Du docteur du bois : formation sur le bois et l'humidité

Par le Dr Eugène Wengert – Matériel protégé par le droit d’auteur.
Utilisé avec la permission de Wagner Meters

Le bois et les produits du bois, même s’ils ont été séchés au four, gagnent ou perdent toujours de l’humidité dans le but d’atteindre un équilibre hydrique avec leur environnement.

En d’autres termes, le bois gagne de l’humidité dans les endroits plus humides et perd de l’humidité dans les endroits plus secs. Ce gain et cette perte d’humidité peuvent devenir critiques lorsqu’on sait que le bois gonfle lorsqu’il gagne de l’humidité et rétrécit lorsqu’il en perd.

De plus, le bois s'usine et se colle mal si le taux d'humidité est trop élevé ou trop faible.

Par le Dr Eugène Wengert – Matériel protégé par le droit d’auteur.
Utilisé avec la permission de Wagner Meters

La teneur en humidité d'un morceau de bois et son équilibre avec son environnement sont déterminés par l'humidité relative de l'air qui entoure le morceau de bois. Cela est vrai que le bois soit du bois d'œuvre et que le processus de fabrication soit un composant brut en transit ou en stockage ou qu'il soit fini avec des revêtements, tels que du vernis, et mis en service.

La température n'a pas d'effet notable sur la teneur en humidité et ne provoque donc pas de rétrécissement ou de gonflement notable du bois. Cette insensibilité à la température est l'un des avantages du bois par rapport à d'autres matériaux de construction tels que l'aluminium ou le plastique.

Avant de poursuivre, examinons la relation critique entre l'humidité relative et la teneur en eau. Pour une humidité relative moyenne donnée dans l'air, il existe une teneur en eau moyenne à laquelle le bois s'équilibrerait.

Par exemple, si l'humidité relative de l'air est de 30 %, le bois stocké dans ces conditions atteindra éventuellement une teneur en humidité de 6 %. Il faudra peut-être des heures, des jours, des semaines, voire des mois pour atteindre cette valeur d'équilibre finale.

Le temps dépend de nombreux facteurs, notamment la taille du morceau de bois (plus il sera épais, plus le temps sera long), l'orientation du grain (le grain sera plus court), la température de l'air ambiant (plus il sera chaud, plus le temps sera court) et le revêtement appliqué, le cas échéant, le bois enduit prendra plus de temps.

L'humidité de l'air est appelée teneur en humidité d'équilibre ou EMC.

Pour notre exemple de 30% d'humidité relative, l'air est à 6% CEM.

Il existe 4 valeurs clés d'humidité relative et de CEM correspondantes qu'un fabricant ou un utilisateur de bois doit très bien connaître et, en fait, qu'il serait judicieux de mémoriser.

Les deux premières valeurs, 6 % à 9 % EMC, correspondent respectivement à une humidité relative de 30 % à 50 %. Elles sont très importantes, car elles correspondent aux valeurs intérieures typiques des bureaux et des maisons chauffés et climatisés dans la majeure partie de l'Amérique du Nord. Ces valeurs s'appliquent au bois d'œuvre, vert ou séché au four, ainsi qu'aux pièces brutes, aux composants manufacturés, aux armoires, aux meubles et aux boiseries.

Dans les climats froids, les conditions intérieures peuvent être encore plus sèches que 6 % d'EMC. Dans les installations de fabrication équipées de systèmes d'évacuation des poussières et où l'air est chauffé pour plus de confort, les conditions internes sont également souvent plus sèches que 6 % d'EMC, à moins que l'air ne soit humidifié. D'un autre côté, pendant les mois d'été humides, en particulier sans climatisation, les conditions dans les maisons, les bureaux et les installations de fabrication peuvent parfois dépasser 9 % d'EMC.

Pour les expositions extérieures protégées de la pluie dans la plupart des États-Unis, y compris les entrepôts, les hangars non chauffés et même les maisons non chauffées en construction, l'air contient en moyenne 12 % d'EMC, soit 65 % d'humidité relative.

Pour les zones côtières, Miami, la Nouvelle-Orléans, Seattle et les climats insulaires, la Jamaïque et le Japon, la CEM est plus élevée. Les emplacements intérieurs peuvent atteindre 12 % de CEM et les emplacements extérieurs jusqu'à 16 % de CEM.

Le taux d'humidité du bois non traité changera plus rapidement que celui du bois traité. Cependant, notez que le traitement ne fait que ralentir le changement du taux d'humidité. Souvent, les produits en bois traités changent leur taux d'humidité assez lentement, ce qui signifie que les brefs extrêmes de conditions très sèches ou très humides ne seront pas aussi prononcés que dans un produit non traité.

