Bois

T est ici beaucoup d'elle, il est relativement pas cher (ou même gratuit), il est respectueux de l' environnement, il ressemble beaucoup, il fait chaud et confortable, il est super fort, il dure des centaines, voire des milliers d'années, et vous pouvez l' utiliser pour tout de construire des ponts pour fabriquer du papier ou chauffer votre maison. C'est du bois - et c'est peut-être le matériau le plus utile et le plus polyvalent de la planète, avec plusieurs milliers d'utilisations différentes. Alors, qu'est-ce qui rend le bois si bon? Regardons de plus près!

Photo: Le bois pousse vraiment ou plutôt dans les arbres. Qui aurait pensé que vous pourriez faire une belle table basse ou un bol de fruits à partir d'un vieux spécimen noueux comme celui-ci? La partie extérieure d'un tronc peut sembler morte, mais elle est très vivante: les troncs poussent vers l'extérieur (s'élargissent) ainsi que vers le haut (s'élèvent).

Qu'est-ce que le bois?

Vous entendez souvent des gens se plaindre d’argent et de toutes sortes d’autres choses qui «ne poussent pas sur des arbres»; la grande chose au sujet du bois est qu'il ne pousse sur les arbres ou, plus précisément, dans leurs troncs et les branches.

Structure de bois Un poteau de clôture avec les anneaux de croissance annuelle de l'arbre clairement visibles.

Photo: Ce poteau de clôture était autrefois un arbre - et vous pouvez toujours voir clairement les cernes de croissance annuelle si vous le regardez d'en haut.

Prenez un arbre et pelez la "peau" extérieure ou l' écorce . Vous trouverez deux types de bois. Au plus près du bord se trouve une couche humide, légère et vivante, appelée aubier, qui contient des tubes appelés xylems qui aident l’arbre à canaliser l’eau et les nutriments de ses racines à ses feuilles; à l'intérieur de l'aubier, il y a une partie de l'arbre, le bois de cœur , qui est morte, beaucoup plus sombre et plus dure, où les tubes de xylème se sont bloqués avec des résines ou des gommes et ont cessé de fonctionner. Sur le bord extérieur de l'aubier (et du tronc) se trouve une mince couche active appelée cambium, où l'arbre se développe un peu chaque année, formant ainsi ces fameux cernes annuels. cela nous dit quel âge a un arbre. Trancher horizontalement dans un arbre, en faisant courir la scie parallèlement au sol (perpendiculairement au tronc), et vous verrez les cernes annuels (un nouveau ajouté chaque année) constituant la coupe transversale. Coupez verticalement dans un tronc et vous verrez à l'intérieur des lignes parallèles au tronc formé par les tubes de xylème, formant la structure interne du bois appelée son grain . Vous verrez également de temps en temps des ovales enroués interrompant le grain appelé nœuds , qui sont les endroits où les branches ont émergé du tronc d’un arbre. Les nœuds peuvent rendre le bois attrayant, mais ils peuvent également affaiblir sa structure.

Feuillus et résineux

Le bois est divisé en deux types distincts de bois dur et de bois tendre, bien que les noms confus ne se réfèrent pas toujours à sa dureté réelle ou à sa douceur:

Les feuillus proviennent généralement d'arbres à feuilles larges (feuillus) (ceux qui laissent tomber leurs feuilles chaque automne, également appelés angiospermes parce que leurs graines sont enfermées dans des fruits ou des gousses). Exemples: frêne, hêtre, bouleau, acajou, érable, chêne, teck et noyer. Les résineux proviennent généralement de conifères (ceux qui ont des aiguilles et des cônes et les conservent toute l'année), également appelés gymnospermes, comme le cèdre, le cyprès, le sapin, le pin, l'épinette et le séquoia. Feuillus: Un chêne à feuilles caduques avec une photo en médaillon de feuilles.

Résineux: Un conifère, pin jamais, avec la photo en médaillon de pommes de pin et d'aiguilles.

Il est généralement vrai que les feuillus sont plus durs que les résineux, mais pas toujours. Le balsa est l'exemple le plus connu d'un bois dur réellement très mou. Les bois durs ont de beaux grains attrayants et sont utilisés pour la fabrication de beaux meubles et de boiseries décoratives, tandis que les résineux proviennent souvent d’arbres très hauts et droits, et conviennent mieux aux travaux de construction (sous forme de planches, de poteaux, etc.). ).

