Questions aux experts
Matière et matériaux
Le bois peut-il couler ?
Un élève m'a dit qu'en voyage, on lui avait parlé de "bois qui coule". Qu'en est-il ? quel est ce bois qui ne flotterait pas ?
Il existe plusieurs variétés de bois, souvent appelés "bois de fer", dont la densité est voisine ou même supérieure à 1. Ces bois tropicaux originaires d'Afrique, d'Amérique du sud ou d'Asie sont classés comme "très lourds et très durs".
Le plus souvent la densité est le résultat de la texture du bois lui-même. Le bois est un matériau composite, où une fibre (la cellusose qui est un polymère) assure les propriétés mécaniques et un liant (la lignine qui est aussi un polymère) tient le tout en place et transmet les contraintes.
Un polymère est une macromolécule, constituée d'enchaînements d'unités identiques, appelées monomères. Un polymère peut contenir de cent à plusieurs milliers d'unités monomères. Nous rencontrons dans la vie courante trois grands types de polymères :
- les biopolymères : polysaccharides (sucres), lignines, protéines et acides nucléiques, les deux premiers étant présents dans le bois ;
- les polymères naturels modifiés chimiquement pour leur importance économique, comme les fibres d'acétate de cellulose ;
- les polymères synthétiques comme le polyéthylène, le chlorure de polyvinyle, le polystyrène, le nylon...
La cellulose est le polymère le plus abondant de la biomasse, suivie par la lignine qui représente 20 % de cette biomasse. Les bois contiennent 60 à 70 % de celluloses. L'industrie de conversion du bois en pâte à papier ou en produits cellulosiques élimine la lignine comme sous-produit indésirable ce qui génère de grandes quantités de déchets polluants et consomme de 50 à 150 tonnes d'eau par tonne de papier, d'où une recherche très active pour la mise au point de micro-organismes qui "digèreront" plus proprement ce polymère très réfractaire à la dégradation chimique classique.
La grande densité des "bois de fer" résulte d'une extrême réticulation des fibres : plutôt que de rester linéaires, elles s'organisent en réseau tridimentionnel en créant des "ponts" entre-elles. De tels ponts donnent un arrangement plus compact des chaînes.
Quelques bois très durs sont des bois dits "siliceux" car des dépôts de silice se forment au sein des fibres et sont très redoutés des professionnels car ils exigent des outils spéciaux. La densité des bois est donnée pour un pourcentage d'humidité de référence : 12 % (ce dernier est déterminé par pesée d'un échantillon et nouvelle pesée après séchage total).
Quelques exemples :
- L'Azobé (Cameroun), densité = 0,95 - 1,10, fort retrait au séchage puis très stable et très résistant. Utilisation dans les pilotis, écluses, appontements, chemin de roulement du métro sur pneus, bordures des trottoirs de la partie piétonne de la ville de Genève ...
- Les Ebènes (Afrique, Madagascar, Indes), densité = 0,95 - 1,25. Utilisation : marqueterie, tabletterie, manches de couteaux, lutherie ...
- Palissandre (Amérique tropicale, sud-est asiatique, Madagascar), densité = 0,85 - 1,1. Utilisation : placage en ébénisterie.
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Un objet flotte si sa densité est plus faible que celle de l'eau et coule dans le cas contraire. La densité est le rapport entre la masse volumique d'un corps et la masse volumique de l'eau. La densité de l'eau est donc égale à 1.
Il existe deux essences de bois dont la densité est plus grande que 1, et donc qui coulent :
- l'ébène, qui a une densité comprise entre 1,11 et 1,33 ;
- le gaïac, qui a une densité comprise entre 1,17 et 1,33.