LE SÉCHAGE DU BOIS
I - SÉCHAGE EMPIRIQUE - IDÉES ANCIENNES SUR LA PRATIQUE DU SÉCHAGE DES BOIS.
I
- SÉCHAGE EMPIRIQUE
On a longtemps adopté une formule qui a le mérite de la simplicité, à savoir qu'un bois feuillu sèche d'un centimètre par an. Les bois blancs et résineux tendres sèchent plus vite, disait on. On comptait donc un an par centimètre d'épaisseur pour les bois durs et six mois pour les bois tendres. Cette règle était appliquée à peu près généralement tout à fait au début du siècle. Il y avait donc toujours, en stock des bois en cours de séchage depuis fort longtemps. La guerre de 1914 1918 absorba évidemment les stocks et les conditions qui suivirent, durant plusieurs années, ainsi que l'appauvrissement résultant de la destruction d'importantes régions boisées dans le nord et l'est de la France, posèrent un problème vers 1920 à 1925. On ne trouvait plus de bois suffisamment sec. On tricha sur les délais et,d'autre part,on pensa au séchage artificiel, mais en le considérant comme un pis aller, le bois séché artificiellement étant tenu: pour très inférieur au bois séché à l'air libre. Il faut bien dire d'ailleurs que certains résultats, décevants, autorisaient cette critique. Mais, dans l'impossibilité où l'on était d'alimenter le marché en bois séchés en chantier, il fallut bien se résoudre à utiliser les bois séchés en séchoirs artificiels. Certains, convaincus qu'il fallait en même temps sécher et vieillir les bois, imaginèrent des procédés de "fumage" ou d'ozonisation, qui se proposaient d'obtenir en quelques semaines; des"vieillissements" analogues au vieillissement naturel qui se produit pendant le séchage à l'air libre. En fait, chaque fois qu'il le pouvait, l'utilisateur menuisier ou ébéniste, affirmait sa préférence pour les bois séchés à l'air libre. Nous nous proposons dans cette première leçon sur les séchage du bois d'exposer ce qu'était ce séchage à l'air libre, puis d'étudier le phénomène du séchage en lui même, avec méthode, d'en déduire les règles du séchage rationnel du matériau et de montrer ensuite comment ces règles peuvent trouver leur application dans les chantiers ou dans les séchoirs. A - LE PROBLÈME DE SÉCHAGE NATUREL CONSIDÉRÉ AVANT LES RECHERCHES SUR LE SÉCHAGE ARTIFICIEL. Le principe du séchage à l'air libre était le
suivant : les bois mouillés pour sécher et éviter
"l'échauffement" doivent être en contact avec
l'air sur une surface maximum de toutes leurs faces. Tout d'abord on choisira la partie la plus élevée du terrain pour y établir les piles. A cet endroit choisi on disposera sur le sol de distance en distance, des pièces de bois appelées également chantiers. Elles ont la longueur des bois qui reposent dessus et leur but est d'isoler du sol humide le premier rang des sciages qui formeront la pile. Sur ces chantiers, on pose, transversalement, un premier rang de bois, séparés par un espace égal environ aux 2/3 de la largeur de chacun. Puis, sur ces bois, évidemment tous de même épaisseur, en travers on dispose des lattes suivant un écartement de 0,80 à 1 mètre, sur lesquelles le deuxième rang de bois sera pesé, dans le même sens par conséquent que la première assise. On continue ainsi l'édification de la pile. Le fil à plomb permet d'aligner parfaitement à la verticale les lattes de séparation. Lorsque la pile a atteint 6 ou 7 mètres de hauteur, on couvre le sommet par des planches formant une toiture débordante, afin de protéger le sommet de la pile contre la pluie. Cette toiture est faite en général avec des planches de rebut. Elle est légèrement inclinée. Telle est la pile sur lattes qui convient à des bois imparfaitement secs. On peut faire aussi des piles sans lattes ou piles bois sur bois. Le premier rang de bois étant établi comme il a été indiqué précédemment on pose directement le deuxième rang dessus, en disposant les bois dans une direction perpendiculaire. Il faudra déplacer les bois de temps en temps pour ne pas laisser toujours en contact les mêmes portions de surface, ce qui entraînerait l'échauffement. Les piles bois sur bois sont évidemment carrées et, pour les établir, il faut avoir des bois de même longueur en quantités suffisantes. Ces deux systèmes d'empilage conviennent très bien au bois à arêtes vives destinés aux travaux de menuiserie ou de construction non apparente. Mais pour les essences employées comme bois apparents, il est utile que les pièces composant l'ensemble d'un meuble présentent la même coloration et le même veinage. Pour cela on conserve les épaisseurs débitées dans une grume dans l'ordre même où elles ont été débitées. On reconstitue le tronc, par l'empilage, en séparant les différents plateaux par des lattes, suffisamment rapprochées pour pallier toute déformation éventuelle ce système d'empilage est désigné sous le nom d'empilage en plots. L'empilage dit à la Honfleur convient aux madriers de
