WO2013098346A1 - Procede et dispositif pour la fabrication d'un ruban de fibres ligneuses, notament de bambou, et ruban de fibres ligneuses - Google Patents

Procede et dispositif pour la fabrication d'un ruban de fibres ligneuses, notament de bambou, et ruban de fibres ligneuses Download PDF

Info

Publication number
WO2013098346A1
WO2013098346A1 PCT/EP2012/076980 EP2012076980W WO2013098346A1 WO 2013098346 A1 WO2013098346 A1 WO 2013098346A1 EP 2012076980 W EP2012076980 W EP 2012076980W WO 2013098346 A1 WO2013098346 A1 WO 2013098346A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting
lamellae
ribbon
blade
lamella
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/076980
Other languages
English (en)
Inventor
Edouard SHERWOOD
Damien HARDY
Original Assignee
Sherwood Edouard
Hardy Damien
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 Sherwood Edouard, Hardy Damien filed Critical Sherwood Edouard
Priority to EP12816306.0A priority Critical patent/EP2797723A1/fr
Priority to BR112014016250-6A priority patent/BR112014016250B1/pt
Priority to CN201280065227.3A priority patent/CN104114341B/zh
Priority to US14/370,023 priority patent/US10195761B2/en
Publication of WO2013098346A1 publication Critical patent/WO2013098346A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27J—MECHANICAL WORKING OF CANE, CORK, OR SIMILAR MATERIALS
    • B27J1/00—Mechanical working of cane or the like
    • 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
    • B27D1/10—Butting blanks of veneer; Joining same along edges; Preparatory processing of edges, e.g. cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27J—MECHANICAL WORKING OF CANE, CORK, OR SIMILAR MATERIALS
    • B27J1/00—Mechanical working of cane or the like
    • B27J1/003—Joining the cane side by side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L5/00—Manufacture of veneer ; Preparatory processing therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L5/00—Manufacture of veneer ; Preparatory processing therefor
    • B27L5/008—Cutting strips with a band-knife or with a knife oscillating perpendicularly to the feed movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L5/00—Manufacture of veneer ; Preparatory processing therefor
    • B27L5/06—Cutting strips from a stationarily- held trunk or piece by a rocking knife carrier, or from rocking trunk or piece by a stationarily-held knife carrier; Veneer- cutting machines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24132—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in different layers or components parallel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24777—Edge feature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/298—Physical dimension

