/or a densification of the wood to a greater depth.
  • the structuring corresponds to the creation of a relief by pressing on a portion of the blank, this relief being comparatively small compared to the size of the blank.
  • the reliefs obtained by structuring typically have a minimum resolution of the order of the size of the channels conducting the water in the wood, that is to say of between 10 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the depth of the structuring relief in the pressing direction is less than the displacement distance of the molding press in the blank.
  • the depth of the structures in the direction of pressing can be less than 2mm.
  • the die press is structured so as to negatively print the pattern on the blank during pressing.
  • the bottom surface of the die is also structured so as to negatively print the pattern on the outer surface of the blank in contact with the bottom of the die.
  • the structuring allows, among other things, the production of logos, brands, texts, patterns as well as particular texturing which may have a physical or aesthetic function.
  • a structured element can be arranged between the forming press and the blank, or between the blank and the bottom surface of the die, so that during pressing, the pattern of the element structured is reproduced in negative on the draft.
  • the structured element can be for example a fabric, a piece of leather, a piece of paper, a tree leaf, etc.
  • a first pressing step makes it possible to form the blank, in particular the flanks, then, a second pressing step makes it possible to structure portions of the formed blank.
  • the part of the mold press in contact with the blank during pressing can be structured so as to produce a negative or positive image on the blank.
  • the first planar surface and/or the second planar surface of the forming press can be structured.
  • Figure 9 illustrates an embodiment in which the die, in this case a bottom surface of the die 23 opposite the free surface of the blank, may also be patterned in order to obtain a positive or negative pattern on the face of the blank opposite to its free face.
  • This structuring of the form press and/or of the die makes it possible to combine the pressing of a blank with the aim of forming a wooden object and the negative or positive printing of a pattern.
  • the structures can comprise for example an image, a pattern, a logo, a text, ribs, grooves, etc, on the surface of the press of form in order to be printed in negative in the blank .
  • the species of wood chosen for the blank has a considerable influence on the pressing parameters and the variety of objects that can be produced.
  • the denser the wood the greater the force of pressure to be exerted to compress it by a given height.
  • the lower the density of the chosen wood the greater the compression can be and therefore the greater the compressed volume.
  • the blank is cut from a wood having a density of less than 0.75 kg/dm 3 , preferably from a wood having a density of less than 0.5 kg/dm 3 .
  • Suitable species of wood are for example poplar or linden (approximately 0.5 kg/dm 3 ), spruce (approximately 0.45 kg/dm 3 ), balsa (approximately 0.14 kg/dm 3 ).
  • Other species such as chestnut, maple, beech, fir, okoume, stone pine or alder are also particularly suited to the scope of the present invention. The list of these species is in no way limiting, the present pressing process operating with wood species having a density ranging up to 0.75 kg/dm 3 , or even up to 0.85 kg/dm 3 .
  • a preliminary step of mechanical machining of the blank can be carried out.
  • a series of micro-drillings is carried out using a drill, or by stamping with needles, so as to reduce the density of the blank before pressing.
  • the holes thus drilled by micro-drilling are filled during compression.
  • the resulting object can be made sufficiently tight to contain viscous products (creams, pastes, etc.) or even liquids.
  • the method of the invention can also be used to manufacture objects which do not have concave portions on their upper face, but also only convex portions.
  • the method is used to make wooden game pieces, such as interlocking building bricks.
  • the end of the molding press that first comes into contact with the blank during pressing has a beveled and/or sharp profile so as to facilitate its penetration into the wood.
  • a profile also makes it possible to obtain sides of the wooden object that are clean after pressing and to avoid any sanding work after pressing.
  • the present method can also be applied to assemble by pressing a second wooden blank to the first blank.
  • a second blank is placed between the first draft and the form press.
  • the two blanks are then assembled together during the pressing step under the effect of the pressure exerted by the forming press.
  • the assembly of the two blanks can be facilitated by prior pressing of two corresponding profiles on each of the faces of the blanks intended to be in contact with the other.
  • the direction of the fibers of the wood of the first blank is always parallel to the direction of pressing
  • the direction of the fibers of the wood of the second blank can be parallel, perpendicular or oblique with respect to the direction of pressing. .
  • This latitude makes it possible to create interesting patterns on the final object as well as either to facilitate pressing by reducing the pressure necessary to compress the two blanks, or else to obtain a particularly resistant final object. It is also possible to combine wood species of different densities and different compressive strengths.
  • the assembly of two parts obtained by the pressing process can also be obtained after the pressing of each part, for example using tenons and/or mortises.
  • the part intended to be inserted into the other can be dried before its insertion; by taking up humidity from the surrounding air, it will tend to expand to strengthen the tenon-mortise connection.
  • the pressing method of the present invention can also be applied to a blank resulting from the bonding of two or more pieces of wood in order to allow the pressing of larger blanks.
  • Gluing can typically be done in the direction of the wood grain of the two pieces.
  • the pressing strength of a glued blank is essentially the same as an unglued blank. Moreover, the glue lines are practically invisible after pressing.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de formage d'un objet en bois comportant les étapes suivantes : -obtention d'une ébauche par découpage d'une pièce de bois selon une direction transversale aux fibres du bois; - positionnement de l'ébauche par une matrice; - pressage de l'ébauche au moyen d'une presse de forme mise en appui contre une face libre de l'ébauche, en exerçant une pression selon une direction parallèle aux fibres du bois caractérisé en ce que la pression lors du pressage est supérieure à 1,5*106 N/m2, en ce que le pressage est effectué à froid, en ce que le pressage est effectué à sec, et en ce que la matrice comporte un flanc de positionnement en appui contre l'ébauche lors du pressage et formant un premier angle n'excédant pas 5° avec les fibres du bois de l'ébauche positionnée dans la matrice, et/ou en ce que la presse de forme comporte un flanc de poinçonnage en appui contre l'ébauche lors du pressage, le deuxième flanc de poinçonnage formant un deuxième angle n'excédant pas 5° avec les fibres du bois de l'ébauche positionnée dans la matrice. La présente invention concerne également un objet en bois obtenu par ce procédé.

Description

Procédé de formage du bois
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne un procédé de formage du bois, en particulier pour la réalisation d'objets en bois par pression.
