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Plateau technique Xylomat : Produits composites à base de bois et matériaux biosourcés
BoisFibre

Anna Dupleix, thèse soutenue le 13-12-2013

Faisabilité du déroulage du bois assisté par infrarouge

Thèse de doctorat en Génie mécanique - procédés de fabrication sous la direction de Jean-Christophe Batsale et de Mark Hughes

Soutenue le 13-12-2013 à Paris, ENSAM en cotutelle avec l’Aalto University, dans le cadre de Ecole doctorale Sciences des métiers de l’ingénieur (Paris), en partenariat avec Laboratoire bourguignon des matériaux et procédés (Cluny, Saône-et-Loire) (laboratoire).

Le déroulage permet de transformer un billon en un ruban continu de bois vert (de 0.6 à plus de 3 mm d’épaisseur) appelé “placage”. La production de placages joue un rôle important dans l’industrie du bois car les placages servent de base d’un grand nombre de produits industriels (ex : Parallel Strand Lumbers (PSL), Laminated Veneer Lumber (LVL), contreplaqués, emballages légers, etc.) parmi les plus utilisés dans l’industrie du bois. Pour certaines essences, ce procédé exige un pré-traitement, appelé « l’étuvage » qui consiste à chauffer au préalable le bois vert (saturé en eau) par immersion dans l’eau ou dans la vapeur d’eau chaude afin de lui conférer une déformabilité remarquable tout en diminuant les efforts de coupe. Cette pratique présente cependant de nombreux inconvénients industriels et environnementaux (fentes à cœur, faible rendement, dépense énergétique importante, pollution des eaux, fentes à cœur, traitement immobilisant des stocks de bois importants pour des longues périodes,…).

L’objectif de cette étude est de développer une innovation majeure pour les industries du déroulage et du tranchage, visant à remplacer les pratiques d’étuvage par une technologie de chauffe embarquée sur les machines de production. La technologie de chauffe par rayonnement infrarouge a été retenue pour sa facilité de mise en place sur la machine (panneaux rayonnants peu encombrants) et sa rapidité à atteindre des températures source élevées pouvant ainsi suivre les cadences de déroulage rapides exigées par les industriels (de 1 à 5 m.s-1). Cette nouvelle technologie utilisant les infrarouges pour chauffer le bois vert avant le déroulage serait une innovation majeure pour les industries impliquées dans la fabrication du contreplaqué, LVL, etc. Pour ce faire, l’étude a été conduite en trois temps :

- Elaboration d’un modèle numérique permettant la simulation de la chauffe de bois ronds déroulé avec différents paramètres du bois (humidité, propriétés thermiques)

- Caractérisations thermique et optique du bois vert (en termes de profondeur de pénétration et de capacité d’absorption des rayonnements infrarouge) pour alimenter le modèle

- Validation du modèle par des essais de déroulage avec chauffe embarquée

L’apport majeur de cette étude est d’avoir démontré que la pénétration des rayonnements infrarouge dans le bois se limite à quelques dizaines de micromètres. La propagation de la chaleur jusqu’au plan de coupe situé à quelques millimètres sous la surface s’effectue donc par conduction, mode de transfert de chaleur lent dans le cas du bois aux propriétés isolantes remarquables. La chauffe embarquée semble donc inadaptée face aux cadences de déroulage imposées par les industriels. L’utilisation d’une telle technologie dans le cas du tranchage reste à étudier et en particulier l’impact de l’absence d’étuvage par immersion sur la qualité des placages (couleur, état de surface).

Publications :

Jean-Christophe Batsale, Louis Etienne Denaud, Anna Dupleix, Mark Hughes, Andrzej Kusiak (2014) Experimental validation of green wood peeling assisted by IR heating – some considerations of the analytical system design. Holzforschung, De Gruyter, 2014, 68 (8), pp.957-964



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