Autre concept de base : le séchage au four ne permet pas d'obtenir un produit en bois dont l'humidité ne changera pas. Tout bois change sa teneur en humidité lorsque l'humidité change. Le séchage au four n'est qu'une technique rapide et de qualité pour ramener la teneur en humidité du bois à une valeur souhaitée. Si le bois séché au four est correctement séché, mais que les pièces et composants fabriqués à partir de ce bois ne sont pas correctement manipulés et peuvent reprendre de l'humidité, on peut alors s'attendre à un rétrécissement ultérieur dans un environnement de fabrication sec, ou dans la maison ou le bureau sec d'un client.

Nous aborderons dans un instant la mesure de la CEM et de la teneur en humidité. Mais avant cela, examinons certaines des raisons qui nous poussent à nous inquiéter particulièrement de la teneur en humidité.

Par le Dr Eugène Wengert – Matériel protégé par le droit d’auteur.
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La teneur en humidité d'un morceau de bois et son équilibre avec son environnement sont déterminés par l'humidité relative de l'air qui entoure le morceau de bois. Cela est vrai que le bois soit du bois d'œuvre et que le processus de fabrication soit un composant brut en transit ou en stockage ou qu'il soit fini avec des revêtements, tels que du vernis, et mis en service.

La température n'a pas d'effet notable sur la teneur en humidité et ne provoque donc pas de rétrécissement ou de gonflement notable du bois. Cette insensibilité à la température est l'un des avantages du bois par rapport à d'autres matériaux de construction tels que l'aluminium ou le plastique.

Avant de poursuivre, examinons la relation critique entre l'humidité relative et la teneur en eau. Pour une humidité relative moyenne donnée dans l'air, il existe une teneur en eau moyenne à laquelle le bois s'équilibrerait.

Par exemple, si l'humidité relative de l'air est de 30 %, le bois stocké dans ces conditions atteindra éventuellement une teneur en humidité de 6 %. Il faudra peut-être des heures, des jours, des semaines, voire des mois pour atteindre cette valeur d'équilibre finale.

Le temps dépend de nombreux facteurs, notamment la taille du morceau de bois (plus il sera épais, plus le temps sera long), l'orientation du grain (le grain sera plus court), la température de l'air ambiant (plus il sera chaud, plus le temps sera court) et le revêtement appliqué, le cas échéant, le bois enduit prendra plus de temps.

L'humidité de l'air est appelée teneur en humidité d'équilibre ou EMC.

Pour notre exemple de 30% d'humidité relative, l'air est à 6% CEM.

Il existe 4 valeurs clés d'humidité relative et de CEM correspondantes qu'un fabricant ou un utilisateur de bois doit très bien connaître et, en fait, qu'il serait judicieux de mémoriser.

Les deux premières valeurs, 6 % à 9 % EMC, correspondent respectivement à une humidité relative de 30 % à 50 %. Elles sont très importantes, car elles correspondent aux valeurs intérieures typiques des bureaux et des maisons chauffés et climatisés dans la majeure partie de l'Amérique du Nord. Ces valeurs s'appliquent au bois d'œuvre, vert ou séché au four, ainsi qu'aux pièces brutes, aux composants manufacturés, aux armoires, aux meubles et aux boiseries.

Dans les climats froids, les conditions intérieures peuvent être encore plus sèches que 6 % d'EMC. Dans les installations de fabrication équipées de systèmes d'évacuation des poussières et où l'air est chauffé pour plus de confort, les conditions internes sont également souvent plus sèches que 6 % d'EMC, à moins que l'air ne soit humidifié. D'un autre côté, pendant les mois d'été humides, en particulier sans climatisation, les conditions dans les maisons, les bureaux et les installations de fabrication peuvent parfois dépasser 9 % d'EMC.

Pour les expositions extérieures protégées de la pluie dans la plupart des États-Unis, y compris les entrepôts, les hangars non chauffés et même les maisons non chauffées en construction, l'air contient en moyenne 12 % d'EMC, soit 65 % d'humidité relative.

Pour les zones côtières, Miami, la Nouvelle-Orléans, Seattle et les climats insulaires, la Jamaïque et le Japon, la CEM est plus élevée. Les emplacements intérieurs peuvent atteindre 12 % de CEM et les emplacements extérieurs jusqu'à 16 % de CEM.

Le taux d'humidité du bois non traité changera plus rapidement que celui du bois traité. Cependant, notez que le traitement ne fait que ralentir le changement du taux d'humidité. Souvent, les produits en bois traités changent leur taux d'humidité assez lentement, ce qui signifie que les brefs extrêmes de conditions très sèches ou très humides ne seront pas aussi prononcés que dans un produit non traité.

