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RÉSUMÉ
Cet article traite du chauffage de produits isolants ou faiblement conducteurs grâce aux ondes électromagnétiques haute fréquence et micro-onde. Il présente quelques applications de chacun de ces types de chauffage, des applications traditionnelles, récentes et innovantes. Pour chacune de ces applications, les spécificités du chauffage diélectriques sont mises en avant.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Georges ROUSSY : Directeur de Recherche, Université Henri-Poincaré, Nancy
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Jean-François ROCHAS : Directeur général de la société Sairem
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Claude OBERLIN : Ancien Ingénieur Senior de la Division de la Recherche d’EDF
INTRODUCTION
Le chauffage de produits isolants ou très mauvais conducteurs d’électricité grâce aux ondes électromagnétiques haute fréquence et micro-onde (cf. articles et ) est mis à profit dans de nombreuses applications industrielles.
Vouloir citer toutes les applications du chauffage haute fréquence ou micro-onde dans les procédés industriels mis en service ou en développement est une gageure. Nous avons donc préféré présenter quelques applications conventionnelles ou récentes pour lesquelles la spécificité des propriétés du chauffage diélectrique est mise en avant. Le développement du chauffage HF ou MO, en raison de son coût d’investissement élevé, ne pourra se faire que si l’accent est mis sur une approche transdisciplinaire et multisectorielle, c’est-à-dire que chaque projet industriel est traité dans le cadre du génie des procédés industriels ; cela permet d’optimiser le coût d’investissement des installations.
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2. Applications en haute fréquence
2.1 Applications traditionnelles
2.1.1 Formage et collage de bois
Dans l’industrie du bois, le chauffage diélectrique est largement répandu pour deux grandes applications :
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la fabrication en grande série de produits en bois (ameublement, fenêtres, ossatures en lamellé-collé) par assemblage de composants élémentaires ;
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la production de panneaux de bois, de particules ou de fibres.
Dans les deux cas, l’objectif est d’obtenir un durcissement accéléré, souvent instantané, de la colle par polymérisation ; l’opération s’accompagne d’une élimination d’eau dans le cas des colles vinyliques ou phénoliques.
Les colles doivent être adaptées à ce type de chauffage modéré : on utilise généralement des colles du type urée-formol ou vinylique contenant de l’eau qui s’échauffe rapidement et sélectivement par rapport au bois.
Les électrodes doivent être convenablement disposées pour faciliter le chauffage de la colle. Il faut adopter, chaque fois que c’est possible, un montage tel que la puissance soit essentiellement dissipée dans la colle (montage de type champ électrique parallèle au joint de colle). Le formage du contreplaqué ou la fabrication de lame de plancher impose toutefois d’utiliser un montage série (figure 1).
Lorsque les éléments de bois et les joints de colle doivent être placés en série avec les armatures, on adopte souvent un montage série-parallèle des électrodes pour réduire la puissance de chauffage et assurer un meilleur isolement électrique.
Le chauffage se fait sous pression, les électrodes constituant souvent les plateaux de la presse : la pression exercée est de l’ordre de 3 kg/cm2 pour les résineux et 10 à 15 kg/cm2 pour les feuillus.
Pour un générateur HF de 4 kW et une surface de joint à coller de 0,1 m2, les temps approximatifs de collage s’échelonnent de 1 à 2 min, 1 min pour le bois résineux sur bois résineux et 2 min pour le bois dur sur bois dur. Ces temps de collage sont très inférieurs à ceux obtenus avec d’autres...
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NORMES
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Appareils industriels, scientifiques et médicaux (ISM) à fréquence radioélectrique – Caractéristiques de perturbations radioélectriques – Limites et méthodes de mesure - NF EN 55011 - Décembre 1999
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Von HIPPEL (A.) - Dielectric and Waves - . Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, 1995 (originally published by Wiley, New York, 1954).
-
(2) - Von HIPPEL (A.) - Dielectric Materials and Applications - . Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, 1995 (originally published by Technology Press of MIT, Cambridge, 1954).
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(3) - THUERY (J.) - Les micro-ondes et leurs effets sur la matière. Applications industrielles, agro-alimentaires et médicales - . Techniques et Documentation, Paris (1983).
-
(4) - METAXAS (A.C.), MEREDITH (R.J.) - Industrial Microwave Heating - . Peter Peregrinus LTD (1988).
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(5) - ROUSSY (G.), PEARCE (J.) - Foundations and Industrial Applications of Microwaves and Radio Frequency Fields - . Physical and Chemical Processes, John Wiley (1995).
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(6) - ORFEUIL (M.) - Électrothermie Industrielle - ....
ANNEXES
1 Principaux centres de compétence
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Centres techniques et assimilés
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Laboratoires de recherche
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