Etat de la technique
[0002] De manière générale, le pressage du bois est une technique de réalisation d'objets en bois connue. Cette technique consistant à exercer une force importante contre la surface d'une ébauche en bois, souvent placée dans un moule, permet de compresser le bois afin de lui donner une forme prédéfinie, tout en augmentant la résistance de l'objet dû à sa densification. Cette technique possède aussi l'avantage de permettre la réalisation de formes en creux non fraisable, par exemple des formes polygonales avec des angles nets, ce qui n'est pas possible par fraisage à cause du diamètre de la tête de fraisage.
[0003] Dans la vaste majorité des cas, la compression s'effectue dans une direction perpendiculaire aux fibres du bois. En effet, la pression nécessaire pour compresser un morceau de bois dans une direction transverse aux fibres est bien moindre que celle nécessaire à la compression du même morceau de bois dans une direction parallèle aux fibres. En d'autres termes, rapprocher les fibres par compression nécessite moins d'énergie qu'écraser une fibre sur elle-même.
[0004] Il a aussi été suggéré de comprimer le bois dans une direction parallèle aux fibres. Ces procédés sont cependant peu utilisés. En effet, les pressions mises en œuvre durant une compression parallèle aux fibres du bois peuvent être extrêmement importantes, et impossibles à obtenir avec des presses ordinaires ou des objets de grande dimension. [0005] EP1706248 décrit un objet de bois tel qu'un boitier pour appareil électronique obtenu par compression d'une ébauche préalablement usinée (par exemple par fraisage). Dans ce document, le fond de la matrice (ou moule) dans laquelle est placée l'ébauche est fortement incurvé afin d'éviter les problèmes de démoulage ainsi que de netteté des contours de l'objet final. La pièce nécessite un usinage, par exemple un fraisage, préalable d'une cavité dont la profondeur va simplement être renforcée par le pressage. Seul le fond de la cavité est soumis à la compression ; en revanche la surface supérieure de l'ébauche ne subit pas de déformation sous l'action de la presse de forme. L'aspect esthétique des bords externes et internes de l'objet est déterminé principalement par le fraisage.
Bref résumé de l'invention
[0006] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de formage d'un objet en bois exempt des limitations des procédés connus dans l'art antérieur.
[0007] Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de formage d'un objet en bois qui soit écologique et économique.
[0008] Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de formage d'un objet en bois qui permette d'obtenir rapidement des faces latérales et frontales particulièrement propres et des arêtes franches.
[0009] Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de formage d'un objet en bois qui permette d'obtenir rapidement des flancs résistants aux chocs et à l'humidité.
[0010] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un Procédé de formage d'un objet en bois comportant les étapes suivantes :
-obtention d'une ébauche par découpage d'une pièce de bois selon une direction transversale aux fibres du bois ;
-positionnement de l'ébauche par une matrice ;
-pressage de l'ébauche au moyen d'une presse de forme mise en appui contre une face libre de l'ébauche, en exerçant une pression selon une direction parallèle aux fibres du bois caractérisé en ce que la pression lors du pressage est supérieure à 1,5*106 N/m2, en ce que le pressage est effectué à froid, en ce que le pressage est effectué à sec, et en ce que la matrice comporte un flanc de positionnement en appui contre l'ébauche lors du pressage et formant un premier angle n'excédant pas 5° avec les fibres du bois de l'ébauche positionnée dans la matrice, et/ou en ce que la presse de forme comporte un flanc de poinçonnage en appui contre l'ébauche lors du pressage, le deuxième flanc de poinçonnage formant un deuxième angle n'excédant pas 5° avec les fibres du bois de l'ébauche positionnée dans la matrice.
[0011] La pression lors du pressage est de préférence supérieure à 2*106 N/m2 , préférentiellement supérieure à 5*106 N/m2. La force utilisée pour presser les fibres dans le sens parallèle aux fibres et de l'ordre de dix à vingt fois supérieure par rapport à une compression perpendiculaire aux fibres.
[0012] Le flanc de poinçonnage coulisse le long des fibres de l'ébauche lors du pressage.
[0013] Le flanc de poinçonnage peut coulisser le long des fibres de l'ébauche lors du pressage, sans participer à leur compression longitudinale, ou seulement de manière très limitée si les flancs de poinçonnage ne sont pas parallèles aux fibres.
[0014] Dans un mode de réalisation, tout le flanc de poinçonnage et le flanc de positionnement coulissent le long des fibres de l'ébauche lors du pressage. [0015] La compression parallèlement aux fibres du bois confère des avantages à l'objet résultant.
[0016] En particulier, les faces, les arêtes et les contours de l'objet final sont particulièrement nets car définis par les fibres du bois qui sont comprimées sur elles-mêmes, mais conservent leur rectilinéarité.
[0017] Dans le cas de flancs de poinçonnage et de positionnement parallèles aux fibres du bois lors du pressage, les faces latérales de l'objet le long de ces flancs sont définies par la surface latérale de fibres contiguës comprimées, sans que les extrémités des fibres n'apparaissent sur ces faces.
[0018] Il en résulte des faces latérales de haute qualité, ayant une rugosité très faible, notamment des faces latérales particulièrement lisses à la sortie de la presse.
[0019] Même un angle inférieur à 5° entre les flancs de poinçonnage et/ou de positionnement d'une part et les fibres du bois d'autre part permet de limiter le nombre de fibres dont l'extrémité aboutit sur des faces latérales de l'objet, et donc d'obtenir des faces propres et lisses.
[0020] Ces faces latérales et/ou frontales définies par des fibres comprimées dans le sens longitudinal sont particulièrement résistantes à des chocs et à l'humidité.
[0021] L'ébauche ne nécessite pas l'usinage préalable d'une cavité ou d'un logement concave.
[0022] La ou les portions concaves de la pièce peuvent être obtenues uniquement par pressage, sans usinage préalable.
[0023] Grâce aux pressions importantes utilisées, il n'est pas nécessaire d'humidifier ni de chauffer le bois pour le déformer. [0024] La pression supérieure à 1,5*106 N/m2 , de préférence supérieure à 2*106 N/m2 , de préférence supérieure à 5*106 N/m2, permet d'obtenir des objets possédant des faces et des arêtes nettes, y compris des objets ayant un profil ou une cavité polygonale.
[0025] Des tests ont montré qu'une pression supérieure à 1,5*106 N/m2 permet de compresser au moins 50% de la hauteur (dans le sens des fibres du bois) de l'ébauche pour des essences de bois ayant une densité inférieure ou égale à 0.5 kg/dm3. A titre d'exemple, pour un bois d'une densité moyenne de 0.5 kg/dm3, la hauteur de l'ébauche peut être compressée d'au maximum 50% sans que l'objet final n'en souffre. Pour des bois de densité inférieure, une compression encore plus importante peut être exercée sans dommages, par exemple pour un bois d'une densité de 0.4 kg/dm3, la hauteur maximale de l'ébauche peut être compressée de 60% sans porter atteinte à l'intégrité de l'objet.
