L'orgue de barbarie de Bernard et Philippe

L'orgue de barbarie de Bernard et Philippe

Le choix d'une essence de bois pour l'orgue de barbarie

 

brabu-scierie.jpg

 

Choisir son bois pour construire un orgue de barbarie est plus une histoire de goût et de disponibilité qu'une nécessité imposée par la technique et même par une certaine tradition.

La  question est récurrente sur les forums et les réponses sont généralement constantes et conformes à cet article (ou réciproquement cet article est conforme aux réponses sur les forums).

En effet même si certains constructeurs professionnels affirment qu'ils sont capables de reconnaître la nature du bois à l'écoute de leurs flûtes, dans l'ensemble, les scientifiques qui ont étudié l'influence des natures de bois dans le rendu sonore, affirment eux, que c'est bien plus l'aspect de l’état de surface et du fini (ponçage, polissage, vernissage, utilisation de fond dur, etc..) qui sont à l'origine des différences audibles ou détectables entre deux flûtes bien plus que la densité ou le module élastique donc que la nature du bois!

 

L'utilisation de bois rares ou précieux ne trouve une  justification que dans l'intention d'impressionner ou pour des raisons purement esthétiques, en gros pour faire plus précieux ou plus joli. Cependant tout constructeur amateur peut discuter à longueur de temps sur son choix personnel d'un bois particulier ou plus noble pour réaliser son orgue avec des arguments plus ou moins justifiés techniquement.

 

Même si l'essence une fois choisie est déterminante pour les qualités du bois, il faut aussi avoir en mémoire que la qualité finale d'un bois dépend aussi de la nature du sol, de l'exposition de l'arbre, des conditions climatiques pendant sa pousse, des incidents (attaque d'insectes, tempêtes, blessures diverses,etc..), des conditions d'abatage, de tri, de débitage et de séchage pour pouvoir déterminer au final sa qualité réelle qui peut aussi considérablement varier pour toutes ces raisons à l'intérieur d'une même essence.

 

Généralement les deux premiers critères de choix d'un bois seront son prix et sa disponibilité.

 

Pour exemples:

prix modérés: peuplier, épicéa, sapin, pin, hemlock

prix moyens: aulne, châtaignier,chêne, hêtre, mélèze, amarante, kempas, merbau

prix élevés: acajou, érable, frêne, merisier, noyer, orme, sipo

 

disponibilité importante: chêne, épicéa, hêtre, peuplier, pin, sapin

disponibilité régulière: châtaignier, frêne, kempas, mélèze, merbau, merisier, hemlock

disponibilité limitée: acajou, amarante, aulne, érable

 

Conclusion immédiate les moins chers et plus disponibles peuplier, épicéa, pin, sapin. Mais chacun en voulant donner plus de valeur au résultat final, son orgue de barbarie, cherchera une essence plus noble en lui trouvant d'autres avantages!

 

Maintenant étudions aussi les autres critères objectifs que l'on peut prendre en considération (donc en dehors de l'aspect esthétique toujours subjectif).

Par nature le bois "travaille" en fonction du temps humide ou sec et aussi en fonction de la température. Ce phénomène est bien connu pour ses conséquences le bois gonfle ou rétrécit mais peu de personnes savent effectivement calculer et prévoir l’importance de ces variations.

 

De plus ces variations de dimensions ne sont pas les mêmes dans les trois dimensions

Le retrait et le gonflement sont directement proportionnels à la diminution ou à l'augmentation du taux d'humidité du bois. L'amplitude des variations dimensionnelles observées dépend :

  • de la direction par rapport au fil du bois (axiale, radiale ou tangentielle),
  • de l'essence,
  • du nombre de points d'humidité perdus ou repris ente 0 et 30 % d'humidité relative du bois par rapport au bois saturé d'eau.

Chaque essence est caractérisée par les coefficients de rétractabilité qui expriment les variations dimensionnelles d'une pièce de bois pour une variation d'humidité de 1 %, selon chacune des trois directions :

  • le retrait axial, ou dans le sens des fibres souvent négligé car généralement très faible ,
  • le retrait radial (dont la direction passe par le centre =débit sur quartier),
  • le retrait tangentiel (débit sur dosse) toujours supérieur au retrait radial.

C'est le retrait  tangentiel qui est le plus important, il est environ 1,5 à 2 fois plus élevé que le retrait radial. Cependant, pour quelques essences, les retraits radial et tangentiel sont presque identiques : ces essences sont moins sensibles aux fentes de séchage.