sapin déjà ressuyés. C'est un empilage bois sur bois
mais dans le même sens et non pas par couches croisées comme
il a été dit plus haut. Les bois laissent entre eux des
espaces qui correspondent au plein du rang supérieur. |
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L'empilage dit en échaudés est un système provisoire pratiqué immédiatement après le sciage des bois blancs et destiné à sécher suffisamment leurs surfaces pour pouvoir employer ensuite l'empilage bois sur bois sans crainte d'altération des surfaces. Cet empilage est fait pendant 9 à 10 semaines à la belle saison. Enfin, lorsque les bois, à peu près secs, sont prêts à l'emploi dans les ateliers, ils sont rentrés soit dans des greniers soit dans des chantiers ou sous des hangars plus proches de l'atelier. Ils sont alors appuyés verticalement contre les murs ou contre des traverses disposées pour les soutenir, dans le sens naturel des fibres, c'est à dire en s'appuyant au sol par la partie qui touchait à la souche.
B - PRINCIPES OBSERVES DANS LES PREMIÈRE RÉALISATIONS DE SÉCHAGE ARTIFICIEL
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Pour vraiment bien étudier la question
il faut partir de tous les éléments qui entrent en jeu dans
le séchage.
Peur que la pièce de bois A sèche vraiment jusqu'au centre il faut que l'eau qu'elle contient puisse : 1°) cheminer depuis A jusqu'aux faces B, C, D, E, et nous
concevons fort bien que ce cheminement est lié à une certaine
structure du matériau. |
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II - ÉLÉMENTS ENTRANT EN JEU DANS LE SÉCHAGE DES BOIS
A l'intérieur d'un bois comme le hêtre nous trouvons des couches annuelles de structure beaucoup plus uniforme. Enfin les bois résineux ne comportant pas de vaisseaux présentent des couches annuelles marquées dans lesquelles le bois d'été est nettement plus compact et plus dense.
Un rapport existe entre la largeur des accroissements annuels et le séchage Chez les résineux, les couches annuelles larges, contiennent une forte proportion de bois de printemps. L'arbre à couches larges (par exemple un pin de plaine) est tendre, peu dense son bois sera plus délicat à sécher et demandera moins de temps. Un pin sylvestre de Norvège, au contraire, à couches minces est plus dense, plus nerveux et demande un temps de séchage plus long. Un chêne à couches annuelles larges, au contraire d'un résineux contient une forte proportion de bois d'été. C'est un bois lourd, dur, qui sera sujet aux gerçures en cours de séchage et demandera un assez long temps de séchage. Inversement un chêne à accroissements minces, est un chêne tendre et relativement léger, peu nerveux, peu sujet à déformation en cours de séchage. La densité, qui est fonction de la structure notamment du rapport entre bois d'été et bois de printemps nous fournit une première indication sur la facilité ou la difficulté du séchage. Dans le séchage à l'air libre le facteur température de l'air est essentiellement variable et tout à fait indépendant de notre volonté. Dans le séchage artificiel nous avons la possibilité d'utiliser de l'air chaud.
Le problème de la mesure de la température de l'air est facile à résoudre: On utilise toutes sortes de thermomètres
Tels sont les thermomètres à tension de vapeur. Les thermomètres à alcool, ordinaires, ne peuvent donner des indications valables que jusqu'à 65° environ. Les thermomètres à mercure peuvent donne des indications jusqu'à 200°. Les thermomètres à tension de vapeur peuvent donner des indications jusqu'à 400°, mais:en fait, même dans les séchoirs les plus poussés on ne dépasse pas 150°. Les thermomètres à résistance électrique, comme les thermomètres à tension de vapeur peuvent être enregistreurs . On préfère les appareils enregistreurs qui signalent par une courbe toutes les variations de la température. Mais les thermomètres enregistreurs peuvent se dérégler. Il faut donc prévoir des vérifications périodiques.
