peintures et vernis

peintures et vernis, produits liquides ou semi-liquides contenant des pigments, un diluant et/ou un liant qui se solidifie à l'air par évaporation, oxydation ou polymérisation, et qui sont utilisés pour recouvrir des surfaces dans un but artistique, décoratif, protecteur, industriel ou informatif. Les peintures résultent d'un mélange homogène ou dispersé de pigments (substances colorées, stables, inertes chimiquement et insolubles dans le liant) et d'un liant fluide, comme l'huile de lin ou des résines naturelles ou synthétiques, souvent associé à un solvant. Le vernis est une solution généralement translucide ou transparente qui se solidifie en formant un revêtement continu protecteur et brillant ; les vernis opaques, chargés en pigments, sont appelés laques et peuvent masquer totalement le support.

Historique

Les premiers exemples connus de représentations picturales remontent au Paléolithique supérieur, notamment au Magdalénien, dont les peintures pariétales de la grotte de Lascaux, en France, comptent parmi les plus célèbres et les mieux conservées. En Asie, on a retrouvé des témoignages très anciens de l'utilisation de pigments extraits de minerais, de terres colorées et de préparations organiques dès le VIe millénaire av. J.-C., montrant que la maîtrise des couleurs précède largement l'écriture. L'indigo, pigment bleu extrait de plantes comme l'indigotier, était déjà employé dans l'ancienne Égypte et en Inde pour la teinture et la décoration.

La gomme arabique, le blanc d'oeuf (utilisé dans la tempera), la gélatine animale et la cire d'abeille furent parmi les premiers liants naturels permettant de fixer les pigments sur les supports. En Chine, dès le IIe siècle av. J.-C., on utilisait déjà les laques naturelles issues de résines végétales dans l'architecture, la décoration et les objets précieux. L'huile de lin ne fut réellement utilisée par les artistes européens qu'à partir du XV^e siècle, marquant une évolution majeure vers la peinture à l'huile, plus souple et durable. La céruse, pigment blanc à base de plomb, fut largement employée aux XVII^e et XVIII^e siècles, tout comme la chaux diluée pour le badigeonnage des murs des habitations.

Au XIX^e siècle, l'industrialisation permit la fabrication de pigments synthétiques et la mise au point de peintures prêtes à l'emploi, conditionnées en pots et tubes. Cette innovation transforma profondément les pratiques artistiques et industrielles, en rendant les matériaux plus accessibles, plus stables et plus variés.

Composition chimique des peintures

Une préparation de peinture moderne est essentiellement composée d'un liant, d'un ou de plusieurs pigments, de charges minérales et d'un solvant. Le liant, en général un polymère naturel ou synthétique, une huile siccative ou une résine modifiée, forme après séchage un film continu, adhérent et résistant. Dans le cas des huiles, il s'agit souvent d'esters issus de la réaction d'un acide carboxylique à longue chaîne, comme l'acide linoléique, avec un alcool polyfonctionnel comme la glycérine. Le pigment est dispersé dans le liant et confère à la pâte sa couleur, son opacité et parfois certaines propriétés de protection contre la lumière ou la corrosion. Le solvant, ou diluant, permet d'ajuster la viscosité et s'évapore au contact de l'air lors du séchage.

On peut également ajouter des additifs spécifiques : agents épaississants, stabilisants, anti-mousse ou agents de surface. Un mastic, contenant des composés pulvérulents comme le kaolin, la barytine ou le carbonate de calcium, augmente la cohésion, la dureté et l'adhérence de la pellicule sèche de peinture, tout en modifiant parfois son aspect final.

Liants

La structure moléculaire d'une huile siccative type, comme l'huile de lin, est constituée de triglycérides riches en acides gras insaturés :

Si cette substance est exposée à l'oxygène de l'air, les extrémités non saturées de la chaîne hydrocarbonée, notamment aux endroits des doubles liaisons C=C, sont attaquées et oxydées, ce qui entraîne la formation de ponts moléculaires. Il se forme ainsi progressivement un réseau tridimensionnel solide et rigide :

L'huile siccative est donc initialement un monomère ou un ensemble de molécules réactives qui se transforme en polymère tridimensionnel une fois appliquée et exposée à l'air.