Autre concept de base : le séchage au four ne permet pas d'obtenir un produit en bois dont l'humidité ne changera pas. Tout bois change sa teneur en humidité lorsque l'humidité change. Le séchage au four n'est qu'une technique rapide et de qualité pour ramener la teneur en humidité du bois à une valeur souhaitée. Si le bois séché au four est correctement séché, mais que les pièces et composants fabriqués à partir de ce bois ne sont pas correctement manipulés et peuvent reprendre de l'humidité, on peut alors s'attendre à un rétrécissement ultérieur dans un environnement de fabrication sec, ou dans la maison ou le bureau sec d'un client.

Nous aborderons dans un instant la mesure de la CEM et de la teneur en humidité. Mais avant cela, examinons certaines des raisons qui nous poussent à nous inquiéter particulièrement de la teneur en humidité.

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Comme nous l'avons déjà mentionné, mais c'est tellement important qu'il mérite d'être répété, la plupart des bureaux et des maisons en Amérique du Nord ont une CEM intérieure moyenne de 6 à 9 %, une humidité relative de 30 à 50 % HR. Parfois, la maison ou le bureau peut être plus sec, comme au milieu de l'hiver dans le nord des États-Unis ou pendant l'été dans le sud-ouest sec des États-Unis. D'un autre côté, parfois, la maison ou le bureau le long des zones côtières du sud ou de l'ouest peut être plus humide.

La teneur en humidité appropriée du bois entrant dans une usine de fabrication, des produits en bois pendant la fabrication et du produit pendant le stockage et l'installation dépend de l'EMC ultime d'utilisation du produit. En effet, un bois même un peu trop humide provoque un rétrécissement, et les problèmes de rétrécissement sont généralement plus graves que les problèmes de gonflement, et parce qu'une maison ou un bureau typique est rarement beaucoup plus sec que 6 à 7 % d'EMC et 28 à 38 % d'humidité relative.

La teneur en humidité moyenne généralement souhaitée pour le bois d'œuvre, les pièces et les composants destinés aux produits d'intérieur est de 6 à 7 %. Des indicateurs d'humidité relative électroniques sont disponibles pour moins de 30 $ dans les magasins de fournitures électroniques. Il est donc facile et relativement peu coûteux de déterminer l'humidité précise et la CEM associée dans tout endroit où des produits en bois sont fabriqués, stockés, installés ou utilisés.

Bien que la teneur en humidité d'une pièce de bois moyenne soit de 6 à 7 % dans la plupart des endroits intérieurs, le bois est un matériau variable et aucune pièce n'est identique. Par conséquent, il y aura toujours une petite variation de la teneur en humidité inférieure à 1 % dans les pièces individuelles exposées au même CEM.

En règle générale, la différence idéale entre la teneur en humidité du bois et l'EMC de l'air est de 2 %. Cependant, il faut savoir que la variabilité acceptable dépend du produit fabriqué et de sa sensibilité aux variations de la teneur en humidité.

Pour obtenir une meilleure uniformité de la teneur en humidité, il faut plus d'efforts lors du séchage au four et un meilleur stockage du bois sec lors de la manutention, ce qui augmente le prix du bois et des composants. Cependant, la réduction du risque de rejets vaudra largement le coût et le soin supplémentaires.

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La clé d'un contrôle efficace de la teneur en humidité commence par le fonctionnement du séchoir. Une fois le bois séché au séchoir, il doit être stocké à la bonne EMC pour éviter les changements indésirables et la teneur en humidité. La plupart des opérations de séchage commerciales sèchent jusqu'à la bonne teneur en humidité et stockent le bois à la bonne EMC ou humidité relative.

La deuxième étape du contrôle de la teneur en humidité, encore plus critique que la première, se déroule à l'usine de fabrication. Le bois séché au four, utilisé pour les pièces de fabrication et les composants en bois manufacturés, doit être stocké à l'EMC approprié à son arrivée pour éviter tout changement indésirable de la teneur en humidité. Les composants étant beaucoup plus petits que le bois, ils ont une plus grande surface par volume et un grain plus exposé que le bois.

Par conséquent, les composants changeront leur teneur en humidité beaucoup plus rapidement que le bois si l'EMC de l'air n'est pas égale à la teneur en humidité du composant. Les pièces et les composants ont également beaucoup plus de valeur que le bois brut, de sorte que le stockage approprié des pièces et des composants est économiquement plus critique que le stockage du bois.