Definitions

  • the invention relates to a method and device for manufacturing a reinforcement for a composite material based on natural fibers, in particular bamboo, and a reinforcement obtained by such a method.
  • the invention is more particularly, but not exclusively, suitable for the manufacture of a reinforcing fabric, consisting of bamboo in the form of ribbon fibers.
  • the invention is also applicable to obtaining reinforcements, especially in the form of a fabric, derived from any type of wood fibers.
  • the document US 2009/308528 describes the production of an object from the stratification of thick bamboo slats, a section of the order of 160 mm 2 for a length of the order of 250 mm.
  • Said lamellae are sufficiently thick and rigid to be obtained by sawing techniques without causing significant deformation thereof during the cutting operation. These strips are much too rigid to be adapted to the constitution of a reinforcing fabric for a composite material.
  • the document WO 2008/066386 describes a method of producing a bamboo mat, which mat is obtained by assembling sufficiently thick and rigid strips to be able to undergo, after their extraction from the cane, a thickness calibration operation by machining.
  • said strips have, according to this prior art, a thickness strictly greater than 1 mm and preferably between 1 mm and 2.5 mm, for a width of the order of 15 mm.
  • the present invention aims to provide a reinforcement based on bamboo fibers, capable of being integrated in the form of a fibrous reinforcement in a matrix so as to constitute a composite material, that is to say a material whose characteristics result from a synergy between the reinforcement and the matrix both for its implementation and for its technical characteristics
  • the defibration technologies by explosion or crushing of wood products, mix and damage the fibers of said products, thus produce fibers of variable properties and which may have surface defects likely to degrade their mechanical characteristics.
  • the invention aims to solve the drawbacks of the prior art and concerns for this purpose a ribbon of wood fibers consisting of an assembly of lamellae of fibers with a calibrated thickness of between 0.1 mm and 1 mm, of equally calibrated width. 2 mm and 10 mm, said strips being calibrated in length, density and orientation, and are extracted by a cutting process comprising the displacement of a cutting edge parallel to the fiber drawing direction.
  • the fiber ribbon which is the subject of the invention is perfectly oriented with respect to the fiberization and can reach an infinite length whatever the size of the logs from which the lamellae are extracted.
  • the use of a cutting method by a tool having a defined cutting edge makes it possible to obtain calibrated strips, the fibers of which are free from defects such as cut-offs, in particular on the surface of the strip.
  • the invention also relates to a process for obtaining a fibrous lamella able to enter the constitution of the ribbon forming the subject of the invention, which method comprises the steps of:
  • the cutting operation allows the separation of slats free from kinking and without fiber break following the cutting operation inside said slats.
  • orthogonal cut conventionally refers to a material removal operation performed by a defined cutting edge cutting tool, constant cutting angle and cutting edge angle along the entire cutting edge, said edge being perpendicular to the direction of the cutting speed, the geometric conditions of the contact between the material being such that the velocity profile in a section of the chip, in a plane perpendicular to the cutting face of the tool, is substantially constant.
  • the absence of a speed gradient in the chip width avoids the twisting of said chip.
  • engagement defines the depth of penetration of the cutting edge of the tool into the material. In an orthogonal cutting process, this engagement is measured in a direction perpendicular to both the cutting edge and the cutting speed vector.
  • the thickness of the chip which corresponds to the thickness of the lamella, is substantially equal to the engagement, when the process of separating the chip from the material is, in particular, carried out in mode I. Thus, the thickness of the lamellae is easily calibrated by the control of the commitment.
  • the invention also relates to a device for implementing the method of the invention which device comprises:
  • a cutting blade comprising a cutting edge and means for holding said blade in position
  • ii means for moving said cutting blade in a reciprocating translational motion perpendicular to said cutting edge
  • iii means to maintain the sharpened and oppose the forces generated during cutting
  • iv. means for moving, in a so-called engagement movement, the blade perpendicular to the edge and perpendicular to the cutting movement.
  • the device object of the invention allows the combination of movements cutting and engagement combined with the geometry of the cutting edge to obtain slats perfectly calibrated in width, length and thickness.
  • the invention can be implemented according to the advantageous embodiments described below, which can be considered individually or in any technically operative combination.
  • the ribbon object of the invention consists of bamboo fibers. These fibers have high mechanical characteristics and the rapid growth characteristics of the plant make it possible to have large quantities of raw material.
  • the ribbon which is the subject of the invention, its thickness is between 0.1 mm and 1 mm.
  • said ribbon comprising at least one fiber in thickness.
  • the width of the ribbon object of the invention is between 2 mm and 10 mm. This range of width can be achieved by the extraction of lamella even in rods of small diameter, so that the width of the ribbon corresponds to the width of a single lamella.
  • the method which is the subject of the invention comprises during step b) a step of sorting the slats according to their depth of cut in the edged section.
  • This sorting makes it possible to obtain reinforcements with uniform and reproducible properties.
  • said method comprises at the end of steps a) and b) steps consisting in:
  • said method makes it possible to produce infinite and resistant ribbon strips from short lamellae, thus with uniform properties on the lamella scale.
  • the lamellae being aligned during step c) in two superimposed layers, the ribbon is obtained in step d) by bonding the two layers by their faces. of lamellae so that each lamella of a layer is bonded to two lamellae, the interfaces of connection of the same lamellae with the two other lamellae being situated on the same face at each end of said lamella.
  • This embodiment makes it possible to obtain a particularly resistant ribbon.
  • the lamellae are assembled in a ribbon so that within said ribbon each lamella is assembled with two lamellae superimposed at each of its ends, the connecting interfaces of one lamella with the two other lamellae being located on opposite faces at each end of said lamella.
  • the lamellae are aligned in juxtaposition during step c) and assembled by their ends during step d) so as to obtain the ribbon.
  • This embodiment makes it possible to obtain a ribbon of uniform thickness over its entire length.
  • the juxtaposed strips are assembled by compression at their superposed ends.
  • This embodiment also makes it possible to increase the density of fibers in the assembly zone.
  • the method which is the subject of the invention comprises, following step d), a step consisting of:
  • step d roll up the ribbon obtained in step d).
  • said tape can be used on automatic machines for weaving or manufacture of prepregs.
  • the method which is the subject of the invention comprises, following step e), a step consisting of:
  • the slats have a thickness and a width of between 0.1 mm and 0.5 mm and it comprises, following step b), a step consisting of:
  • the method which is the subject of the invention makes it possible to manufacture reinforcements in the form of continuous fibers.
  • the cutting edge of the blade of the device which is the subject of the invention comprises a plurality of parallel cutting segments.
  • several slats can be made in a single stroke of the blade.
  • the cutting edge of the blade of the device according to the invention being materialized by the intersection of a cutting face and a flank face, said flank face is parallel to the direction of the cutting speed. and the sharp edge.
  • the thickness of the extracted lamella is adjusted by the contact of the blade with the cutting surface of the edged independently of the shape thereof.
  • the device which is the subject of the invention comprises:
  • v. means for measuring the sum of the engagements since the first lamella extracted from the edged
  • the device makes it possible to sort the lamellae according to their properties as soon as they are extracted from the blade.
  • FIG. 1 represents a flowchart of the method that is the subject of the invention
  • FIG. 2 shows in perspective, a bamboo cane used as raw material according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 is an example of the gutter (300) extracted from the raw material of FIG. 2, FIG. 3A according to a front view before the implementation of the method forming the subject of the invention, FIG. 3B according to a view in FIG. perspective during the implementation of the method object of the invention;
  • FIG. 4 shows, in a perspective view, an example of an orthogonal cutting method implemented for the extraction of a strip of an edged strip according to an exemplary embodiment of the method which is the subject of the invention
  • FIG. 5 shows in a side view and in section AA, defined in Figure 3A, an orthogonal cutting process with a type I separation mode of the lamella;
  • FIG. 6 shows in a side view of a schematic embodiment of the device object of the invention
  • FIG. 7 is a perspective view of an exemplary embodiment of a blade comprising a plurality of cutting edges
  • FIG. 8 is a perspective view of an embodiment of a blade adapted to the extraction of reinforcing fibers
  • FIG. 9 is a perspective view of an alternative embodiment of a blade adapted to the extraction of slats