Composition chimique

Observez un bois fraîchement coupé au microscope et vous verrez qu'il est constitué de cellules, comme toute autre plante. Les cellules sont composées de trois substances appelées cellulose (environ 50%), la lignine (qui représente entre un cinquième et un quart des bois durs mais un quart et un tiers des bois résineux) et l’ hémicellulose (le reste). D'une manière générale, la cellulose est la masse fibreuse d'un arbre, tandis que la lignine est l' adhésif qui maintient les fibres ensemble.

À quoi ressemble le bois?

La structure interne d'un arbre donne au bois ce qu'il est: son apparence, son comportement et son utilité. Il existe en réalité des centaines d'essences différentes. Il n'est donc pas toujours utile de généraliser à propos du bois, car le bois de balsa est différent du chêne, qui n'est pas tout à fait le même que le noisetier, encore différent du noyer. Cela dit, différents types de bois ont plus en commun que, par exemple, les métaux , les céramiques et les plastiques .

Force

Physiquement, le bois est solide et rigide, mais comparé à un matériau tel que l' acier , il est également léger et flexible. Il a une autre propriété intéressante aussi. Les métaux, les plastiques et les céramiques ont généralement une structure interne assez uniforme, ce qui les rend isotropes: ils se comportent exactement de la même manière dans toutes les directions. Le bois est différent en raison de sa structure annulaire et granulaire. Vous pouvez généralement plier et casser une petite branche morte avec vos mains nues, mais vous constaterez qu'il est presque impossible d'étirer ou de comprimer la même branche si vous essayez de la tirer ou de la pousser dans la direction opposée. Il en va de même lorsque vous coupez du bois. Si vous avez déjà coupé du bois avec une hache, vous saurez qu'il se fend très facilement si vous coupez avec la lame le long du grain, mais il est beaucoup plus difficile de couper en sens inverse (dans le sens du grain). Nous disons que le bois est anisotrope , ce qui signifie qu'un morceau de bois a des propriétés différentes dans des directions différentes.

Poutres en bois supportant un bâtiment.

Le bois étant anisotrope, les poutres en bois naturel fonctionnent mieux comme poteaux verticaux (lorsqu'elles sont en compression) que les poutres horizontales (lorsqu'elles sont en tension). Ce n’est pas un problème ici, car ces poutres sont laminées et sont donc aussi solides dans toutes les directions. Les membres diagonaux ajoutent une force supplémentaire pour empêcher les poutres horizontales de se plier. Photo de Robb Williamson, avec l'aimable autorisation de US DOE / NREL (Département de l'énergie / Laboratoire national des énergies renouvelables). En savoir plus sur le fonctionnement des bâtiments .

Ce n’est pas seulement important pour ceux qui rognent dans les bois: c’est également important lorsque vous utilisez du bois dans la construction. Les bâtiments en bois traditionnels sont soutenus par d'énormes poteaux verticaux qui transmettent des forces dans le sol sur toute leur longueur, parallèlement au grain. C'est un bon moyen d'utiliser le bois car il présente généralement une résistance à la compression élevée (résistance à la compression) lorsque vous le chargez dans le même sens que le grain. Les poteaux en bois sont beaucoup plus faibles placés horizontalement; ils ont besoin de beaucoup de soutien pour les empêcher de se baisser. C'est parce qu'ils ont une résistance à la traction plus faible (résistance aux forces de flexion ou de traction sur le grain). Cependant, tous les bois ne sont pas identiques. Le chêne a une résistance à la traction bien supérieure à celle de nombreux autres bois, raison pour laquelle il était traditionnellement utilisé pour fabriquer les lourdes poutres horizontales dans les vieux bâtiments. D'autres facteurs, tels que le degré d'assaisonnement (sec) d'un morceau de bois et sa densité, ont également une incidence sur sa résistance.

Durabilité

Une des meilleures choses à propos du bois est sa durée. En parcourant l'actualité quotidienne, vous lirez souvent que des archéologues ont mis au jour les restes enterrés d'anciens objets en bois - un outil en bois , peut-être, ou une simple barque ou les vestiges d'un immense bâtiment - datant de centaines, voire de milliers d'années. vieux. Si un objet en bois est correctement préservé (autre chose dont nous discuterons plus tard), il survivra facilement à celui qui l’a fabriqué. Mais tout comme cette personne, un objet en bois était autrefois une chose vivante - et c'est un matériau naturel. Comme d’autres matériaux naturels, il est soumis aux forces naturelles de la décomposition par un processus appelé pourriture., dans lesquels des organismes tels que les champignons et les insectes tels que les termites et les coléoptères grignotent progressivement la cellulose et la lignine et réduisent le bois en poussière et en souvenirs.