Les retraits tangentiel, radial et axial

 

 

Pour résumer on retiendra que:

L'humidité d'équilibre du bois dépend uniquement de l'ambiance, c'est à dire de la température et de l'humidité relative de l'air dans lequel il se trouve et non pas de l'essence du bois.

L'importance des variations dimensionnelles dépend elle de l'essence du bois en fonction des variations de température et d'humidité ambiante.

Seule l'eau d'imprégnation (comprise dans la structure du bois) influence le retrait c'est pourquoi le retrait n'intervient qu'entre 0 et 30%au delà des 30% il s'agit de l'eau libre contenue dans les vides des cellules.

 

un bois saturé à 100% d'eau est un bois qui contient (au moment de l'abattage et en poids) autant d'eau que de bois. Certain bois peuvent contenir plus d'eau que de bois. un exemple le peuplier qui peut atteindre 200%.

 

 

Pour éviter des déformations on a intérêt à utiliser un bois préalablement séché à un taux proche de l'humidité d'équilibre de son utilisation finale (différente selon la localisation par exemple intérieure ou extérieure zone tropicale ou tempérée...).

 

 

exemple pour une utilisation dans son habitation qui est généralement à 20°c et 70% d'hygrométrie de l'air en raison des activités quotidiennes (respiration, cuisine, utilisation de salle de bain) le bois doit être sec à 14% d'humidité d'après le tableau ci-dessus. Mais nos domiciles subissent aussi des variations saisonnières été/hivers et hydrométriques sec/pluvieux.

Personnellement je le place dans ma cave à vin pour sa plus grande stabilité à 12° et 65% d'hygrométrie en visant 12% à 13% d'humidité pour le bois.

Sachant qu'un bois est considéré comme sec commercialement si il est déjà à 20% il reste donc à le sécher encore avant utilisation. Mais dés que l'on va le mettre en œuvre à des températures et des taux d'humidité différents le bois va "travailler" pour atteindre plus ou moins rapidement un nouvel équilibre.

 

Le désastre le plus courant oublier son orgue dans la voiture au soleil l'air y monte à 80°C et le taux d'humidité de l'air ambiant peut descendre en été sec à 20% le taux hydrométrique relatif du bois est alors sous les 3% et le bois va sécher, voire fendre irrémédiablement. La perte d'étanchéité qui l'accompagne  met l'orgue dans l'impossibilité de jouer et implique une réparation dans des endroits généralement difficiles d'accès.

 

A l'inverse en hiver sous la pluie l'hygrométrie de l'air peut être à son maximum et proche des 100% et le taux hydrométrique du bois va lui atteindre alors les 30% (mais au bout d'un temps variable). Dans ces conditions l'orgue peut ne plus jouer du tout si il y reste exposé assez longtemps. Pour revenir à son état normal il faudra le placer aussi longtemps dans une ambiance plus sèche et si possible progressivement pour éviter les déformations brusques qui accompagnent ses trop grandes variations de dimensions.

 

 Un outil pratique pour mesurer cette humidité:  l’humidimètre qui donne une lecture directe et immédiate en plantant les aiguilles dans le sens du fil du bois, l'intensité du courant est proportionnelle à la quantité d'eau interne. Sinon la méthode théorique en laboratoire consiste à peser un échantillon avant et après séchage au four et à calculer la perte de poids en pourcentage. Cette méthode est plus précise mais trop longue pour notre utilisation courante et surtout destructrice (on ne peut pas prélever un échantillon à chaque mesure).

Donc le bois se déforme par séchage dès le débit en scierie avant même d'arriver dans l'atelier en fonction du mode de débit et de son emplacement d'origine dans la bille de bois (on dit qu'il tire à cœur).

 

Tout l'art du séchage consiste donc à le sécher lentement particulièrement après en descendant en dessous des 30% pour surtout ne pas le faire fendre.

C'est comme descendre un escalier marche par marche sans casse ou en sautant toutes les marches d'un coup les contraintes ne sont pas les mêmes et l'accident n'est pas loin!

 

                  
1 - Débit sur dosse 

2 - Débit sur faux quartier

3 - Débit sur quartier

4 - Débit sur faux quartier

5 - Rive sur quartier

6 – Débit sur quartier

7 - Débit sur maille

8 - Rive sur quartier

9 - Plateau de cœur

 

On entend souvent dire qu' un bois qui a été stocké longtemps est à coup sur le plus sec! C'est une idée fausse:

Cela vient d'une règle simple qui nous enseigne que le bois ne sèche que d'un centimètre par an en profondeur (sur chaque face donc deux centimètres par an). Cette règle est exacte il faut ce temps pour qu'une planche de 2 cm passe d'un certain degré d'hydrométrie à un autre en profondeur. Mais si il est stocké dans un milieu où l'hydrométrie est trop importante même après vingt ans il sera toujours à une hydrométrie trop importante...