  • FIG. 10 shows in profile view according to the edge of the ribbon, three embodiments, 10A to 10C, a ribbon from lamellae assembled by superposition, according to an embodiment of the method of the invention
  • FIG. 11 shows, in plan view, an exemplary ribbon obtained according to an exemplary embodiment of the method which is the subject of the invention, in which the lamellae are assembled in juxtaposition;
  • FIG. 12 represents, in profile view, an exemplary ribbon obtained according to an embodiment of the method which is the subject of the invention in which the assembled ends of the lamellae are compressed.
  • FIG. 1 according to an example of overall course of the object of the invention, after receiving (110) of the raw material, it is debited during a flow rate step (120). Said braces are then defibrated during a mechanical defibration step (130) consisting in extracting lamellae by an orthogonal cutting process using a geometrically defined cutting edge blade. Depending on the nature of the blade and the cutting conditions used for this defibration, the lamellae obtained are of two types:
  • Each of these two half-products comprises a plurality of ligneous fibers of the raw material.
  • the first type of lamella is assembled during an assembly step (142) so as to constitute a ribbon.
  • said ribbon is then reeled, during a conditioning step (160), other modes of packaging or can be used.
  • the ribbons and the reinforcing fibers can then undergo various weaving or assembly operations (180) in order to constitute reinforcements adapted to the constitution of composite materials.
  • the raw material used is in the form of a bamboo cane (200).
  • said rod (200) is cut into sections and slotted in substantially orthogonal planes (21 1, 212, 213) so as to constitute bridges
  • the number of shear planes (212, 213) is a function of the diameter of the rod (200).
  • rods of small diameter they are simply split in two.
  • rods of higher diameter they can be split into 4, 6 or more for rods or logs of very large diameter.
  • the lamellae are separated from the corrugations (300) by a mechanical cutting process in successive layers (310, 31 1, 312), so that the cutting surface (315) is substantially parallel to the fiber drawing direction.
  • the lamellae (420) are separated from the edged (300) by an orthogonal cutting process.
  • This cutting process is performed by a cutting tool (410), or blade, having a cutting edge (41 1).
  • This cutting process is defined by its orientation with respect to the overall direction of fibering of the edged (300), this orientation being 90-0, that is to say that the cutting edge (41 1) is oriented at an angle (415) of 90 ° to the fiber drawing direction and that the cutting speed (450) relative speed of movement between the tool and the edged is parallel to said fiber drawing direction.
  • the fiberizing direction here designates the majority orientation of the fibers of the section, the edged being constituted of a natural product the wood fibers can individually and locally deviate substantially from the fiber drawing direction.
  • the terms "fiber drawing direction” and “fiber drawing direction” have the same meaning.
  • the kinematic and geometric cutting conditions are set according to the material and in particular its moisture content, so as to achieve the extraction of the lamella (420) by a so-called type I separation mode. does not undergo shear according to its thickness, which thickness (e 2 ) of the blade (420) is equal to the engagement (e1) of the blade (410) in the edged (300).
  • the cutting angle (412) measured relative to the normal to the cutting surface is greater than 20 ° and preferably greater than 30 °.
  • the cutting speed (450) is between 0.015 m. s "1 and 1 m " s "1 , preferably between 0.025 m. s "1 and 0.05 m s " 1 .
  • the type I separation mode is achieved by separating the blade (420) from the cutting surface by propagating an opening (520) in front of the cutting edge (41 1) of the blade (410).
  • the cutting edge (411) is defined by the intersection of the cutting face (512) and the undercut face (511) of the blade.
  • the flank face is oriented by a draft angle (515) measured between the flank face and the cutting surface (315).
  • the angle (516) between the cutting face and the flank face defines the cutting angle of the blade.
  • the sum of the cutting angle (412), the cutting angle (516) and the draft angle (515) is equal to 90 °.
  • the orthogonal cutting process used for the extraction of a lamella (420) implemented by the method which is the subject of the invention, the cutting (412) and clearance (515) angles of the blade are constant on the width of the lamella extracted.
  • the device (600) object of the invention comprises a carriage (620) adapted to support the blade (420).
  • Motorization and guiding means (631) make it possible to move said carriage (620) in a cutting movement, by controlling the cutting speed.
  • Guiding and motorizing means (632) make it possible to communicate the engagement movement to the carriage (620).
  • the cutting cycle includes an engagement movement (651), followed by a back-and-forth (661) cutting motion along the edged (300) at the defined cutting speed. The slat is created during the movement to go. With the carriage (620) supporting the blade (410) returned to its starting position, a new engagement movement (652) is applied to the carriage which makes a new round trip on the crank (300) so as to create a new lamella and so on.
  • the length of lamella created is equal to the length of the edged.
  • This length can be controlled by performing a square cycle, with a release movement contrary to the engagement movement (651, 652) at the end of the forward stroke and before the return stroke.
  • the device also includes means for measuring the accumulation (650) of the commitments.
  • the mechanical properties of the fibers being variable according to their position in a bamboo cane, the lamellae are advantageously sorted according to their extraction position by using this information (650) relating to the accumulation of commitments.
  • the edged (300) is placed in the device object of the invention and held in position by means (641) opposing the cutting forces. These holding means in position do not achieve a complete connection of the edged (300) with the device.
  • the clearance angle of the blade (410) is 0 ° so that the rake face is in contact with the cutting surface in a substantially planar surface.
  • the edged is not fixed, it is naturally oriented according to its fiber drawing direction so that the cut is performed in a 90-0 mode which corresponds to the easiest cutting mode.
  • a pressure roller (642) moving at the same time as the blade carriage (640) cooperates with the flank face and the means (641) for holding the bristle in position to stabilize it during the chopped off.
  • the blade (710) of the device according to the invention comprises a plurality of cutting edges (711) so as to extract several parallel lamellae by an orthogonal or semi-orthogonal cutting process, during the same stroke of said blade (71 1) on the edged.
  • the cutting edges (71 1) of the plurality are separated from each other by separation edges (712) protruding from the cutting face or the flank face and laterally cutting the lamellae upstream. of the extraction cup, so that this extraction cup is always an orthogonal section.
  • the width of the slats is a function of the length of each cutting edge (71 1) of the plurality.
  • the width of said slats is between 1 mm and 10 mm, the engagement then being chosen less than 1/10 th of the width of the slat.
  • the blade (810) comprises ridges cutting edges whose length is between 0.1 mm and 0.5 mm, such a blade (810) combined with commitments of the same order of magnitude can extract reinforcing fibers.
  • the blade (910) comprises a plurality of cutting edges (91 1) separated by spaces of width I.,.
  • the cut is then semi-orthogonal, but the acuity of the edge corners and the symmetry of the section cut makes it possible to maintain a mode of separation of type I and the absence of twisting or shearing in the thickness of the lamella.
  • the use of this type of blade (910) comprises, according to a particular embodiment, the production of strokes in which the blade (910) is offset laterally, parallel to the cutting edges. (91 1) of a value at least equal to I.,.
  • the slats (421, 422) are assembled face to face by alternating the assembly face at each end of each slat.
  • the cover of the lamellae at the assembly interface is reduced but at least greater than 0.5 mm.
  • This alternative embodiment favors the flexibility of the ribbon (1022).
  • the lamellae (421, 422) of the two layers are assembled non-contiguous but so that each lamella is linked to two others by at least half of its facial surface.
  • the assembly interface is placed on the same face of the same lamella at its two ends.
  • the method of assembling the two lamella layers (421, 422) is chosen according to the intended application of the reinforcement. Assembly methods by gluing, hydrolysis or compression, are for example suitable for the realization of such an assembly without this list being limiting.
  • FIG. 1 according to a second embodiment of the ribbon (1 120) object of the invention, the lamellae (421, 422) constituting said ribbon are joined by their ends.
  • This embodiment makes it possible to obtain a very flexible ribbon of reduced thickness, said thickness being substantially constant over the entire length of said ribbon (1120).
  • This assembly is preferably carried out by gluing.
  • FIG. 12 according to another exemplary embodiment of the ribbon (1220) which is the subject of the invention, the lamellae (421, 422) are assembled at their ends in a zone (1230) of compression, which makes it possible to increase the fiber density in said compressed area (1230) and to obtain a ribbon of uniform thickness.
  • the ribbon resulting from the assembly of the slats is suitable for being wound.
  • the reinforcing fibers and the ribbons can then be used to form reinforcements, for example in the form of fabrics, suitable for producing a thermosetting or thermoplastic matrix composite material.
  • the flexibility of the fibers is sufficient to use the techniques of use of these materials, in particular by automatic draping and stratification of pre-impregnated folds, thermoforming or injection or infusion of resin in so-called dry preforms.