Une main d'homme signale de graves dégâts de termites sur un plancher en bois.

Bois et eau

Le bois a beaucoup d'autres caractéristiques intéressantes. C'est hygroscopique , ce qui signifie que, comme une éponge, elle absorbe de l' eauet gonfle dans des conditions humides, laissant échapper l'eau lorsque l'air sèche et que la température augmente. Si, comme le mien, votre maison a des fenêtres en bois, vous remarquerez probablement qu’elles s’ouvrent beaucoup plus facilement en été qu'en hiver, lorsque l’extérieur humide les fait gonfler dans les cadres (ce qui n’est pas nécessairement une si mauvaise chose, car cela aide. garder le froid). Pourquoi le bois absorbe-t-il l'eau? N'oubliez pas que le tronc d'un arbre est conçu pour transporter de l'eau des racines aux feuilles: c'est en gros une autoroute de l'eau. Un morceau de bois «vert» fraîchement coupé contient généralement une énorme quantité d’eau cachée, ce qui le rend très difficile à brûler comme bois de chauffage sans beaucoup de tabac à fumer et de cracher. Certains types de bois peuvent absorber plusieurs fois leur propre poids en eau,

Bois et énergie

Quelles sont les autres propriétés du bois? C'est un isolant thermique relativement bon (ce qui est pratique dans la construction de bâtiments), mais le bois sec brûle assez facilement et produit une grande quantité de chaleur s'il est chauffé au-delà de sa température d'inflammation (le point où il s'enflamme d’environ 200–400 ° C, 400–750 ° F). Bien que le bois puisse absorber très efficacement les sons (une autre propriété utile dans les bâtiments, où les gens attachent de la valeur à l'isolation phonique , ils peuvent également être conçus pour transmettre et amplifier les sons - c'est ainsi que fonctionnent les instruments de musique. Le bois est généralement peu conducteur en électricité, mais il est intéressant de noter qu'il est piézoélectrique (Une charge électrique s'accumulera sur le bois si vous le pressez correctement).

Écologique

Le bois a été l’un des premiers matériaux naturels que les gens ont appris à utiliser et sa popularité n’a jamais perdu de sa popularité. De nos jours, il est particulièrement prisé pour être un produit naturel et écologique . La foresterie est un exemple rare de quelque chose qui a le potentiel d'être complètement durable : en théorie, si vous plantez un nouvel arbre pour chaque vieil arbre que vous abattez, vous pouvez continuer à utiliser le bois à tout jamais, sans endommager la planète. En pratique, il faut remplacer ce qui est similaire et la foresterie n’est pas automatiquement durable, quels que soient les fabricants de papieraime nous à croire. Un nouvel arbre a beaucoup moins de valeur écologique qu'un arbre mature vieux de plusieurs centaines d'années; planter un millier de jeunes arbres peut donc ne pas remplacer l'abattage d'une poignée d'arbres anciens. L’exploitation forestière peut être très dommageable pour l’environnement, qu’il s’agisse de couper à blanc une forêt pluviale tropicale ou d’abattre de manière sélective des arbres matures dans des forêts anciennes tempérées. Certains procédés et produits chimiques utilisés dans la foresterie et le travail du bois sont également néfastes pour l'environnement ; Le chlore, utilisé pour blanchir les fibres de bois dans la fabrication du papier, peut causer la pollution de l' eau dans les rivières , par exemple. Mais du côté positif, la croissance des arbres élimine le dioxyde de carbone de l'atmosphère et en planter davantage est un moyen de réduire les effets du changement climatique.. Les arbres constituent également des habitats importants pour de nombreuses autres espèces et contribuent à accroître la biodiversité (le large éventail d’organismes vivants sur la Terre). Pratiquée de la bonne façon, la foresterie est un bon exemple de la façon dont les gens peuvent vivre en parfaite harmonie avec la planète.

Utilisant du bois

Comment le bois va-t-il de l'arbre au toit de votre maison, de votre bibliothèque ou de la chaise sur laquelle vous êtes assis? Il s’agit d’un voyage plus long et plus complexe que vous ne le croyez, qui implique récolte, assaisonnement, conservation et autres traitements, et coupe. Voici un petit guide.

Récolte

Un transporteur de grumes jaune tire les grumes à travers une forêt.

Cultiver des plantes pour se nourrir s'appelle l'agriculture; faire pousser des arbres à des fins humaines est la sylviculture - et les deux choses ont beaucoup en commun. Le bois est une culture qui doit être récoltée comme n'importe quelle autre, mais la différence réside dans le temps de croissance des arbres, souvent plusieurs années, voire plusieurs décennies. La récolte du bois dépend du fait que les arbres poussent dans des plantations (où il y a des centaines ou des milliers d'espèces identiques, généralement du même âge) ou dans des forêts matures (où se mélangent différentes espèces et des arbres d'âges très différents).