[0026] La presse de forme et la matrice peuvent comporter des flancs de guidage coulissant l'un contre l'autre lors du pressage. Le ou les flancs de guidage permettent avantageusement de maintenir la matrice avec précision durant le pressage, pour garantir une déformation contrôlée et un formage de précision. L'ébauche est ainsi immobilisée au moment du pressage.
[0027] Un flanc de guidage de la matrice peut guider la presse de forme durant le pressage, contribuant ainsi à l'obtention de flancs nets des parties compressées.
[0028] L'étape de pressage peut être réalisée à l'aide d'une presse de forme comprenant un premier flanc perpendiculaire aux fibres du bois, et un deuxième flanc plan, les deux flancs plans étant joints par le flanc de poinçonnage. [0029] L'étape de pressage peut comprendre une phase de guidage de la presse de forme, le flanc de guidage de la matrice guidant la presse de forme.
[0030] Les flancs de guidage sont avantageusement parallèles à la direction de pressage.
[0031] Les flancs de guidage sont avantageusement parallèles à la direction longitudinale des fibres du bois.
[0032] Le bois est ainsi comprimé longitudinalement, en s'appuyant latéralement contre le flanc de positionnement de la matrice.
[0033] Une hauteur maximale de l'ébauche dans le sens des fibres du bois peut être réduite lors du pressage.
[0034] La hauteur du flanc de guidage de la matrice peut être supérieure à la hauteur maximale de l'ébauche avant pressage.
[0035] La première surface, la deuxième surface, et/ou un fond de la matrice, peuvent être structurés.
[0036] La résolution minimale du relief de la structuration peut être très fine, c'est-à-dire comprise entre 10 pm et 50 pm, permettant ainsi la réalisation de structures très fine à la surface du bois.
[0037] Le flanc de poinçonnage peut comprendre un premier chanfrein permettant notamment de lisser la transition flanc intérieur/fond intérieur de l'objet réalisé.
[0038] Le premier chanfrein peut former un angle avec une surface de fond de la matrice d'au plus 35°. [0039] Le flanc de positionnement de la matrice peut comprendre un second chanfrein permettant notamment de lisser la transition flanc extérieur/fond extérieur de l'objet réalisé.
[0040] Le second chanfrein peut former un angle avec une surface de fond de la matrice d'au plus 55°.
[0041] La presse de forme peut comprendre un profil transverse ou longitudinal en escalier permettant notamment d'approximer des courbes difficiles à réaliser.
[0042] Le pas de l'escalier peut être très fin, typiquement compris entre 0.01 mm et 0.2mm.
[0043] Le procédé peut comprendre une étape d'extraction de l'ébauche de manière à désolidariser l'ébauche de la matrice et/ou de la presse de forme après l'étape de pressage de l'ébauche.
[0044] L'ébauche peut avoir une densité avant pressage inférieure à 0.75 kg/dm3, de préférence, inférieure à 0.5 kg/dm3.
[0045] Le bois dans lequel est découpée l'ébauche peut être du châtaignier, de l'okoumé, de l'arolle, du tilleul, de l'aulne, du peuplier, du balsa, de l'épicéa, du sapin, de l'érable, du noyer, du frêne ou du hêtre.
[0046] Une étape d'usinage mécanique de l'ébauche peut être introduite avant l'étape de pressage pour augmenter sa porosité et réduire sa densité.
[0047] L'usinage mécanique peut comporter plusieurs micro-forages dans le sens des fibres du bois. [0048] Les micro-forages peuvent être réalisés au moyen d'un forêt, ou par étampage, par exemple au moyen d'aiguilles enfoncées simultanément dans une direction parallèle aux fibres du bois.
[0049] Une extrémité de la presse de forme en contact avec l'ébauche peut comprendre un profil biseauté.
[0050] Selon l'invention, ces buts sont aussi atteints par l'objet en bois obtenu par le procédé décrit ci-dessus.
Brève description des figures
[0051] Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :
- La figure 1 illustre des découpes possibles d'une ébauche dans un bloc de bois.
- La figure 2 illustre une matrice contenant une ébauche de bois.
- La figure 3a illustre une étape de pressage dans laquelle une presse de forme est amenée contre une ébauche dans une matrice.
- La figure 3b illustre une étape de pressage dans laquelle la presse de forme a compressé une partie de l'ébauche.
- La figure 4 illustre une coupe transversale d'une matrice contenant une ébauche de bois, le flanc de positionnement de la matrice étant incliné. - La figure 5 illustre une coupe transversale d'une matrice contenant une ébauche de bois ainsi qu'une presse de forme, le flanc de positionnement de la matrice et le flanc de guidage de la presse étant inclinés.
- La figure 6 illustre une coupe transversale d'une presse de forme possédant un poinçon avec un flanc de poinçonnage incliné.
- La figure 7 illustre une coupe transversale d'une matrice avec un logement particulier contenant une ébauche de bois.
- La figure 8 illustre une coupe transversale d'une presse de forme ayant un profil particulier à deux poinçons.
- La figure 9 illustre une coupe transversale d'une matrice dont le fond est structuré.
- La figure 10a illustre une coupe transversale d'une presse de forme avant pressage permettant diverses pressions sur la surface d'une ébauche.
- La figure 10b illustre une coupe transversale d'une presse de forme après pressage permettant diverses pressions sur la surface d'une ébauche.
- Les figures 11a et 11 b illustrent des presses de forme avec un chanfrein.
- La figure 12 illustre une matrice dont le fond possède un chanfrein. - La figure 13 illustre deux positions d'un dispositif d'extraction de la presse de forme après pressage.
- La figure 14a illustre une presse de forme dont un flanc latéral comprend une portion en escalier.
- La figure 14b illustre une vue de dessous d'une presse de forme dont le profil comporte des portions en escalier.
Les figures 15a et 15b illustrent des presses de formes comprenant plusieurs poinçons.
Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention
[0052] La présente invention concerne un procédé de formage d'un objet en bois par compression d'une ébauche, la compression étant réalisée dans une direction parallèle aux fibres du bois.