Et passé le temps minimum pour changer à cœur le bois ne modifie plus son hydrométrie sauf si l'hydrométrie elle-même a changé.

Par exemple en utilisant cette règle un plateau de 8 cm nécessitera 4 ans pour passer de 30% à un degré inférieur quelque soit  ce nouvel équilibre jusqu'au cœur. Si on le place dans une ambiance trop basse en hydrométrie (15% par exemple) il subit des contraintes trop importantes entre le cœur et sa périphérie et fend obligatoirement. Il faut passer par des étapes intermédiaires de degrés d'humidité stable et contrôlée.

Donc pour un plateau de 8 cm d'épaisseur passer de 30% à 20% puis de 20% à 10 ou 15 % demandera deux fois 4 ans soit 8 ans de séchage dans des enceintes contrôlées une condition que peu de scieries peuvent remplir ne serait-ce qu'en raison des installations rarement disponibles et aussi du temps de mobilisation peu compatible avec une production en continue.

 

quelques vidéos sur les différences de retrait:

séchage d’une fine feuille coupe transversale

 

enroulement d’une fine feuille coupe radiale et tangentielle

 

ouverture d’une pomme de pin et fermeture

 

Dans la scierie, chaque utilisateur tentera de ne s'approvisionner qu'avec les plateaux de cœur ( avec le duramen ou bois parfait) et les débits sur quartier ou sur maille éventuellement en évitant les débits sur dosse et l’aubier, mais le scieur lui se doit de vendre l'ensemble d'une bille.

L'aubier (souvent de couleur plus claire) doit impitoyablement être éliminé sous peine de voir son ouvrage attaqué par les insectes xylophages.

 

Il y a différents types de débits.  Le plus courant pour des raisons de facilités est le débit en plot qui est malheureusement le plus favorable aux déformations du bois débité mais le plus simple et le plus rapide pour la scierie car il évite les manutentions et retournements pendant le sciage. Un autre document similaire.

 

Donc les coefficients de retrait radial et tangentiel sont généralement donnés et connus. Mais ils ne sont pas les seuls à retenir car ces coefficients peuvent être trompeurs.

Prenons le cas du palissandre de rio un bois dense et lourd avec ses coefficients 0.24 et 0.37 qui sont relativement élevés. A priori il devrait se rétracter énormément! Pourtant dans la pratique il se rétracte peu car un critère supplémentaire intervient:

La vitesse à laquelle une essence réagit aux variations d'humidité pour atteindre le nouvel équilibre en définitif ce critère est déterminant car une essence de bois qui varie très lentement avec une grande amplitude sera préférable à une essence qui varie peu mais très rapidement. On qualifie cette propriété par la stabilité de très stable à peu stable, ou quelque fois cette propriété est appelée nervosité. Elle est rarement donnée dans les tableaux et est très méconnue donc négligée ou ignorée mais plus importante pour notre utilisation dans l'orgue de barbarie.

 

Les bois les plus stables:

Balsa, cèdre, ébène, obéché (samba ayous), teck.

 

les stables:

acajou, châtaigniers, douglas, érable, merisier, noyer, okoumé, poirier, sapin, séquoia, sipo,

 

les moyennement stables:

amarante, aulne, bouleau, chêne rouvre, épicéa, frêne, mélèze, merbau, moabi, peuplier, pin sylvestre, platane,

 

les peu stables:

Azobé, charme, hêtre, orme, pin maritime,

 

On peut aussi améliorer cette aptitude en bouchant les pores du bois avec des fonds durs et des vernis qui retardent fortement les variations de dimensions par modifications de l'humidité interne du bois, voir carrément  traiter le bois avec des produits comme le polyéthylène glycol. Un traitement ordinairement destiné aux crosses de fusil pour éviter les déformations du bois qui lors d'une chasse peut passer dans l'eau ou près d'un feu de camp sans se déformer.

Le P.E.G. est un produit qui empêche le bois de se fendre. En plongeant le bois encore humide dans du PEG, on peut réduire la durée du séchage à quelques semaines (au lieu de plusieurs mois ou années), en remplaçant l'eau libre par du PEG. Cela  permet de tourner des objets dans du bois avec des nœuds et une structure irrégulière sans que le bois ne se fende en séchant ensuite. Le PEG fait aussi office de lubrifiant. Il faut savoir que la durée du traitement est différente selon les bois. Il semble que des essences de bois trop durs (buis, ébène) ou trop gras (olivier ou teck) soient difficiles voir impossibles à traiter.