Abstract

L'invention concerne un procédé pour l'obtention d'une lamelle fibreuse (420) apte à constituer un ruban d'épaisseur comprise entre 0.1 mm et 1 mm et de largeur comprise entre 2 mm et 10 mm, lequel procédé comprend les étapes consistant à : a. débiter les grumes ou des cannes (200) ligneuses en avivés (300) de longueur définie; b. séparer la lamelle (420) d'une surface de l'avivé (300) par une coupe orthogonale d'engagement égal à l'épaisseur de la lamelle et dont la vitesse de coupe (450) est parallèle au fibrage de l'avivé (300). L'invention concerne également un renfort fibreux obtenu par un tel procédé et un dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION D'UN RUBAN DE FIBRES LIGNEUSES, NOTAMMENT DE BAMBOU, ET RUBAN DE FIBRES LIGNEUSES
L'invention concerne un procédé et dispositif pour la fabrication d'un renfort pour matériau composite à base de fibres naturelles, notamment de bambou, et un renfort obtenu par un tel procédé. L'invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, adaptée à la fabrication d'un tissu de renfort, constitué de bambou sous la forme de fibres en ruban. L'invention est également applicable à l'obtention de renforts, notamment sous la forme d'un tissu, issu de tout type de fibres ligneuses.
L'utilisation de fibres naturelles pour la constitution de renforts de matériaux composites est connue de l'art antérieur. De telles fibres, notamment de bambou , sont utilisées sous la forme de copeaux dans des panneaux lamellés. Le document US 2007 01 16 940 décrit un tel panneau lamellé comprenant des lanières extraites de cannes par un processus de coupe. Une telle application ne nécessite pas une grande précision ni une grande reproductibilité dans les dimensions desdites lanières ni dans l'orientation desdites lanières par rapport aux fibres du bambou.
Le document US 2009/308528 décrit la réalisation d'un objet à partir de la stratification de lamelles épaisses bambous, d'une section de l'ordre de 160 mm2 pour une longueur de l'ordre de 250 mm. Lesdites lamelles sont suffisamment épaisses et rigides pour être obtenues par des techniques de sciage sans engendrer de déformation importante de celles-ci au cours de l'opération de découpe. Ces lamelles sont beaucoup trop rigides pour être adaptées à la constitution d'un tissus de renfort pour un matériau composite.
Le document WO 2008/066386 décrit un procédé de réalisation d'une natte en bambou, laquelle natte est obtenues par l'assemblage de lamelles suffisamment épaisses et rigides pour pourvoir subir, après leur extraction de la canne, une opération de calibrage en épaisseur par usinage. Ainsi lesdites lamelles ont, selon cet art antérieur, une épaisseur strictement supérieure à 1 mm et préférentiellement comprise entre 1 mm et 2,5 mm, pour une largeur de l'ordre de 15 mm.
Ainsi ces documents de l'art antérieur décrivent la réalisation d'objets à base de fibres de bambou dont les caractéristiques mécaniques sont données par lesdites fibres, le cas échéant assemblées. La présente invention vise la réalisation d'un renfort à base de fibres de bambou, apte à être intégré sous la forme d'un renfort fibreux dans une matrice afin de constituer un matériau composite, c'est-à-dire un matériau dont les caractéristiques résultent d'une synergie entre le renfort et la matrice tant pour sa mise en oeuvre que pour ses caractéristiques techniques
L'utilisation de fibres naturelles pour la constitution d'un renfort destiné à la constitution d'un matériau composite à haute performance, nécessite à la fois des fibres suffisamment longues pour constituer des renforts continus, et une constance à la fois dimensionnelle et en termes de propriétés mécaniques qui permettent de prévoir la réponse du composite au charges auxquelles il est soumis en fonction du taux de renforts et de leurs orientation.
Les technologies de défibrage, par explosion ou écrasement de produits ligneux, mélangent et abîment les fibres desdits produits, donc produisent des fibres de propriétés variables et qui peuvent présenter des défauts de surface susceptibles de dégrader leurs caractéristiques mécaniques.
L'invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur et concerne à cette fin un ruban de fibres ligneuses consistant en un assemblage, de lamelles de fibres d'épaisseur calibrée comprise entre 0,1 mm et 1 mm, de largeur également calibrée comprise 2 mm et 10 mm, lesdites lamelles étant calibrées en longueur, densité et orientation, et sont extraites par un processus de coupe comprenant le déplacement d'une arête de coupe parallèlement au sens de fibrage. Ainsi le ruban de fibres objet de l'invention est parfaitement orienté par rapport au fibrage et peut atteindre une longueur infinie quelque soit la dimension des grumes dont sont extraites les lamelles. L'utilisation d'un procédé de coupe par un outil comportant une arête de coupe définie permet d'obtenir des lamelles calibrées, dont es fibres sont exemptes de défauts tels que coupures en arrachements, notamment à la surface du ruban.
L'invention concerne également un procédé pour l'obtention d'une lamelle fibreuse apte à entrer dans la constitution du ruban objet de l'invention, lequel procédé comprend les étapes consistant à :
a. débiter les grumes ou cannes ligneuses en avivés de longueur définie ; b. séparer la lamelle d'une surface de l'avivé par une coupe orthogonale d'engagement sensiblement égal à l'épaisseur de la lamelle et dont la vitesse de coupe est parallèle au fibrage de l'avivé.
Ainsi l'opération de coupe permet la séparation de lamelles exemptes de vrillage et sans rupture de fibre consécutive à l'opération de coupe à l'intérieur desdites lamelles.
Le terme « coupe orthogonale » désigne, conventionnellement, une opération d'enlèvement de matière réalisée par un outil de coupe d'arête tranchante définie, d'angle de coupe et d'angle de tranchant constants le long de toute l'arête tranchante, ladite arête étant perpendiculaire à la direction de la vitesse de coupe, les conditions géométriques du contact entre la matière étant telle que le profil de vitesse dans une section du copeau, selon un plan perpendiculaire à la face de coupe de l'outil, est sensiblement constant. Ainsi, l'absence de gradient de vitesse dans la largeur du copeau évite le vrillage dudit copeau.
Le terme « engagement » défini la profondeur de pénétration de l'arête tranchante de l'outil dans la matière. Dans un processus de coupe orthogonale, cet engagement est mesuré selon une direction perpendiculaire à la fois à l'arête tranchante et au vecteur vitesse de coupe. L'épaisseur du copeau, qui correspond à l'épaisseur de la lamelle est sensiblement égale à l'engagement, lorsque le processus de séparation de du copeau de la matière est, notamment, réalisé en mode I. Ainsi, l'épaisseur des lamelles est aisément calibrée par le contrôle de l'engagement.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention lequel dispositif comprend :
i. une lame de coupe comprenant une arête tranchante et des moyens pour maintenir ladite lame en position ;
ii. des moyens pour déplacer ladite lame de coupe dans un mouvement de translation alternatif de direction perpendiculaire à la dite arête tranchante ;
iii. des moyens pour maintenir l'avivé et s'opposer aux efforts engendrés lors de la coupe ;
iv. des moyens pour déplacer, selon un mouvement dit d'engagement, la lame perpendiculairement à l'arête et perpendiculairement au mouvement de coupe.
Ainsi le dispositif objet de l'invention permet par la combinaison des mouvements de coupe et d'engagement combinés à la géométrie de l'arête tranchante d'obtenir des lamelles parfaitement calibrées en largeur, longueur et épaisseur.
L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.
Avantageusement, le ruban objet de l'invention constitué de fibres de bambou. Ces fibres possèdent des caractéristiques mécaniques élevée et les caractéristiques de croissance rapide de la plante permettent de disposer de quantités importantes de matière première.
Selon un mode de réalisation préféré du ruban objet de l'invention, son épaisseur est comprise entre 0,1 mm et 1 mm. Ainsi la rigidité dudit ruban peut être adaptée en fonction de l'application visée, ledit ruban comprenant au moins une fibre en épaisseur.
Avantageusement, la largeur du ruban objet de l'invention est comprise entre 2 mm et 10 mm. Cette gamme de largeur peut être obtenue par l'extraction de lamelle y compris dans des cannes de faible diamètre, de sorte que la largeur du ruban corresponde à la largeur d'une seule lamelle.
Avantageusement, le procédé objet de l'invention, comprend au cours de l'étape b) une étape consistant à trier les lamelles en fonction de leur profondeur de coupe dans l'avivé. Ce tri permet d'obtenir des renforts de propriétés uniformes et reproductibles.
Selon un premier mode de réalisation du procédé objet de l'invention, adapté à la mise en oeuvre de lamelles de largeur supérieure à 1 mm, ledit procédé comprend à l'issue des étapes a) et b) des étapes consistant à :
c. aligner les lamelles selon leur sens de fibrage ;
d. assembler lesdites lamelles de sorte à constituer un ruban.
Ainsi ledit procédé permet de réaliser des ruban infinis et résistants, à partir de lamelles courtes, donc de propriétés uniformes à l'échelle de la lamelle.