[0053] Des exemples d'objets en bois pouvant être obtenus par le procédé de l'invention incluent par exemple des jouets, des manches de coutellerie, des objets de décoration, de vaissellerie, des boîtes, des boîtes pour l'horlogerie, des boîtes à bijoux, des contenants ou emballages pour produits cosmétiques, des éléments vestimentaires ou de mode tels que des boutons, des semelles de chaussure, etc.
[0054] Le présent procédé est particulièrement adapté pour des contenants de produits visqueux tels que des pommades, de crèmes, voire de liquides. En effet, la densification résultant du pressage diminue la porosité du bois lui conférant ainsi une imperméabilité suffisante pour contenir des produits visqueux ou liquides. Ainsi le risque de transfert de molécules du bois vers une matière en contact ou inversement est faible car les canaux de transport sont clos. De plus, le bois est naturellement un matériau noble au potentiel antibactérien, agréable au toucher et souvent possédant une odeur ressentie comme agréable.
[0055] La figure 1 illustre des exemples de découpe possible d'une ébauche 11 dans une pièce de bois 10. La découpe est réalisée selon des lignes de découpe 12 dans une direction transverse aux fibres du bois afin de permettre une compression parallèle aux fibres du bois dans un deuxième temps. Le terme transverse est ici à comprendre au sens de « non- parallèle » Le., l'angle entre les lignes de découpe 12 et les fibres du bois est non nul.
[0056] L'ébauche 11 obtenue par découpage est ensuite positionnée dans ou par une matrice 20. Cette matrice comporte un flanc de positionnement 21 en appui contre l'ébauche. Comme illustré sur la figure 2, l'ébauche est positionnée à l'intérieur de la matrice, de sorte qu'une des faces de l'ébauche transverses aux fibres du bois soit libre et de sorte que le flanc de positionnement et le fond de la matrice entourent l'ébauche sur le reste de sa surface. Le positionnement de l'ébauche peut consister en un simple placement de l'ébauche par la partie ouverte de la matrice destinée à guider la presse de forme ou, dans certains modes de réalisation plus complexes, l'ébauche peut être introduite latéralement dans un logement de la matrice. Un tel mode de réalisation est illustré sur la figure 7, où les contraintes géométriques de l'ébauche nécessitent qu'elle soit placée dans la matrice 20, par exemple par coulissage selon une direction perpendiculaire à la direction de pressage. Il est aussi possible de positionner l'ébauche au moyen d'une ouverture usinée dans l'ébauche, ou de parties de matrice serrables.
[0057] Une fois l'ébauche 11 positionnée contre la matrice 20, un pressage de cette ébauche par une presse de forme 30 est réalisé. La direction du pressage est parallèle aux fibres de bois de l'ébauche. La presse de forme est mise en appui contre la face libre de l'ébauche et une pression est exercée sur la presse de forme de sorte à déformer l'ébauche jusqu'à reproduire en négatif tout ou partie du volume de la presse de forme et/ou de la matrice dans l'ébauche.
[0058] Une caractéristique du présent procédé consiste en ce que le pressage est effectué à froid et à sec. Le pressage à chaud permet de réduire la force de pression nécessaire à la déformation du bois. Cependant, l'augmentation de la température du bois contribue au dessèchement de celui-ci, ayant pour conséquence une plus grande sensibilité aux déformations, notamment aux retraits qui doivent être ensuite compensés ou aux fissures. Une telle compensation peut être facilitée par un étuvage du bois avant pressage ou via une matrice rétractable dans certaines directions. Cependant, ces étapes viennent compliquer le procédé et le rendent ainsi plus coûteux.
[0059] Le pressage à sec signifie aussi que l'ébauche de bois ne nécessite aucun trempage avant pressage, typiquement, aucun trempage dans une résine durcissante ou aucun étuvage.
[0060] La presse de forme comporte un flanc de poinçonnage 303 en appui contre l'ébauche lors du pressage.
[0061] La figure 3a illustre une première étape de ce procédé dans laquelle l'ébauche 11 a été positionnée dans la matrice 20 en appui contre le flanc de positionnement 21 et une presse de forme 30 est déplacée en direction de la surface libre de l'ébauche. La figure 3b illustre une seconde étape dans laquelle une partie centrale de la presse de forme 30 a compressé l'ébauche 20 jusqu'à l'obtention d'un renfoncement par rapport à la partie latérale de l'ébauche.
[0062] Lors de l'étape de pressage, la presse de forme 30 est amenée mécaniquement contre la surface libre de l'ébauche 11. Afin de minimiser les déplacements latéraux de la presse de forme durant le mouvement en direction de l'ébauche, la matrice peut être pourvue d'un premier flanc de guidage 24 pour guider la presse de forme. Ce premier flanc de guidage peut consister, dans un mode de réalisation préférentiel, en une portion du flanc de positionnement 21. Dans un autre mode de réalisation non représenté, le flanc de guidage 24 de la matrice peut être un élément modulaire disposé solidairement sur la matrice de sorte à augmenter la surface servant à guider la presse de forme. Une fonctionnalité de ce premier flanc de guidage 24 est de garantir un guidage précis de la presse de forme lors du pressage par rapport à la matrice et à l'ébauche.
[0063] Comme illustré sur les figures 3a et 3b, la presse de forme peut également comprendre un deuxième flanc de guidage 32 venant coulisser contre le premier flanc de guidage 24 et/ou contre le flanc de positionnement de la matrice lors du mouvement de la presse de forme 30. Afin d'optimiser le guidage de la presse, le diamètre de la presse de forme au niveau du deuxième flanc de guidage est légèrement inférieur au diamètre interne de la matrice au niveau du premier flanc de guidage de la matrice de sorte à laisser un jeu compris entre 0.01 mm et 0.5mm nécessaire à l'extraction de l'objet après le pressage .
[0064] Afin de garantir un maintien optimal de l'ébauche 11 pendant le pressage, le flanc de positionnement 21 de la matrice est, idéalement, parallèle à la direction des fibres de bois. Cependant, afin de faciliter le démoulage de l'objet en bois après le pressage, au moins un flanc de positionnement de la matrice peut être légèrement incliné d'un premier angle a par rapport aux fibres du bois de sorte à former un cône tronqué dont le diamètre le plus large se trouve au niveau de la face libre de l'ébauche. Un tel mode de réalisation est illustré sur la figure 4. Ce premier angle a peut atteindre au maximum 5° par rapport à la direction de pressage, c'est-à-dire la direction des fibres du bois de l'ébauche lorsqu'elle se trouve positionnée dans la matrice.