Les arbres plantés peuvent être cultivés selon un plan précis et coupés à blanc (toute la forêt est abattue) lorsqu'ils atteignent la maturité. Une telle approche drastique est logique si les arbres sont une espèce à croissance rapide plantée spécifiquement pour être utilisée comme carburant de biomasse , par exemple. Des arbres individuels peuvent également être abattus sélectivement dans des forêts mixtes et entraînés soit par une machine ou par un animal, soit même (si cela est sensé du point de vue économique et environnemental) hissés vers le haut par hélicoptère., ce qui évite d’endommager d’autres arbres à proximité. Parfois, les arbres ont leur écorce et leurs petites branches enlevées dans la forêt avant d’être transportés vers un parc à bois pour un traitement ultérieur, bien qu’ils puissent également être enlevés intacts, le traitement complet étant effectué hors site. Tout dépend de la valeur de l'arbre, des conditions de croissance, de la distance du parc à bois et de la facilité de transport de l'arbre. Le sablage est une autre forme intéressante de foresterie , qui consiste à enlever les branches longues, minces et à faible croissance des arbres tels que le noisetier et le saule, de manière prudente et respectueuse, sans nuire à long terme.

Culture énergétique hybride de peuplier.

assaisonnement

Un arbre fraîchement coupé est un peu comme une éponge pré-trempée dans l’eau, il doit donc être complètement séché ou assaisonné avant de pouvoir être utilisé. Le bois sec est moins susceptible de pourrir et de pourrir, il est plus facile à traiter avec des conservateurs et de la peinture, et il est beaucoup plus léger et facile à transporter (généralement, la moitié du poids d'un arbre fraîchement abattu peut provenir de l'eau emprisonnée à l'intérieur). Le bois sec est également beaucoup plus résistant et plus facile à construire (il ne rétrécira pas autant) et si un arbre est destiné à être brûlé comme bois de chauffage (ou comme plante énergétique), il brûlera plus facilement et dégagera plus de chaleur s'il est correctement nettoyé. séché en premier. Le bois est généralement séché à l'air libre (ce qui prend entre quelques mois et un an) ou, si la rapidité est importante, dans de vastes fours chauffés appelés fours (qui réduisent le temps de séchage à quelques jours ou semaines). Le bois séché n'est pas encore complètement sec: sa teneur en humidité varie généralement entre 5 et 20%, selon la méthode de séchage et la durée.

Conservation et autre traitement

En théorie, le bois pourrait durer éternellement s'il n'était pas attaqué par des insectes et des bactéries; les conservateurs peuvent considérablement prolonger sa vie en prévenant la pourriture. Différents agents de conservation fonctionnent de différentes manières. La peinture , par exemple, fonctionne comme une peau extérieure qui empêche les champignons et les insectes de pénétrer dans le bois et de le ronger, mais la lumière du soleil et la pluie la font craquer et s'écailler, laissant le bois ouvert pour attaquer dessous. La créosote (un autre agent de conservation du bois populaire) est un liquide brun, huileux et odorant, généralement fabriqué à partir de goudron de houille. Contrairement à la peinture, il s'agit d'un fongicide, d'un insecticide, d'un acaricide et d'un sporicide: en d'autres termes, il empêche les champignons, les insectes, les acariens et les spores de manger ou de pousser dans le bois.

Une clôture avant et après traitement avec un conservateur.

Différents types de traitement aident à protéger et à préserver le bois de différentes manières. Ironiquement, le bois peut être utilisé pour construire une belle maison qui durera plusieurs décennies ou qui brûlera en quelques minutes. Le bois est si abondant et brûle si bien qu'il est depuis longtemps l'un des combustibles préférés du monde. C'est pourquoi le traitement anti-incendie des produits de construction en bois est si important. En règle générale, le bois est traité avec des produits chimiques ignifuges qui affectent la façon dont il brûle s’il prend feu, ce qui réduit les gaz volatils dégagés de sorte qu’il brûle plus lentement et plus difficilement.