C'est aussi le traitement des pièces de bois archéologiques comme pour la conservation du  navire le Vasa renfloué dernièrement mais qui est aussi à l'origine d'autre traitements alternatifs. Dans le cas d'un orgue de barbarie un traitement de surface par fond dur et vernis sera amplement suffisant,car une fois traité au PEG le bois est plus difficile à coller.

 

Il ne faut pas confondre  les bois de résonance utilisés en lutherie pour des instruments vibrants comme un violon et le corps d'une flûte dans lequel une colonne d'air est mise en vibration.

Pour un violon le module élastique et la densité seront des critères de choix d'un épicéa pour la table d'harmonie alors que l'érable ondé du fond est choisi pour son coté esthétique.

Il est scientifiquement prouvé que lorsqu'une cavité entre en résonance le matériau n'a aucune influence c'est un problème purement mécanique et non pas acoustique. Les parois ne doivent pas vibrer pour éviter un couplage ou une absorption d'énergie vibratoire l'épaisseur est par contre déterminante tout autant que l'étanchéité.

Pour conclure dans les tuyaux d'orgue, l'essence du bois n'a pas vraiment d'incidence car la qualité du son provient de la forme et de la taille de la lumière ou de l'état de surface du biseau. En outre les tuyaux en bois sont moins chers que ceux en métal que l'on réserve en général à la "montre" c'est à dire à la façade dans les orgues d'églises. Les tuyaux bois sont alors cachés et n'ont pas de rôle esthétique dans un orgue d'église.

 

D'ailleurs j'ai coutume de dire que faire un orgue de barbarie ce n'est pas de la lutherie mais beaucoup plus de la plomberie avec du bois.

 

Sauf toujours dans la zone du biseau et de la lèvre inférieure où le canal dirige le vent vers la lumière et où les phénomènes de couches limites sont primordiaux et influencés par les états de surface qui se doivent d'être les plus lisses possibles. Où on doit aussi n'avoir aucune variation de dimensions même lors des changements d'humidité et de température.

 

Tout ce discours ne m'empêche pas d'avoir mes préférences comme tout le monde:

le buis pour le noyau et la lèvre inférieure pour son grain fin et le cèdre pour les façades avant et arrière des corps de flûte pour sa stabilité aux changements d'ambiance et sa capacité à repousser les insectes xylophages.

 

Mais j'utilise aussi du pin sylvestre pour les cotés des corps de flûtes pour son coût économique et sa très grande disponibilité. Je stocke des paquets de frisette ordinaire (avec nœuds) au grenier pendant quelques années et je tri les planches qui sont débitées sur quartier avec des cernes les plus serrées possibles. je recoupe les bords pour éliminer les joints plats, doucine et mouchette. Je  passe au rabot pour obtenir l'épaisseur. J'élimine tous les nœuds, puis je coupe en largeur en commençant par les basses donc les plus longues en choisissant au fur et à mesure dans le tas qui est constitué de longueurs rangées par taille.

 

Adresses pour se procurer des bois dans des plateaux à choisir dans la scierie:

Les  établissements Taviot à Arthonnais dans l'Yonne.

Chossière à Villeneuve-le-roi.

 

Il ne faut pas oublier de mentionner  les plaques de contreplaqué pour la caisse et la soufflerie dont la principale qualité devra être de ne pas avoir de vides entre les feuillets ce qui s'observe assez facilement sur la tranche avant l'achat. En 10 à 15 mm d'épaisseur les plis à fils croisés diminuent les risques de déformation mais par exemple le 3 ou 5 mm d'épaisseur, en raison du trop petit nombre de plis superposés, va facilement se cintrer, naturellement avant utilisation, si on le laisse contre un mur plus humide que l'air ambiant de la pièce. Donc il vaut mieux faire attention aux conditions de stockage et quitte à le stocker contre un mur il vaut mieux choisir un mur de refend plutôt qu'un mur de façade ou en contact avec l'extérieur. Un stockage à plat et aéré (avec des cales en carrelet) est préférable mais aussi plus encombrant!

 

un document sur le sujet.

 

 

bois et musique.jpg

 

Bibliographie succincte:


bois de musique

L’essentiel sur le bois

le guide des essences bois

comment bien usiner le bois

le woodbook

Enregistrer

Enregistrer



09/04/2015
2 Poster un commentaire

Inscrivez-vous au blog

Soyez prévenu par email des prochaines mises à jour

Rejoignez les 92 autres membres