[0065] Dans un mode de réalisation, la matrice comprend un flanc de positionnement incliné comme décrit ci-dessus afin de faciliter le démoulage et un flanc de guidage essentiellement vertical dans le prolongement du flanc de positionnement afin de garantir le guidage de la presse pendant le pressage.
[0066] Le jeu entre le premier flanc de positionnement 21 et l'ébauche est de préférence très réduit avant le pressage, afin de permettre l'insertion de l'ébauche dans la matrice mais de garantir son immobilisation lors du pressage tout en évitant les déformations latérales. Dans un mode de réalisation préférentiel, ce jeu est de préférence inférieur à 0,5mm.
[0067] La presse de forme 30 illustrée sur la figure 5 comprend un deuxième flanc de guidage 32 qui est, de manière similaire au flanc de positionnement 21, incliné d'un troisième angle P par rapport au sens de compression de sorte à s'adapter à l'inclinaison du flanc de positionnement. Le troisième angle P peut atteindre au maximum 1° par rapport à la direction de pressage. La figure 5 illustre un mode de réalisation dans lequel le flanc de guidage de la presse de forme 32 forme un angle P de sorte à correspondre à l'inclinaison du flanc de positionnement 21.
[0068] Il est possible d'avoir une matrice, respectivement une presse de forme, avec un ou plusieurs flancs de positionnement, respectivement de guidage, qui sont inclinés, et au moins un autre flanc de positionnement, respectivement de guidage, parallèle aux fibres du bois et permettant ainsi effectivement un guidage de la presse de forme contre la matrice tout au long de son déplacement.
[0069] L'inclinaison du deuxième flanc de guidage 32 de la presse de forme un angle P par rapport aux fibres du bois permet par exemple de faciliter le démoulage de l'ébauche après l'étape de pressage. Cependant, cette inclinaison exclut un guidage de la presse de forme dans la matrice car dès le moment où le deuxième flanc de guidage de la presse de forme entre en contact avec le premier flanc de guidage 24 de la matrice, le mouvement vertical de la presse de forme en direction de l'ébauche est interdit. [0070] Dans un autre mode de réalisation, la matrice 20 est démontable afin de faciliter le démoulage de l'objet de bois après pressage. Alternativement ou complémentairement, la matrice peut être pourvue d'extracteurs permettant également de faciliter le démoulage de l'objet.
[0071] Deux problèmes distincts peuvent se poser lors du démoulage. Premièrement, la presse de forme 30 et l'ébauche peuvent rester solidaire l'une à l'autre, et deuxièmement, la matrice et l'ébauche peuvent également rester solidaire l'une à l'autre.
[0072] Afin de séparer la presse de forme de l'ébauche après le pressage, un support de démoulage peut être disposé au-dessus de la matrice, comme illustré sur la figure 13. Le support de démoulage peut comprendre des tiges mobiles par rapport à la matrice et parallèles à l'axe de pressage permettant d'appuyer sur une portion latérale supérieure de la matrice de sorte à éloigner mécaniquement la matrice contenant l'ébauche pressée de la presse de forme.
[0073] Dans un autre mode de réalisation, les tiges mobiles sont remplacées par une bague de maintien permettant d'appuyer sur l'ébauche lorsque la presse de forme est retirée de sorte à extraire la presse de forme de l'ébauche.
[0074] Le deuxième flanc de poinçonnage 32 sur la presse de forme 30 forme un deuxième angle y avec les fibres du bois. Afin de permettre une plus large variété de formes à presser dans l'ébauche ainsi qu'afin de faciliter le démoulage de l'objet et de la presse après le pressage, cet angle peut varier entre 0° et 5°. Ainsi le profil de la presse de forme au niveau de son flanc de poinçonnage peut être légèrement conique comme illustré sur la figure 6. Ce deuxième angle y permet de plus d'obtenir une qualité supérieure de la surface interne de l'objet en bois.
[0075] Alternativement, des extracteurs peuvent être utilisés pour sortir l'objet de la matrice après pressage. Ces extracteurs consistent par exemple en des éléments modulaires de la matrice ou de la presse de forme. Typiquement, si le flanc de poinçonnage de la presse de forme est vertical, c'est-à-dire si l'angle y est égal à 0°, il est préférable d'ajouter des extracteurs.
[0076] Dans un mode de réalisation préférentiel illustré sur la figure 6, la presse de forme 30 comprend une première surface plane 301 perpendiculaire aux fibres du bois lorsque l'ébauche 11 est positionnée dans la matrice 20 ainsi qu'une deuxième surface plane 302 reliées entre elles par le flanc de poinçonnage 303 de la presse de forme. La première surface plane et le flanc de poinçonnage forment ensemble un poinçon déterminant la forme et/ou le volume de compression de l'ébauche. Lors de l'étape de pressage, la première surface plane 301 est la première partie de la presse de forme à entrer en contact avec l'ébauche et pénètre ensuite à l'intérieur de celle-ci sous l'effet de la pression.
[0077] Dans un autre mode de réalisation illustré sur la figure 8, la presse de forme 30 comprend plusieurs poinçons permettant de réaliser plusieurs empreintes distinctes dans l'ébauche 11. Chaque poinçon comprend une première surface plane 301 perpendiculaire aux fibres du bois lorsque l'ébauche est positionnée dans la matrice, une deuxième surface plane 302 ainsi qu'un flanc de poinçonnage 303 reliant la première surface plane à la deuxième surface plane.
[0078] Le terme poinçon est ici utilisé pour désigner la ou les portion(s) saillante(s) de la presse de forme à son extrémité la plus proche de l'ébauche lors du pressage. Les figures 15a et 15b illustrent des presses de formes pourvues de plusieurs poinçons, par exemple trois poinçons, dont la largeur peut varier. Les poinçons sont ainsi délimités soit, latéralement, par le flanc de poinçonnage 303 de la presse de forme, soit par des renfoncements 305 de la presse de forme.
[0079] La résolution minimale du bois pour un pressage avec une presse de forme comprenant plusieurs poinçons, c'est-à-dire la distance minimale entre les extrémités les plus proches de deux poinçons consécutifs, est comprise entre 0.1 mm et 10mm, de manière préférentielle entre 0.5mm et 8mm, typiquement entre 1 mm et 5mm. Cette résolution dépend de plusieurs paramètres, tels que l'essence de bois et/ou la profondeur de pressage. La figure 15a illustre une presse de forme avec une résolution de l'ordre de 3mm, c'est-à-dire que la largeur des renfoncements 305 est environ égale à 3mm. La figure 15b illustre un mode de réalisation dans lequel la résolution est d'environ 2mm et dans lequel les renfoncements sont particulièrement excentrés par rapport au centre de la presse de forme.