Coupe

Il y a une grande différence entre un arbre et une table, même si les deux sont fabriqués à partir du même bois. Cette différence provient principalement de la qualité de la coupe et du travail du bois. L'importance de la coupe d'un arbre dépend du produit fabriqué. Quelque chose comme un poteau de service public ou un poteau de clôture n’est guère plus qu’un arbre dépouillé de ses branches et lourdement traité avec des agents de conservation; c'est un exemple de ce qu'on appelle le bois rond . Les arbres ont besoin d'un peu plus de travail dans la scierie pour les transformer en bois d'œuvre , en bois d' œuvre ou en sciages(les trois noms sont souvent utilisés de manière interchangeable, bien qu'ils puissent être utilisés avec des significations plus spécifiques). Des morceaux de bois plats peuvent être fabriqués à partir d’arbres en coupant des bûches dans deux directions différentes. Si vous coupez des planches avec la scie alignée parallèlement à la longueur du tronc, vous obtenez du bois de plainsawn (parfois appelé flatsawn) (avec des ovales ou des courbes sur la plus grande surface plane du bois); si vous avez abattu un arbre, coupez le tronc en quartiers, puis coupez chaque quartier en planches parallèles pour obtenir du bois en quart de bois (le grain coule le long de la plus grande surface plane en rayures largement parallèles).

Le bois de Plainsawn a des ovales ou des courbes sur sa surface. Le bois de Quartersawn a des lignes parallèles sur sa surface. Photo: Gauche / en haut: le bois de Plainsawn est parallèle au tronc, laissant apparaître les cernes annuels en courbes ou en ovales. En bas à droite / en bas: le bois Quartersawn est d'abord coupé en quartiers puis scié, laissant apparaître un motif de lignes à peu près parallèles.

Vous voyez à quel point ces motifs sont attrayants? Il n’est donc pas surprenant que le bois destiné à la fabrication de meubles et à d’autres usages décoratifs doit être coupé de manière beaucoup plus réfléchie et soignée en ce qui concerne sa figure . C'est la façon dont un arbre est coupé pour montrer les motifs de croissance qu'il contient de la manière la plus attrayante dans le dernier morceau de bois. La figure peut également dépendre de la partie de l'arbre utilisée. Le bois coupé près de la souche d'un arbre aura parfois une apparence plus attrayante que le bois coupé d'en haut.

Autres produits du bois

Panneau de particules montrant les différents morceaux de bois dans lesquels il est fabriqué.

Le bois rond et les sciages sont ce que vous pourriez appeler des produits en bois naturel, car ils impliquent d'utiliser des morceaux d'arbres coupés plus ou moins bruts. Il existe de nombreuses autres manières d’utiliser des arbres qui nécessitent une plus grande quantité de traitement. Certains bois sont très rares et coûteux, tandis que d'autres sont bon marché et abondants. Une technique courante consiste donc à appliquer une couche externe de bois coûteux et attrayant sur un noyau de matériau moins cher. Le placage est une mince couche décorative appliquée sur du bois moins cher fabriqué en tournant une bûche contre une lame, un peu comme si on épluchait une pomme. L'utilisation de placage signifie que vous pouvez obtenir une finition attrayante en bois à un coût beaucoup plus bas qu'en utilisant un morceau de bois coûteux. Contre-plaquéest fabriqué en prenant des couches de bois (ou des plis) et en les collant ensemble avec un revêtement extérieur de placage. En règle générale, chaque couche est placée à 90 degrés par rapport à celle du dessous, de sorte que les grains alternent. Cela signifie qu'un morceau de contreplaqué est généralement beaucoup plus résistant qu'un morceau de bois naturel à partir duquel il est fabriqué. Le bois stratifié est un type de contreplaqué plus faible dans lequel le grain de chaque couche coule dans la même direction. Les panneaux de particules (souvent appelés panneaux de particules ) sont fabriqués en extrayant les copeaux, les flocons et la sciure de bois d'un moulin et en les forçant sous haute pression, avec de la colle, dans un moule afin de les coller ensemble pour former des planches et des panneaux. Les meubles à faible coût et à monter soi-même sont souvent fabriqués de cette façon. Panneau de fibresest similaire, mais fabriqué avec des fibres de pâte de bois au lieu de copeaux de bois et de sciure de bois. Les panneaux durs sont une mince feuille de bois faite de fibres de bois de la même manière.

Tous les produits du bois ne sont pas immédiatement reconnaissables en tant que tels. Une grande partie du papier et du carton que les gens utilisent est obtenue en transformant la cellulose d’arbres en une pâte fibreuse, par exemple. La lignine (l'autre substance chimique principale du bois) a également de nombreuses utilisations, notamment la fabrication de plastiques (comme le celluloïd utilisé dans les pellicules photographiques anciennes ), les peintures , l'essence de térébenthine et les produits à base de levure.