Selon un premier mode de réalisation avantageux des étapes c) et d), les lamelles étant alignées au cours de l'étape c) selon deux couche superposées, le ruban est obtenu à l'étape d) en liant par leurs faces les deux couches de lamelles de sorte que, chaque lamelle d'une couche soit liée à deux lamelles, les interfaces de liaison d'une même lamelles avec les deux autres lamelles étant situées sur la même face à chaque extrémité de ladite lamelle. Ce mode de réalisation permet d'obtenir un ruban particulièrement résistant.
Selon un deuxième mode de réalisation avantageux des étape c) et d) les lamelles sont assemblées en ruban de telle sorte qu'au sein dudit ruban chaque lamelle est assemblées à deux lamelles en superposition à chacune de ses extrémités, les interfaces de liaison d'une même lamelle avec les deux autres lamelles étant situées sur des faces opposées à chaque extrémité de ladite lamelle. Ce mode de réalisation permet d'obtenir un ruban plus souple.
Selon un troisième mode de réalisation des étapes c) et d) les lamelles sont alignées en juxtaposition au cours de l'étape c) et assemblées par leurs extrémités au cours de l'étape d) de sorte à obtenir le ruban. Ce mode de réalisation permet d'obtenir un ruban d'épaisseur uniforme sur toute sa longueur.
Selon un autre mode de réalisation avantageux permettant d'obtenir un ruban d'épaisseur sensiblement uniforme sur sa longueur, les lamelles juxtaposées sont assemblées par compression à leurs extrémités superposées. Ce mode de réalisation permet également d'accroître la densité de fibres dans la zone s'assemblage.
Avantageusement, le procédé objet de l'invention comprend à la suite de l'étape d) , une étape consistant à :
e. enrouler en bobine le ruban obtenu à l'étape d).
Ainsi, le dit ruban peut être utilisé sur des machines automatiques de tissage ou de fabrication de pré-imprégnés.
Avantageusement, le procédé objet de l'invention comprend à la suite de l'étape e) une étape consistant à :
f. tisser le ruban de sorte à obtenir un tissus de renfort.
Selon un deuxième mode de réalisation du procédé objet de l'invention, les lamelles ont une épaisseur et une largeur comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm et il comprend à la suite de l'étape b) une étape consistant à :
g. ensimer les lamelles obtenues à l'étape b) ;
h. filer les lamelles ensimées de sorte à obtenir une fibre continue.
Ainsi le procédé objet de l'invention permet selon ce mode de réalisation la fabrication de renforts sous la forme de fibres continues.
Avantageusement, l'arête tranchante de la lame du dispositif objet de l'invention comprend une pluralité de segments de coupe parallèles. Ainsi, plusieurs lamelles peuvent être réalisées en une seule course de la lame.
Avantageusement, l'arête tranchante de la lame du dispositif objet de l'invention étant matérialisée par l'intersection d'une face de coupe et d'une face en dépouille, ladite face en dépouille est parallèle à la direction de la vitesse de coupe et de l'arête tranchante. Ainsi l'épaisseur de la lamelle extraite est réglée par le contact de la lame avec la surface de coupe de l'avivé indépendamment de la forme de celui-ci.
Avantageusement, le dispositif objet de l'invention comprend :
v. des moyens pour mesurer la somme des engagements depuis la première lamelle extraites de l'avivé ;
vi. des moyens pour collecter les lamelles produites et les trier en fonction de la somme des engagements correspondant à leur production.
Ainsi le dispositif permet de trier les lamelles en fonction de leur propriétés dès leur extraction de l'avivé.
L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 1 1 , dans les quelles :
- la figure 1 représente un organigramme du procédé objet de l'invention ;
- la figure 2 montre en perspective, une canne de bambou utilisée comme matière première selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est un exemple de l'avivé (300) extrait de la matière première de la figure 2, figure 3A selon une vue de face avant la mise en œuvre du procédé objet de l'invention, figure 3B selon une vue en perspective au cours de la mise en œuvre du procédé objet de l'invention ;
- la figure 4 montre selon une vue en perspective un exemple d'un procédé de coupe orthogonale mis en œuvre pour l'extraction d'une lamelle d'un avivé selon un exemple de réalisation du procédé objet de l'invention ;
- la figure 5 représente selon une vue de profil et en coupe AA, définie figure 3A, un procédé de coupe orthogonale avec un mode de séparation de type I de la lamelle ;
- la figure 6 montre selon une vue de profil un exemple de réalisation schématique du dispositif objet de l'invention ;
- la figure 7 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une lame comprenant une pluralité d'arêtes tranchantes ;
- la figure 8 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une lame adaptée à l'extraction de fibres de renfort ;
- la figure 9 est en vue en perspective d'un exemple de réalisation alternatif d'une lame adaptée à l'extraction de lamelles ;
- la figure 10 représente en vue de profil selon la tranche du ruban, trois modes de réalisation, figures 10A à 10C, d'un ruban à partir de lamelles assemblées par superposition, selon un exemple de réalisation du procédé objet de l'invention ;
- la figure 11 montre, en vue de dessus un exemple de ruban obtenu selon un exemple de réalisation du procédé objet de l'invention, dans lequel les lamelles sont assemblées en juxtaposition ;
- et la figure 12 représente, en vue de profil, un exemple de ruban obtenu selon un mode de réalisation du procédé objet de l'invention dans lequel les extrémités assemblées des lamelles sont comprimées.
Figure 1 , selon un exemple de déroulement global du procédé objet de l'invention, après réception (110) de la matière première, celle-ci est débitée en avivés au cours d'une étape de débit (120). Lesdits avivés, sont alors défibrés au cours d'une étape défibrage (130) mécanique consistant à en extraire des lamelles par un processus de coupe orthogonale à l'aide d'une lame à arête tranchante géométriquement définie. Selon la nature de la lame et les conditions de coupe utilisées pour ce défibrage les lamelles obtenues sont deux types :
- des lamelles dont la largeur est sensiblement plus large que leur épaisseur, c'est-à-dire une largeur au moins 10 fois supérieure à l'épaisseur ;
- des lamelles dont la largeur est du même ordre de grandeur que l'épaisseur. Chacun de ces deux demi-produits comprend une pluralité de fibres ligneuses de la matière première.
Le premier type de lamelle est assemblé au cours d'une étape d'assemblage (142) de sorte à constituer un ruban. Selon cet exemple de réalisation, ledit ruban est alors mis en bobine, au cours d'une étape de conditionnement (160), d'autres modes de conditionnement ou pouvant être utilisés.
Dans le cas du second type de lamelles, celles-ci sont ensimées au cours d'une étape (141 ) d'ensimage. Elles sont ensuite filées, au cours d'une étape de filage (151 ), de sorte à constituer un renfort fibreux sous forme de fils continus ou fibres de renfort, avant d'être également conditionnées (170).
Les rubans et les fibres de renfort peuvent alors subir des opérations de tissage ou d'assemblage divers (180) afin de constituer des renforts adaptés à la constitution de matériaux composites.
Figure 2, selon un exemple de réalisation du procédé objet de l'invention, la matière première utilisée se présente sous la forme d'une canne de bambou (200). Au cours de l'étape de débit, ladite canne (200) est débitée en tronçons et fendue selon des plans (21 1 , 212, 213) sensiblement orthogonaux de sorte à constituer des avivés Le nombre de plans de refente (212, 213) est fonction du diamètre de la canne (200). Ainsi, pour les cannes de faible diamètre celles-ci sont simplement fendues en deux. Pour les cannes de diamètre plus élevé, celles-ci peuvent être fendues en 4, 6 voire plus pour les cannes ou les grumes de diamètre très élevé.
Figure 3, les lamelles sont séparées des avivés (300) par un procédé de découpe mécanique en strates (310, 31 1 , 312) successives, de sorte que la surface de coupe (315) soit sensiblement parallèle au sens de fibrage.
Figure 4, les lamelles (420) sont séparées de l'avivé (300) par un processus de coupe orthogonale. Ce processus de coupe est réalisé par un outil de coupe (410), ou lame, comportant une arête tranchante (41 1 ). Ce processus de coupe est défini par son orientation par rapport à la direction globale de fibrage de l'avivé (300), cette orientation étant 90-0, c'est-à-dire que l'arête tranchante (41 1 ) est orientée selon un angle (415) de 90° par rapport à la direction de fibrage et que la vitesse de coupe (450), vitesse de déplacement relative entre l'outil et l'avivé, est parallèle à ladite direction de fibrage.
La direction de fibrage désigne ici l'orientation majoritaire des fibres de la section, l'avivé étant constitué d'un produit naturel les fibres ligneuses peuvent à titre individuel et local s'écarter sensiblement de la direction de fibrage. Dans tout le texte, les termes « sens de fibrage » et « direction de fibrage » ont la même signification.