[0080] La géométrie de la portion inférieure du flanc de poinçonnage 303 de la presse de forme 30, c'est-à-dire la portion entrant en contact en premier avec l'ébauche lors du pressage, est particulièrement importante en ce qui concerne la netteté des flancs et de la transition fond/flanc de pièce de bois résultant du pressage.
[0081] Dans un mode de réalisation, le flanc de poinçonnage forme un angle vif avec la portion de la presse de forme perpendiculaire aux fibres du bois.
[0082] Comme illustré sur les figures 11a et 11 b, le flanc de poinçonnage 303 peut aussi être pourvu d'un chanfrein 304 afin d'obtenir un chanfrein correspondant sur l'ébauche après pressage. Un tel chanfrein est typiquement utilisé pour lisser la transition flanc/fond de la pièce obtenue après pressage de l'ébauche.
[0083] Pour une forme intérieure, la transition entre les flancs verticaux et la surface de fond de la matrice 23 possède typiquement un angle vif avec un chanfrein d'au plus 35°, préférentiellement d'au plus 30°.
[0084] Alternativement ou complémentairement, le flanc de poinçonnage 303 peut également être pourvu d'un arrondi, dont l'angle avec la surface de fond de la matrice ne dépasse pas 35°, préférentiellement 30°.
[0085] Dans un mode de réalisation non représenté, le flanc de guidage 303 peut également comprendre un chanfrein sur une portion supérieure, de sorte à réaliser un chanfrein sur une forme extérieure de l'ébauche pendant le pressage. Pour de telles chanfrein sur des formes extérieures, l'angle du chanfrein peut typiquement aller jusqu'à 50°.
[0086] Comme illustré sur la figure 12, le flanc de positionnement 21 de la matrice peut également comprendre un chanfrein 211 au niveau de la transition flanc de positionnement/surface de fond de la matrice.
[0087] Un tel chanfrein 211 permet notamment de faciliter l'extraction de l'ébauche de la matrice après le pressage. Il permet aussi d'obtenir une transition nette entre les flancs externes de l'ébauche et la surface externe du fond de l'ébauche. Le chanfrein 211 forme typiquement un angle avec une surface de fond de la matrice d'au plus 55°, préférentiellement de 45°.
[0088] Afin d'améliorer le rendu de la pièce obtenue de l'ébauche par pressage, le flanc de poinçonnage 303 de la presse de forme 30 peut comprendre un profil en escalier dont le pas est relativement petit par rapport à la taille de l'ébauche. Un tel profil en escalier permet notamment d'approximer une courbe, dont la réalisation par pressage peut être complexe, sans altérer le rendu visuel. Il permet aussi d'améliorer la netteté de certaines transitions flancs/fond de l'ébauche.
[0089] Dans un mode de réalisation illustré sur la figure 14a, le profil de la transition entre le flanc de poinçonnage et la partie inférieure de la presse de forme comprend un escalier dont le pas, c'est-à-dire la largeur d'une marche d'escalier, est compris entre 0.01 mm et 0.2mm. Les marches d'escaliers sont ainsi perpendiculaires aux fibres du bois de l'ébauche lorsqu'elle se trouve dans la matrice. [0090] Dans un autre mode de réalisation, le flanc de guidage comprend un profil en escalier dont les marches sont parallèles aux fibres du bois de l'ébauche. La figure 14b illustre un profil en escalier de la presse de forme obtenu par coupe selon un plan orthogonal aux fibres du bois de l'ébauche dans la matrice. Comme expliqué ci-dessus, le pressage de portions courbes, notamment lorsque leur courbure est parallèle aux fibres du bois pendant le pressage peut être problématique au niveau de la netteté des flancs lorsque l'angle de la courbe est important. L'approximation d'une telle courbe par une portion en escalier dont les segments rectilignes sont nets au pressage permet de résoudre ce problème.
[0091] La netteté des flancs peut dépendre de la vitesse de pressage. De manière générale, une vitesse de pressage élevée permet d'obtenir des flancs plus nets. Cette vitesse est typiquement comprise entre, 4mm/s et 180mm/s.
[0092] Lors de l'étape de pressage, l'ébauche 11 peut être compressée sur la totalité de sa surface libre ou sur une ou plusieurs zones prédéfinies et correspondants à la géométrie de la presse de forme. Ainsi, la hauteur maximale H de l'ébauche dans le sens des fibres du bois peut se trouver réduite après pressage si la totalité de l'ébauche est compressée. Au contraire, la hauteur maximale H de l'ébauche dans le sens des fibres du bois peut rester identique après pressage si seule une zone de l'ébauche est compressée.
[0093] Sur la figure 3a, l'ébauche possède une hauteur maximale avant pressage H tandis que, comme illustré sur la figure 3b, l'ébauche possède une hauteur maximale après pressage H' et une hauteur minimale après pressage H". Dans tous les cas les relations suivantes sont toujours vérifiées :
H > H' > H".
Si seule une partie de l'ébauche est pressée, alors H = H' > H", tandis que si la totalité de l'ébauche est pressée, alors H > H' > H". [0094] L'étape de pressage peut être réalisée en exerçant une pression continue de la presse de forme 30 sur la surface libre de l'ébauche de sorte à comprimer en une seule fois la totalité de la hauteur souhaitée. De façon complémentaire ou alternative, l'étape de pressage peut être réalisée en exerçant un martelage, c'est-à-dire, une succession de pressions de la presse de forme contre la surface libre de l'ébauche.
[0095] Le martelage permet une diminution de la force de pression nécessaire pour presser une hauteur similaire, et/ou une densification du bois sur une plus grande profondeur.
[0096] Alternativement, ou additionnellement, l'ébauche ou la matrice ou la presse de forme peut être soumise à des vibrations, par exemple à des vibrations dans le sens longitudinal des fibres du bois à une fréquence entre 1 Hz et 1 MHz, afin de la mettre en vibration et de faciliter la compression de l'ébauche par la presse de forme. Ces vibrations facilitent la pénétration de la presse de forme dans le bois, facilitent les glissements des fibres les unes contre les autres, et peuvent contribuer à le ramollir en l'échauffant légèrement lors du pressage. Ainsi, comme dans le cas du martelage, la soumission de l'ébauche à ces vibrations permet une diminution de la force de pression nécessaire pour presser une hauteur similaire, et/ou une densification du bois sur une plus grande profondeur.