Pénétrons dans un local non chauffé, fermé depuis un certain temps et dont les murs sont couverts de buée. Nous disons : cet appartement est humide. Sans ouvrir fenêtres ou portes, chauffons cet appartement pendant 24 heures. La condensation a disparu sur les murs. Nous avons la sensation de respirer un air sec. Nous disons : l'humidité a disparu. Or, l'appartement étant resté fermé, il y a exactement dans son atmosphère la même quantité d'eau, mais ayant élevé la température nous avons reculé le point de saturation de la vapeur. (Nous disons que la vapeur est à son point de saturation quand elle est susceptible de se déposer sous forme de rosée à la surface des objets. Si l'on a bien compris ce qui précède, on acceptera facilement l'énoncé de faits qui étonnent toujours profane :
C'est le rapport entre la quantité de vapeur d'eau contenue dans un mètre cube d'air à la quantité de vapeur d'eau qui saturerait ce même mètre cube, à la même température. Au lieu de faire le rapport entre les poids, on peut
faire le rapport entre la tension de la vapeur d'eau et la tension de
la vapeur d'eau à la même température si l'air était
saturé.
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On mesure l'état hygrométrique au moyen d'appareils appelés hygromètres. Il existe des hygromètres à cheveu : Un cheveu se rétrécit et s'allonge suivant son humidité. Ses variations se transmettent à un cadran sur lequel on lit directement le taux d'humidité de l'air. Mais les hygromètres à cheveux valables en plein air se dérèglent aux températures élevées des séchoirs. On utilisé alors des psychromètres. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Un psychromètre est un
ensemble de 2 thermomètres identiques dont le réservoir de
l'un est enveloppé d'une mousseline maintenue constamment humide. Sous l'action de l'air plus eu moins sec l'eau qui imprègne la mousseline s'évapore. En s'évaporant elle absorbe de la chaleur empruntée au réservoir du thermomètre. La température s'abaisse. Dans un air absolument sec les 2 thermomètres marqueront une différence maximum si l'air extérieur est saturé il n'y a pas évaporation et les 2 thermomètres marquent la même température : un pschromètre, pour fonctionner normalement doit être placé dans un courant d'air de vitesse assez élevée (environ 2 mètres par seconde). |
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Il doit aussi être alimenté
avec de l'eau très propre (eau distillée par exemple).La mousseline
doit être changée fréquemment.
Des barèmes donnent la valeur de l'état hygrométrique d'après la température fournie par le thermomètre sec et la différence avec celle donnée par le thermomètre humide A titre d'exemple nous extrayons du tableau dressé dans le
cahier du C.T.B. ( Centre Technique du Bois) consacré au séchage
les quelques lignes relatives aux températures allant de 52°
à 60°;
Cela signifie que si le thermomètre enregistreur marque 58° et qu'il y a 9° de différence entre les 2 thermomètres du psychromètre, le taux d'humidité dans le séchoir est 62%.
Avec cette méthode de calcul nous trouvons 90 à 100% pour du chêne ou du hêtre à l'abattage, 180% ou même 200% pour du peuplier. Or, ces bois seront pour certains usages ramenés à 8 à 10 % d'humidité.
L'éprouvette est pesés aussitôt découpe sur une balance sensible au demi gramme. Cette pesée détermine M h (masse humide). On met ensuite l'éprouvette dans une étuve. II existe de petites étuves électriques. On maintient une température: de 100 105° jusqu'à ce que le poids de l'éprouvette ne diminue plus. Cela demande quelques heures.
III - HUMIDITÉ LIMITE DES BOIS Nous terminerons cette étude des éléments entrant en jeu dans le séchage en précisant la notion d'équilibre hygroscopique du bois avec l'air (extérieur ou du séchoir).