Les conditions cinématiques et géométriques de coupe sont fixées en fonction de la matière et notamment de son taux d'humidité, de sorte à réaliser l'extraction de la lamelle (420) par un mode de séparation dit de type I. Ainsi, la lamelle ne subit pas de cisaillement selon son épaisseur, laquelle épaisseur (e2) de la lamelle (420) est égale à l'engagement (e1 ) de la lame (410) dans l'avivé (300). Pour permettre ce mode de séparation de la matière, l'angle de coupe (412) mesuré par rapport à la normale à la surface de coupe est supérieur à 20° et préférentiellement supérieur à 30°. La vitesse de coupe (450) est comprise entre 0,015 m. s"1 et 1 m. s"1, préférentiellement comprise entre 0,025 m. s"1 et 0,05 m. s"1. Ces conditions permettent la séparation de lamelles selon un mode de type I, sans dégrader les fibres dans lesdites lamelles, pour des engagements (e compris entre 0,1 mm et 1 mm, correspondants aux épaisseurs visées. Les conditions cinématiques et géométriques de coupe orthogonale permettent d'obtenir un champ de vitesse d'écoulement uniforme selon la largeur (b) de la lamelle (420), laquelle lamelle est ainsi exempte de vrillage.
Figure 5, selon une section perpendiculaire à l'arête tranchante (41 1 ) et parallèle à la vitesse de coupe (450), le mode de séparation de type I se réalise par la séparation de la lamelle (420) de la surface de coupe par la propagation d'une ouverture (520) devant l'arête tranchante (41 1 ) de la lame (410). L'arête tranchante (411 ) est définie par l'intersection de la face de coupe (512) et de la face en dépouille (511 ) de la lame. La face en dépouille est orientée par un angle de dépouille (515) mesurée entre la face en dépouille et la surface de coupe (315). L'angle (516) entre la face de coupe et la face en dépouille défini l'angle de tranchant de la lame. Dans chaque section perpendiculaire à l'arête tranchante, la somme de l'angle de coupe (412), de l'angle de tranchant (516) et de l'angle de dépouille (515) est égale à 90°. Selon le processus de coupe orthogonale, utilisé pour l'extraction d'une lamelle (420) mis en œuvre par le procédé objet de l'invention, les angles de coupe (412) et de dépouille (515) de la lame sont constants sur la largeur de la lamelle extraite.
Figure 6, le dispositif (600) objet de l'invention, comprend un chariot (620) apte à supporter la lame (420). Des moyens (631 ) de motorisation et de guidage permettent de déplacer ledit chariot (620) selon un mouvement de coupe, en contrôlant la vitesse de coupe. Des moyens (632) de guidage et de motorisation permettent de communiquer au chariot (620) le mouvement d'engagement. Le cycle de coupe, comprend un mouvement (651 ) d'engagement, suivi d'un mouvement de coupe (661 ) aller-retour le long de l'avivé (300) à la vitesse de coupe définie. La lamelle est créée durant le mouvement d'aller. Le chariot (620) supportant la lame (410) étant revenu à sa position de départ, un nouveau mouvement (652) d'engagement est appliqué au chariot qui effectue un nouvel aller-retour sur l'avivé (300) de sorte à créer une nouvelle lamelle et ainsi de suite. Selon ce mode de réalisation, la longueur de lamelle créée est égale à la longueur de l'avivé. Cette longueur peut être contrôlée en réalisant un cycle carré, avec un mouvement de dégagement contraire au mouvement d'engagement (651 , 652) à la fin de la course aller et avant la course retour. Le dispositif comprend également des moyens pour mesurer le cumul (650) des engagements. Les propriétés mécaniques des fibres étant variables selon leur position dans une canne de bambou, les lamelles, sont avantageusement triées en fonction de leur position d'extraction en utilisant cette information (650) relative au cumul des engagements.
L'avivé (300) est placé dans le dispositif objet de l'invention et maintenu en position par des moyens (641 ) s'opposant aux efforts de coupe. Ces moyens de maintien en position ne réalisent pas une liaison complète de l'avivé (300) avec le dispositif. Selon cet exemple de réalisation, l'angle de dépouille de la lame (410) est de 0° de sorte que la face en dépouille est en contact avec la surface de coupe selon une surface sensiblement plane. L'avivé n'étant pas fixé, celui-ci s'oriente naturellement selon son sens de fibrage de sorte à ce que la coupe se réalise selon un mode 90-0 qui correspond au mode de coupe le plus facile. Un galet presseur (642) se déplaçant en même temps que le chariot porte-lame (640), coopère avec la face en dépouille et les moyens (641 ) de maintien en position de l'avivé pour stabiliser celui-ci au cours de la coupe.
Figure 7, selon un mode de réalisation, la lame (710) du dispositif objet de l'invention, comprend une pluralité d'arêtes tranchantes (711 ) de sorte à extraire plusieurs lamelles parallèles par un processus de coupe orthogonale ou semi-orthogonale, au cours d'une même course de ladite lame (71 1 ) sur l'avivé. Les arêtes tranchantes (71 1 ) de la pluralité sont séparées les unes des autres par des arêtes (712) de séparation, s'étendant en protrusion de la face de coupe ou de la face en dépouille et qui découpent latéralement les lamelles, en amont de la coupe d'extraction, de sorte que cette coupe d'extraction soit toujours une coupe orthogonale. Ainsi, la largeur des lamelles est fonction de la longueur de chaque arête tranchante (71 1 ) de la pluralité. Pour la réalisation de rubans, la largeur desdites lamelles est comprise entre 1 mm et 10 mm, l'engagement étant alors choisi inférieur à 1/10ème de la largeur de la lamelle.
Figure 8, selon un autre mode de réalisation, la lame (810) comprend des arêtes tranchantes dont la longueur est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm, une telle lame (810) combinée avec des engagements du même ordre de grandeur permet d'extraire des fibres de renfort.
Figure 9, selon un autre exemple de réalisation la lame (910) comprend une pluralité d'arêtes tranchantes (91 1 ) séparée par des espaces de largeur I., . La coupe est alors semi-orthogonale mais l'acuité des coins d'arêtes et la symétrie de coupe de coupe permet de conserver un mode de séparation de type I et l'absence de vrillage ou de cisaillement dans l'épaisseur de la lamelle. Afin de conserver une surface de coupe plane, l'utilisation de ce type de lame (910), comprend selon un mode de réalisation particulier, la réalisation de courses au cours desquelles la lame (910) est décalée latéralement, parallèlement aux arêtes de coupe (91 1 ) d'une valeur au moins égale à I., .
Figure 10, selon un premier exemple de réalisation, dans un cas d'extraction de lamelles larges (421 , 422) celles-ci sont assemblées en deux couches face contre face de sorte à constituer des rubans (1021 , 1022, 1023). Figure 10A, selon une première variante du ruban (1021 ) objet de l'invention, les lamelles (421 , 422) des deux couches sont assemblées face contre face en quinconce de sorte que l'assemblage est réalisé sur l'intégralité de la surface faciale des lamelles. Ce mode de réalisation privilégie la résistance mécanique du ruban (1021 ).
Figure 10B selon une deuxième variante du ruban (1022) objet de l'invention, les lamelles (421 , 422) sont assemblées face contre face en alternant la face d'assemblage à chaque extrémité de chaque lamelle. Comparativement à la variante de réalisation précédente (figure 10A), le recouvrement des lamelles à l'interface d'assemblage est réduit mais au moins supérieur à 0,5 mm. Cette variante de réalisation privilégie la souplesse du ruban (1022).
Figure 10C, selon une troisième variante de réalisation du ruban (1023) objet de l'invention, les lamelles (421 , 422) des deux couches sont assemblées non jointives mais de sorte que chaque lamelle soit liée à deux autres par au moins la moitié de sa surface faciale. Selon cet exemple l'interface d'assemblage est placé sur la même face d'une même lamelle à ses deux extrémités. Cette variante de réalisation offre un compromis entre la souplesse du ruban et ses propriétés mécaniques.
Le procédé d'assemblage des deux couches de lamelle (421 , 422) est choisi en fonction de l'application visée du renfort. Des procédés d'assemblage par collage, hydroliage ou compression, sont par exemple adaptés à la réalisation d'un tel assemblage sans que cette liste ne soit limitative.
Figure 1 1 , selon un deuxième mode de réalisation du ruban (1 120) objet de l'invention, les lamelles (421 , 422) constituant ledit ruban sont assemblées par leurs extrémités. Ce mode de réalisation permet l'obtention d'un ruban très souple et d'épaisseur réduite, ladite épaisseur étant sensiblement constante sur toute la longueur dudit ruban (1 120). Cet assemblage est réalisé préférentiellement par collage.
Figure 12, selon un autre exemple de réalisation du ruban (1220) objet de l'invention, les lamelles (421 , 422) sont assemblées par leurs extrémités selon une zone (1230) de compression, qui permet d'augmenter la densité de fibres dans ladite zone (1230) comprimée et d'obtenir un ruban d'épaisseur uniforme.
Quel que soit le mode de réalisation, le ruban résultant de l'assemblage des lamelles est apte à être bobiné.
Dans le cas de l'extraction de renfort sous la forme de fibres, celles-ci sont filées après ensimage au moyen de produits gras, afin de constituer une fibre de renfort continue.
Les fibres de renfort et les rubans sont alors être utilisables pour constituer des renforts, par exemple sous la forme de tissus, adaptés à la réalisation d'un matériau composite à matrice thermodurcissable ou thermoplastique. La souplesse des fibres est suffisante pour utiliser les technique de mise en oeuvre de ces matériaux, notamment par drapage automatique et stratification de plis pré-imprégnés, thermoformage ou injection ou infusion de résine dans des préformes dites sèches.