[0097] La structuration correspond à la création d'un relief par pressage sur une portion de l'ébauche, ce relief étant comparativement petit par rapport à la taille de l'ébauche. Les reliefs obtenus par structuration ont typiquement une résolution minimale de l'ordre de la taille des canaux conduisant l'eau dans le bois, c'est-à-dire de comprise entre 10 pm et 50 pm.
[0098] La profondeur du relief de structuration dans le sens de pressage est inférieure à la distance de déplacement de la presse de forme dans l'ébauche. La profondeur des structures dans le sens de pressage peut être inférieure à 2mm. [0099] Dans un mode de réalisation, la presse de forme est structurée de sorte à imprimer le motif en négatif sur l'ébauche lors du pressage. Alternativement ou complémentairement, la surface de fond de la matrice est également structurée de sorte à imprimer en négatif le motif sur la surface externe de l'ébauche en contact avec le fond de la matrice.
[00100] La structuration permet entre autres la réalisation de logos, marques, textes, motifs ainsi que de texturages particulier pouvant avoir une fonction physique ou esthétique.
[00101] Alternativement ou complémentairement, un élément structuré peut être disposé entre la presse de forme et l'ébauche, ou entre l'ébauche et la surface de fond de la matrice, de sorte que lors du pressage, le motif de l'élément structuré soit reproduit en négatif sur l'ébauche. L'élément structuré peut être par exemple un tissu, un morceau de cuir, un morceau de papier, une feuille d'arbre, etc. Dans un mode de réalisation, une première étape de pressage permet de former l'ébauche, notamment les flancs, puis, une seconde étape de pressage permet de structurer des portions de l'ébauche formée.
[00102] La partie de la presse de forme en contact avec l'ébauche lors du pressage peut être structurée de sorte à produire une image en négatif ou en positif sur l'ébauche. La première surface plane et/ou la deuxième surface plane de la presse de forme peuvent être structurées.
[00103] De manière similaire, la figure 9 illustre un mode de réalisation dans lequel la matrice, dans ce cas une surface de fond de la matrice 23 opposé à la surface libre de l'ébauche, peut aussi être structuré afin d'obtenir un motif en positif ou en négatif sur la face de l'ébauche opposée à sa face libre.
[00104] Cette structuration de la presse de forme et/ou de la matrice permet de combiner le pressage d'une ébauche dans le but de former un objet en bois et l'impression en négatif ou en positif d'un motif. [00105] Les structures peuvent comprendre par exemple une image, un motif, un logo, un texte, des nervures, des rainures, etc, sur la surface de la presse de forme dans le but de s'imprimer en négatif dans l'ébauche.
[00106] De façon évidente, l'essence de bois choisie pour l'ébauche influence considérablement les paramètres de pressage et la variété d'objets réalisables. En effet, plus un bois est dense, plus la force de pression à exercer pour le comprimer d'une hauteur donnée est importante. Ainsi, plus la densité du bois choisi est faible, plus la compression peut être importante et donc plus le volume comprimé est grand.
[00107] Ainsi, dans un mode de réalisation, l'ébauche est découpée dans un bois ayant une densité inférieure à 0.75 kg/dm3, de façon préférentielle, dans un bois ayant une densité inférieure à 0.5 kg/dm3. Des essences de bois adaptées sont par exemple le peuplier ou le tilleul (environ 0.5 kg/dm3), l'épicéa (environ 0.45 kg/ dm3), le balsa (environ 0.14 kg/ dm3). D'autres essences telles que le châtaignier, l'érable, le hêtre, le sapin, l'okoumé, l'arolle ou l'aulne sont aussi particulièrement adaptées au cadre de la présente invention. La liste de ces essences n'est en aucun cas limitative, le présent procédé de pressage fonctionnant avec des essences de bois ayant une densité allant jusqu'à 0.75 kg/dm3, voire jusqu'à 0.85 kg/dm3.
[00108] Afin d'augmenter la porosité du bois et de faciliter ainsi l'étape de pressage, une étape préliminaire d'usinage mécanique de l'ébauche peut être réalisée. Dans un mode de réalisation, une série de micro-forages est effectuée à l'aide d'un forêt, ou par étampage avec des aiguilles, de sorte à diminuer la densité de l'ébauche avant le pressage. Les trous ainsi percés par micro-forage sont comblés lors de la compression, L'objet résultant peut être rendu suffisamment étanche pour contenir des produits visqueux (crèmes, pâtes, etc) ou même liquides. [00109] Le procédé de l'invention peut aussi être utilisé pour fabriquer des objets qui ne comportent pas de portions concaves sur leur face supérieure, mais également seulement des portions convexes. Dans un mode de réalisation, le procédé est utilisé pour fabriquer des pièces de jeu en bois, par exemple des briques de construction emboîtables.
[00110] Dans un mode de réalisation, l'extrémité de la presse de forme entrant en contact en premier avec l'ébauche lors du pressage possède un profil biseauté et/ou tranchant de sorte à faciliter sa pénétration dans le bois. Un tel profil permet en outre d'obtenir des flancs de l'objet en bois propres après pressage et d'éviter un éventuel travail de ponçage après le pressage.
[00111] Dans un mode de réalisation illustré sur les figures 10a et 10b, différentes pressions peuvent être exercées sur des zones différentes de l'ébauche durant une seule étape de pressage à l'aide de la presse de forme. Comme illustré sur les figures 10a et 10b, une force de pression F2 est exercée sur une première zone latérale de l'ébauche tandis qu'une autre force de pression F1 est exercée sur la partie centrale de l'ébauche. De cette façon, différentes hauteurs et densités de compression peuvent être atteintes au moyen d'une seule étape de pressage tout en garantissant un maintien optimal de l'ébauche dans la matrice durant le pressage.
[00112] La possibilité d'obtenir différentes forces de pressions au moyen d'une seul presse de forme est par exemple obtenue en disposant un ressort au-dessus de la zone latérale de la presse de forme (i.e. au-dessus de la zone correspondant à la force de pression F2). Ainsi, lorsqu'une même force de pression est appliquée sur le haut de la presse de forme, le ressort permet d'absorber une partie de la force de pression sur la zone latérale de l'ébauche tandis que la pression sur la zone centrale est maximale.