B - MÉCANISME DU SÉCHAGE NATUREL
Dans le cas du séchage naturel ces caractéristiques sont extrêmement variables d'une saison à l'autre, et même d'une journée à l'autre. La température moyenne de Janvier en France est de 2 à 3 ° C. et la température moyenne du mois d'Août s'établit à 20 -22° C. Pour les mêmes époques le taux d'humidité passe de 80 90 % à 50 50 %. Les variations journalières sont peu accentuées durant la saison d'hiver et beaucoup plus importantes l'été. On passe facilement au mois de juin de 30° à 15 ° la nuit et de 50% à 90% d'état hygrométrique. Dans ces conditions le bois reprend pratiquement la nuit l'humidité perdue dans la journée. Mais, évidemment, dans l'ensemble le bois séchera beaucoup plus en été à cause des 2 facteurs : température plus élevée et taux d'humidité de l'air plus faible Nous sommes sans action possible sur ces données. Tout ce que nous pouvons faire est de régler la circulation de cet air plus ou moins chaud et humide par l'épaisseur des baguettes. Une condition essentielle d'un bon séchage , en effet, est la bonne circulation de l'air autour et à l'intérieur de la pile. L'air en contact avec une pièce de bois humide se sature. L'évaporation de l'eau continue dans le bois produit un abaissement de température et donc une saturation plus facile. Si cet air saturé n'est pas éliminé et remplacé par un air plus sec, l'évaporation s'arrête. Le renouvellement de l'air dans le séchage naturel se produit d'abord grâce au vent. On peut utiliser la direction des vents dominants dans une région déterminée. Il s'établit aussi une circulation d'air dans la pile. Au contact du bois humide et sous l'action de l'évaporation l'air se refroidit densité augmente. Il se crée une circulation verticale de haut en bas, d'autant plus facile si l'on a ménagé des cheminées à l'intérieur de la pile. L'air froid doit pouvoir être chassé sous la pile (c'est pourquoi il importe quelle soit surélevée.) par les courants d'air naturels. C - INCIDENTS POSSIBLES ALTÉRATIONS
Ces défauts sont : les gauchissements les fentes et gerces
de surface les fentes en bout les échauffures et pourritures.
A - ANALOGIES ET DIFFÉRENCES AVEC LE SÉCHAGE NATUREL L'opposition des deux termes "naturel" et "artificiel" a fait naître dans l'esprit l'idée de deux phénomènes absolument dissemblables. Cela a suffi pour que des oppositions irraisonnées se fassent jour. En fait les principes du séchage sont les mêmes dans tous les cas. Mais ils sont plus ou moins faciles à appliquer et, surtout, les résultats sont plus ou moins limités. Nous avons vu que le séchage à l'air
peut fournir en un an des bois durs secs à 15 à 20 %.
Le séchage artificiel (au prix d'une certaine dépense
d'énergie et de main d'oeuvre) peut nous donner en un mois
environ des bois de même nature secs à 8 ou 10 %.
On a découvert au début du XXème
siècle la raison de ces insuccès et mis au point à
partir de 1930 une méthode rationnelle.
L'erreur initiale était d'employer de l'air chaud et sec. L'air chaud favorise la circulation d'eau de l'intérieur vers la surface du bois, mais aussi s'il est sec l'évaporation superficielle. Si nous employons au contraire de l'air chaud et humide nous aurons toujours une circulation convenable à l'intérieur de la pièce de bois, vers la surface, mais nous diminuerons l'évaporation superficielle qui se trouvera ainsi mise en accord avec cette circulation interne. On peut dire que si l'on arrive à trouver l'accord entre la température de l'air et le taux d'humidité, on peut réaliser un séchage rapide et parfait. Donc malgré l'apparence paradoxale de cette conclusion, il faut sécher les bois à l'air chaud et humide.
et je ne descendrai jamais au dessous de 70 % de taux hygrométrique.
Tous les gros déboires proviennent de l'inobservation
de cette condition essentielle. Beaucoup de séchoirs, mal
utilisés, présentent un état hygrométrique
beaucoup trop faible. Il faut se rendre compte de la difficulté
de conserver un état hygrométrique élevé
aux fortes températures, en même temps que fonctionnera
une ventilation puissante. Et il suffit de peu de temps pour détériorer
le bois. Il faut donc absolument des appareils de contrôle en
bon état permettant de surveiller d'une façon très
précise le maintien indispensable du taux d'humidité.
Il ne faut pas non plus vouloir sécher trop vite. Le séchage artificiel est certes très rapide, par comparaison. Mais il ne faut pas diminuer inconsidérément les temps de séchage qui s'établissent, pour les bois d'épaisseurs courantes, de quelques jours à 1 mois. Rappelons ici, que, le plus souvent nous cherchons à obtenir des bois secs à 8 ou 10 %.
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Figure 2 Disposition des planches témoins sur la longueur de la pile du côté de la sortie de l'air.
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Figure 4. -Schéma d'un séchoir
à ventilation artificielle
1 Entrée d'air frais |
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F - QUEL SÉCHOIR FAUT IL CHOISIR Séchoirs à cases et séchoirs tunnels correspondent
à des besoins nettement différents pour l'utilisateur.
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