Claims

REVENDICATIONS
Ruban (1021 , 1022, 1023, 1120, 1220) de fibres ligneuses caractérisé en ce qu'il consiste en un assemblage, de lamelles (421 , 422) de fibres d'épaisseur calibrée comprise entre 0,1 mm et 1 mm, de largeur, également calibrée, comprise 2 mm et 10 mm, lesdites lamelles étant calibrées en longueur, densité et orientation, et sont extraites par un processus de coupe comprenant le déplacement d'une arête de coupe (41 1 , 71 1 ) parallèlement au sens de fibrage.
Procédé pour l'obtention d'une lamelle fibreuse (420) apte à entrer dans la constitution du ruban selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
a. débiter (120) les grumes ou des cannes (200) ligneuses en avivés (300) de longueur définie ;
b. séparer (130) la lamelle (420) d'une surface de l'avivé (300) par une coupe orthogonale d'engagement sensiblement égal à l'épaisseur de la lamelle et dont la vitesse de coupe (450) est parallèle au sens de fibrage de l'avivé (300).
Dispositif (600) pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend :
i. une lame de coupe (410, 710, 810) comprenant une arête tranchante (41 1 , 71 1 ) et des moyens pour maintenir ladite lame en position ;
ii. des moyens (620) pour déplacer ladite lame (410) de coupe dans un mouvement de translation (661 , 662) alternatif de direction perpendiculaire à ladite arête tranchante ;
iii. des moyens (641 , 642) pour maintenir l'avivé et s'opposer aux efforts engendré lors de la coupe ;
iv. des moyens (620, 631 , 632) pour déplacer, selon un mouvement dit d'engagement, la lame perpendiculairement à l'arête et perpendiculairement au mouvement de coupe.
4. Ruban (1021 , 1022, 1023, 1 120, 1220) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il est constitué de fibres de bambou.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend au cours de l'étape b) une étape consistant à trier les lamelles en fonction de leur profondeur (650) de coupe dans l'avivé.
6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la largeur des lamelles étant supérieure à 1 mm, qu'il comprend à l'issue des étapes a) et b) des étapes consistant à :
c. aligner les lamelles (421 , 422) selon leur sens de fibrage ;
d. assembler lesdites lamelles (421 , 422) de sorte à constituer un ruban (1021 , 1022, 1023, 1 120, 1220).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lamelles (421 ,
422) étant alignées au cours de l'étape c) selon deux couche superposées, le ruban (1021 , 1023) est obtenu à l'étape d) en liant par leurs faces les deux couches de lamelles (421 , 422) de sorte que, chaque lamelle d'une couche soit liée à deux lamelles, les interfaces de liaison d'une même lamelles avec les deux autres lamelles étant situées sur la même face à chaque extrémité de ladite lamelle.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lamelles (421 ,
422) sont assemblées en ruban (1022) de telle sorte qu'au sein dudit ruban chaque lamelle est assemblées à deux lamelles en superposition à chacune de ses extémités, les interfaces de liaison d'une même lamelle avec les deux autres lamelles étant situées sur des faces opposées à chaque extrémité de ladite lamelle. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lamelles (421 ,
422) sont alignées en juxtaposition au cours de l'étape c) et assemblées par leurs extrémités au cours de l'étape d) de sorte à obtenir le ruban (1120).
10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lamelles juxtaposées (421 , 422) sont assemblées par compression (1230) à leurs extrémités superposées de sorte que l'épaisseur du ruban (1220) est uniforme sur sa longueur.
Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend à la suite de l'étape d), une étape consistant à :
e. enrouler (160) en bobine le ruban (1021 , 1022, 1023, 1 120) obtenu à l'étape d).
Procédé selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce qu'il comprend à la suite de l'étape e) une étape consistant à :
f. tisser le ruban de sorte à obtenir un tissus de renfort.
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les lamelles ont une épaisseur et une largeur comprises entre 0,1 mm et 0,5 mm et qu'il comprend à la suite de l'étape b) une étape consistant à :
g. ensimer (151 ) les lamelles obtenues à l'étape b) ;
h. filer(170) les lamelles ensimées de sorte à obtenir une fibre continue.
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arête tranchante (41 1 ) de la lame comprend une pluralité (71 1 ) de segments de coupe parallèles.
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arête tranchante de la lame étant matérialisée par l'intersection d'une face de coupe (512) et d'une face en dépouille (51 1 ) de la lame, ladite face en dépouille (51 1 ) est parallèle à la direction de la vitesse de coupe (450) et de l'arête tranchante (41 1 ).
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend : v. des moyens pour mesurer la somme (650) des engagements depuis la première lamelle extraite de l'avivé ;
vi. des moyens pour collecter les lamelles produites et les trier en fonction de la somme des engagements correspondant à leur production.
PCT/EP2012/076980 2011-12-28 2012-12-27 Procede et dispositif pour la fabrication d'un ruban de fibres ligneuses, notament de bambou, et ruban de fibres ligneuses WO2013098346A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12816306.0A EP2797723A1 (fr) 2011-12-28 2012-12-27 Procede et dispositif pour la fabrication d'un ruban de fibres ligneuses, notament de bambou, et ruban de fibres ligneuses
BR112014016250-6A BR112014016250B1 (pt) 2011-12-28 2012-12-27 fita de fibras de bambu, método para a obtenção de uma lamela fibrosa e dispositivo para a implementação do referido método
CN201280065227.3A CN104114341B (zh) 2011-12-28 2012-12-27 制造木纤维、尤其是竹纤维的带的方法和装置以及木纤维的带
US14/370,023 US10195761B2 (en) 2011-12-28 2012-12-27 Method and device for manufacturing a reinforcement for composite material made from natural fibers and reinforcement obtained using such a method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1162507A FR2985212B1 (fr) 2011-12-28 2011-12-28 Procede et dispositif pour la fabrication d'un renfort pour materiau composite a base de fibres naturelles, notamment de bambou, et renfort obtenu par un tel procede
FR1162507 2011-12-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013098346A1 true WO2013098346A1 (fr) 2013-07-04

Family

ID=47563392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/076980 WO2013098346A1 (fr) 2011-12-28 2012-12-27 Procede et dispositif pour la fabrication d'un ruban de fibres ligneuses, notament de bambou, et ruban de fibres ligneuses