[00113] Le présent procédé peut aussi être appliqué pour assembler par pressage une seconde ébauche en bois à la première ébauche. Dans un mode de réalisation non représenté, une seconde ébauche est placée entre la première ébauche et la presse de forme. Les deux ébauches sont alors assemblées l'une à l'autre lors de l'étape de pressage sous l'effet de la pression exercée par la presse de forme. L'assemblage des deux ébauches peut être facilité par pressage préalable de deux profils correspondants sur chacune des faces des ébauches destinées à être en contact avec l'autre.
[00114] Alors que la direction des fibres du bois de la première ébauche est toujours parallèle au sens du pressage, la direction des fibres du bois de la seconde ébauche peut, elle, être parallèle, perpendiculaire ou oblique par rapport à la direction de pressage. Cette latitude permet de créer des motifs intéressant sur l'objet final ainsi que soit de faciliter le pressage en diminuant la pression nécessaire pour comprimer les deux ébauches, ou alors pour l'obtention d'un objet final particulièrement résistant. Il est aussi possible de combiner des essences de bois de différentes densités et différentes résistances à la compression.
[00115] L'assemblage de deux pièces obtenues par le procédé de pressage peut aussi être obtenu après le pressage de chaque pièce, par exemple à l'aide de tenons et/ou mortaises. La pièce destinée à être insérée dans l'autre peut être séchée avant son insertion ; en reprenant l'humidité de l'air ambiant, elle aura tendance à se dilater pour renforcer la liaison tenon-mortaise.
[00116] Alternativement ou complémentairement, le procédé de pressage de la présente invention peut également être appliqué à une ébauche issue du collage de deux ou plus pièces de bois afin de permettre le pressage d'ébauche plus grandes. Le collage peut typiquement être effectué dans le sens des fibres du bois des deux pièces. La résistance au pressage d'un collage est essentiellement identique à une ébauche non- collée. Par ailleurs, les lignes de collage sont pratiquement invisibles après pressage. Numéros de référence employés sur les figures
10 Pièce de bois
11 Ebauche
12 Ligne de découpe
20 Matrice
21 Flanc de positionnement
211 Second chanfrein
22 Logement
23 Surface de fond de la matrice
24 Premier flanc de guidage
30 Presse de forme
31 Poinçon
32 Deuxième flanc de guidage
301 Première surface plane
302 Deuxième surface plane
303 Flanc de poinçonnage
304 Premier chanfrein
305 Renfoncement
40 Tige mobile a Premier angle
Y Deuxième angle
P Troisième angle
H Hauteur maximale avant pressage H' Hauteur maximale après pressage H" Hauteur minimale après pressage

Claims

26 Revendications
1. Procédé de formage d'un objet en bois comportant les étapes suivantes :
-obtention d'une ébauche (11) par découpage d'une pièce de bois (10) selon une direction transversale aux fibres du bois ;
-positionnement de l'ébauche par une matrice (20) ;
-pressage de l'ébauche au moyen d'une presse de forme (30) mise en appui contre une face libre de l'ébauche, en exerçant une pression selon une direction parallèle aux fibres du bois caractérisé en ce que la pression lors du pressage est supérieure à 1,5*106 N/m2, en ce que le pressage est effectué à froid, en ce que le pressage est effectué à sec, et en ce que la matrice (20) comporte un flanc de positionnement (21) en appui contre l'ébauche lors du pressage et formant un premier angle (a) n'excédant pas 5° avec les fibres du bois de l'ébauche positionnée dans la matrice, et/ou en ce que la presse de forme comporte un flanc de poinçonnage (303) en appui contre l'ébauche lors du pressage, le deuxième flanc de poinçonnage formant un deuxième angle (y) n'excédant pas 5° avec les fibres du bois de l'ébauche positionnée dans la matrice.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la matrice (20) comporte un premier flanc de guidage (24) essentiellement vertical, et/ou dans lequel la presse de forme (30) comporte un deuxième flanc de guidage (32) essentiellement vertical, le deuxième flanc de guidage étant apte à coulisser contre le premier flanc de guidage lors du pressage.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une hauteur maximale (H) de l'ébauche (11) dans le sens des fibres du bois est réduite lors du pressage.
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la hauteur du premier flanc de guidage de la matrice (24) est supérieure à la hauteur maximale (H) de l'ébauche avant pressage.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, la pression lors de l'étape de pressage étant de préférence supérieure à 2*106 N/m2- , préférentiellement supérieure à 5*106 N/m2.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de pressage est réalisée à l'aide d'une presse de forme (30) comprenant une première surface plane (301) perpendiculaire aux fibres du bois et une deuxième surface plane (302), le flanc de poinçonnage (303) de la presse de forme joignant la première surface plane et la deuxième surface plane.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le flanc de poinçonnage (303) comprend un premier chanfrein (304).
8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le premier chanfrein (304) forme un angle avec une surface de fond de la matrice d'au plus 35°.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le flanc de positionnement (21) comprend un second chanfrein (211).
10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le second chanfrein (211) forme un angle avec une surface de fond de la matrice (23) d'au plus 55°.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la presse de forme (30) comprend un profil en escalier,
12. Procédé selon la revendication précédente, un pas de l'escalier étant compris entre 0.01 mm et 0.2mm.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape d'extraction de l'ébauche (11) de manière à désolidariser l'ébauche de la matrice (20) et/ou de la presse de forme (30) après l'étape de pressage de l'ébauche.
14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la presse de forme (30) et/ou une surface de fond de la matrice (23) sont structurés de manière à former un relief sur l'ébauche par pressage.
15. Procédé selon la revendication précédente, dans laquelle une résolution minimale du relief est comprise entre 10 pm et 50 pm.
16. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ébauche (11) a une densité avant pressage inférieure à 0.75 kg/dm3, de préférence, inférieure à 0.5 kg/dm3.
17. Procédé selon l'une des revendications précédentes, ladite pièce de bois étant une essence sélectionnée parmi : le châtaignier, l'érable, le hêtre, le tilleul, le peuplier, le balsa, le sapin, l'okoumé, l'arolle, l'aulne, le noyer, le frêne ou l'épicéa.
18. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par une étape d'usinage mécanique de l'ébauche (11) avant pressage pour augmenter sa porosité et réduire sa densité.
19. Procédé selon la revendication précédente, l'usinage mécanique comportant plusieurs micro-forages ou étampage d'aiguilles dans le sens des fibres du bois. 29
20. Procédé selon l'une des revendications précédentes, une extrémité de ladite presse de forme (30) en contact avec l'ébauche comprenant un profil biseauté.
21. Objet en bois obtenu par le procédé de l'une des revendications précédentes.
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