Un élément essentiel pour contrôler la teneur en humidité des composants en bois est le contrôle de la compatibilité électromagnétique dans l'usine de fabrication. La compatibilité électromagnétique dans l'usine doit être très proche de celle du domicile ou du bureau du client. Cela peut impliquer l'ajout d'humidité à l'air dans l'usine de fabrication. Mais même le contrôle de l'humidité dans l'usine ne corrigera pas les problèmes d'humidité si les composants ou les pièces ne sont pas stockés correctement lors de leur réception.

Un autre problème critique concerne le stockage des produits finis au domicile ou au bureau du client. Les produits ne doivent jamais être stockés à l'extérieur ou dans un bâtiment ou un hangar non chauffé. La CEM est beaucoup trop élevée. Il est également possible que dans un bâtiment en construction, la CEM soit temporairement beaucoup plus élevée que lorsque le bâtiment est occupé. Si tel est le cas, les produits en bois stockés reprendront d'abord de l'humidité, puis perdront rapidement de l'humidité une fois le bâtiment occupé, développant des déformations, des fissures et d'autres défauts d'humidité.

Il est facile de maintenir une valeur CEM cible dans une pièce. Le moyen le plus simple de réduire la CEM et l'humidité relative de l'air, c'est-à-dire de « sécher l'air », consiste à chauffer la pièce. En règle générale, une pièce chauffée à environ 25 degrés Fahrenheit au-dessus de la température minimale du matin développera une CEM de 7 %, ce qui est considéré comme une bonne valeur CEM cible.

L'EMC dans une petite zone de stockage de bois peut également être contrôlée en fermant la zone de stockage et en contrôlant l'humidité relative avec une petite unité de déshumidification de taille domestique. Cela ne fonctionnera que lorsque le bois aura déjà atteint le taux d'humidité correct. L'unité n'a pas assez de puissance pour sécher davantage le bois.

De même, il ne doit pas y avoir de fuites d'air extérieur importantes dans la pièce. Cette zone de stockage contrôlée par DH peut également être utilisée dans un environnement humide pour stocker des produits en cours de fabrication ou des produits finis afin d'éviter une reprise d'humidité indésirable. Bien qu'un tel stockage nécessite un peu d'effort, le retour sur investissement est un produit de meilleure qualité sans réclamations des clients.

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La teneur en humidité des composants en bois doit être surveillée pour s'assurer qu'aucun gain ou perte d'humidité inutile ne se produit. Une fois que la teneur en humidité change de manière significative, il faudra beaucoup de temps pour que le bois retrouve son humidité correcte. En fait, c'est une perte de temps et d'argent considérable que de traiter du bois dont la teneur en humidité est incorrecte.

Une manipulation appropriée tout au long du processus de fabrication permettra d'éviter que cela ne se produise. Les composants, pièces ou même produits finis en bois trop secs, dont la teneur en humidité est inférieure à 5 %, sont difficiles à restaurer à leur qualité antérieure.

La meilleure procédure consiste à placer le bois dans une pièce dont la température est d'environ 1 % supérieure à la CEM prévue. La pièce doit également être équipée de plusieurs ventilateurs pour brasser l'air et le faire circuler sur les surfaces en bois, puis attendre le temps nécessaire pour que la teneur en humidité s'ajuste, soit plusieurs semaines ou plus.

Les pièces ou composants en bois trop humides peuvent souvent être séchés à nouveau avec succès. Cependant, il est difficile de sécher à nouveau avec succès un produit fini. Si la teneur en humidité élevée est due à de mauvaises conditions de stockage, le bois peut généralement être placé dans une pièce chaude dont l'EMC est de 1 ou 2 points de pourcentage plus sec que la teneur en humidité requise. Un peu de chaleur accélère le processus de séchage. Le bois doit rester dans cette pièce jusqu'à ce que le cœur ait atteint la teneur en humidité correcte et pas seulement pendant le temps nécessaire aux couches extérieures pour atteindre la teneur en humidité correcte.

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Nous avons discuté de la teneur en humidité du bois, mais n’avons pas encore indiqué la définition de la teneur en humidité.

La définition stricte de la teneur en humidité du bois est le poids de l'eau dans un morceau de bois par rapport au poids de ce morceau séché au four. La teneur en humidité est toujours exprimée en pourcentage (%), nous multiplions donc la réponse par 100.

Nous mesurons la quantité d'eau en pesant le morceau de bois, puis en le séchant au four à 215 degrés Fahrenheit pendant 12 à 36 heures, jusqu'à ce que le bois soit sec. Ensuite, nous pesons à nouveau le morceau après le séchage au four.

La différence entre les deux poids correspond à la quantité d'eau présente dans le bois avant séchage. Le poids final correspond au poids séché au four.