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10195761B2 (fr)
EP (1) EP2797723A1 (fr)
CN (1) CN104114341B (fr)
BR (1) BR112014016250B1 (fr)
FR (1) FR2985212B1 (fr)
WO (1) WO2013098346A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115107132A (zh) * 2022-07-04 2022-09-27 安徽源于自然木业有限公司 一种木地板生产用材料破片装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105442154B (zh) * 2015-12-15 2017-05-10 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种具有梯度结构的三维预制体织造方法
US10822724B2 (en) * 2016-11-28 2020-11-03 Jiyang College Of Zhejiang A&F University Manufacturing apparatus for delaminating bamboo into fiber and method thereof
CN112207921A (zh) * 2020-11-17 2021-01-12 常宁市常鑫竹筷厂 一种筷子加工用竹子均匀分片机
CN113146777A (zh) * 2021-04-26 2021-07-23 付碧英 一种竹制品编制用竹篾削边设备
CN114083629B (zh) * 2021-11-24 2022-08-09 国际竹藤中心 一种连续带状竹篾制备系统及制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE253376C (fr) *
US20070116940A1 (en) 2005-11-22 2007-05-24 Ou Nian-Hua Panel containing bamboo
US20070122616A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Lawson Eric N Panel containing bamboo and cedar
WO2008066386A1 (fr) 2006-12-01 2008-06-05 Moso International B.V. Procédé de fabrication de tapis en bambou, tapis en bambou et leur utilisation
US20090308528A1 (en) 2006-05-19 2009-12-17 Tom Sullivan Multilayered Bamboo Article
EP2199045A1 (fr) * 2007-09-07 2010-06-23 Shanghai Yunsheng Bamboo And Wood Product Co., Ltd Matériau en bambou à sections allongées sans raccord et son procédé

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN88212143U (zh) * 1988-02-08 1988-08-31 黄宏志 竹筚装饰板
NL9400961A (nl) * 1994-06-14 1996-01-02 Thermoform Bau Forschung Messamenstel en inrichting voor het schaven van houtwol.
GB2292336B (en) * 1994-08-18 1998-06-03 Qingdao Jinyuan Co High strength bamboo plywood and the process for manufacturing the same
NL1019971C2 (nl) * 2002-01-11 2003-07-15 Mvp Internat B V Werkwijze voor het vervaardigen van bamboefineer en bamboefineer te vervaardigen door toepassing van zo een werkwijze.
CN2526140Y (zh) * 2002-01-24 2002-12-18 湖南长宇环保设备有限公司 一种竹片切削机
CN1227102C (zh) * 2002-09-18 2005-11-16 李延军 一种刨切薄竹及其生产方法
CN101066603A (zh) * 2006-11-08 2007-11-07 国家林业局北京林业机械研究所 竹质定向结构板的制造方法
CN101524858B (zh) * 2008-12-24 2012-04-11 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种超厚竹木复合板材及其制造方法
CN201511424U (zh) * 2009-02-20 2010-06-23 宋树建 一种木塞加工设备
JP2013123904A (ja) * 2011-12-16 2013-06-24 Okura Ind Co Ltd パーティクルボード

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE253376C (fr) *
US20070116940A1 (en) 2005-11-22 2007-05-24 Ou Nian-Hua Panel containing bamboo
US20070122616A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Lawson Eric N Panel containing bamboo and cedar
US20090308528A1 (en) 2006-05-19 2009-12-17 Tom Sullivan Multilayered Bamboo Article
WO2008066386A1 (fr) 2006-12-01 2008-06-05 Moso International B.V. Procédé de fabrication de tapis en bambou, tapis en bambou et leur utilisation
EP2199045A1 (fr) * 2007-09-07 2010-06-23 Shanghai Yunsheng Bamboo And Wood Product Co., Ltd Matériau en bambou à sections allongées sans raccord et son procédé

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2797723A1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115107132A (zh) * 2022-07-04 2022-09-27 安徽源于自然木业有限公司 一种木地板生产用材料破片装置

Also Published As

Publication number Publication date
BR112014016250A2 (pt) 2017-06-13
CN104114341A (zh) 2014-10-22
FR2985212B1 (fr) 2019-06-14
BR112014016250B1 (pt) 2021-03-09
EP2797723A1 (fr) 2014-11-05
FR2985212A1 (fr) 2013-07-05
US10195761B2 (en) 2019-02-05
US20140370288A1 (en) 2014-12-18
CN104114341B (zh) 2017-04-19
BR112014016250A8 (pt) 2017-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013098346A1 (fr) Procede et dispositif pour la fabrication d'un ruban de fibres ligneuses, notament de bambou, et ruban de fibres ligneuses
EP2516138B1 (fr) Nouveaux materiaux intermediaires realises par entrecroisement avec entrelacement de fils voiles
EP2595795B1 (fr) Nouveau materiau intermediaire de renfort constitue d'un ensemble de fils voiles espaces, procede de fabrication a partir d'un tel materiau et pieces composites obtenues par un tel procede
EP2358516B1 (fr) Materiau intermediaire de largeur constante pour la realisation de pieces composites par procede direct et procédé correspondant
EP1407065B1 (fr) Procede et dispositif pour realiser une nappe fibreuse par etalement de cables
FR3056438B1 (fr) Procede de realisation de pieces en materiau composite par impregnation d'une preforme particuliere.
EP3426452B1 (fr) Procédé de réalisation de préformes avec application d'un liant sur fibre sèche, et machine correspondante
FR2975939A1 (fr) Ruban voile presentant une resistance au delaminage amelioree
WO2012098323A1 (fr) Structure fibreuse pour pièce en matériau composite de géométrie complexe
EP3678850B1 (fr) Procédé de réalisation d'une pièce en matériau composite par aiguilletage orienté d'une préforme
EP3606734B1 (fr) Procédé de réalisation de pièces en matériau composite a partir de préformes aiguilletées en présence d'agent lubrifiant
FR3040653A1 (fr) Outillage de support pour l'enroulement d'une texture fibreuse, procede de fabrication d'une texture fibreuse et procede de fabrication d'une preforme fibreuse de revolution
WO2018185383A1 (fr) Procédé de réalisation de pièces en matériau composite à partir de préformes aigilletées
WO2015170016A1 (fr) Procédé et machine pour la réalisation de préformes par application sans compactage de fibres orientées
EP2227384B1 (fr) Procede de fabrication d'une structure fibreuse alveolaire
FR3079444A1 (fr) Procede de realisation d'une piece en materiau composite par aiguilletage de sous-ensembles de plis
FR3097157A1 (fr) Module de dépose pour tête de dépose de tronçons de bande de fibres pour la réalisation de pièce en matériaux composites, tête de dépose, robot de dépose, et procédé de dépose.
EP2552629B1 (fr) Methode de fabrication d'un insert de forme allongee en materiau composite a matrice metallique
WO2020249897A1 (fr) Module de découpe pour tête de dépose de tronçons de bande de fibres pour la réalisation de pièce en matériaux composites, tête de dépose, robot de dépose et procédé de découpe et procédé de dépose
FR3056142A1 (fr) Systeme de decoupe de fibres de carbone pour procede smc
FR2889103A1 (fr) Procede et dispositif de depose simultanee d'une serie d'elements filaires avec variation controlee de la distance entre les fibres moyennes des elements filaires
FR3097156A1 (fr) Module d’alimentation pour tête de dépose de tronçons de bande de fibres pour la réalisation de pièce en matériaux composites, tête de dépose, robot de dépose et procédé d’alimentation et procédé de dépose.
EP3996901A1 (fr) Procede de renforcement d'un panneau et un procede de fabrication de panneau composite mettant en oeuvre un tel procede
WO2004046055A1 (fr) Installation et procede de coupe permettant de valoriser des dechets de fabrication de fils de verre

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12816306

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14370023

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012816306

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014016250

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014016250

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20140630