Si le liant est un polymère synthétique, il est généralement dispersé dans un solvant approprié afin de permettre son application. Lors du séchage, l'évaporation du solvant rapproche les chaînes macromoléculaires qui s'associent entre elles. La solidification peut être accélérée ou contrôlée par un catalyseur de polymérisation appelé siccatif, souvent constitué de sels métalliques. Les polymères synthétiques les plus communs comprennent les résines alkydes - polyesters issus d'alcools polyhydroxylés comme le glycérol et d'acides polycarboxyliques comme l'acide phtalique -, la nitrocellulose dérivée de la cellulose nitrée, ainsi que les résines phénoliques, acryliques, époxy et les polyuréthannes, chacune présentant des propriétés spécifiques de résistance, de brillance et de durabilité.

Pigments

Un pigment de peinture est une poudre fine qui rediffuse la lumière du spectre visible, ce qui donne lieu à un effet de blanc, ou qui absorbe certaines longueurs d'onde, ce qui produit la couleur.

Le mélange des pigments détermine la couleur souhaitée. En peinture, il existe trois couleurs primaires : le jaune primaire, le bleu cyan et le rouge magenta. Leur mélange permet d'obtenir toutes les couleurs saturées du spectre visible. Le mélange en proportions égales de deux couleurs primaires donne lieu à la couleur complémentaire de la troisième : en mélangeant du magenta et du jaune, on produit de l'orangé, complémentaire du bleu cyan ; avec du magenta et du cyan, on obtient le violet ; avec le jaune et le cyan, on prépare le vert. On ajoute le blanc et le noir pour obtenir toutes les tonalités du spectre visible. Est dégradée une couleur à laquelle l'on ajoute du blanc ; si, en revanche, l'on ajoute du noir, ou encore une couleur plus sombre, on dit de cette couleur qu'elle est rabattue.

Les pigments blancs sont généralement des oxydes inorganiques, comme le dioxyde de titane (TiO2), l'oxyde d'antimoine (Sb2O3) et l'oxyde de zinc (ZnO). D'autres composants inorganiques blancs insolubles sont d'un usage courant : le sulfure de zinc (ZnS), la céruse et le sulfate de baryum (BaSO4). L'oxyde de fer, jaune, rouge ou brun (Fe2O3), l'oxyde de chrome, vert (Cr2O3), l'oxyde de plomb, rouge (Pb3O4) sont d'autres pigments à base d'oxydes inorganiques. Les chromates de plomb, de zinc, de strontium et de nickel offrent des teintes variées de jaune et d'orange. Un grand choix de pigments organiques permet d'obtenir d'autres couleurs.

Solvants

Le solvant, ou diluant, le plus commun des peintures à l'huile est la térébenthine - mélange d'hydrocarbures cycliques contenant dix atomes de carbone - ou un mélange d'hydrocarbures volatils dérivés de distillats du pétrole. Pour la plupart des liants synthétiques, le solvant utilisé est un alcool, une cétone ou un ester.

Peintures spéciales

Les peintures-émail, vitreuses, peuvent être opaques ou transparentes ; elles colorent le support d'une façon inaltérable et lui donnent de l'éclat. L'émail à proprement parler se compose généralement d'oxydes métalliques, qui en détermineront la couleur, de sable silicieux, d'un mélange d'hydroxyde de potassium et de soude. Cette préparation est fondue à chaud et adhère au support, généralement métallique, lors de son refroidissement. Les peintures-émail peuvent être déposées à froid et sont diluées dans de l'huile de lin brune et un vernis de haute qualité. Les peintures lumineuses contiennent différents sulfures phosphorescents de baryum, de strontium et de calcium. Les aquarelles des artistes sont conditionnées en pâtes sèches ou humides. Dans les deux cas, elles contiennent les pigments les plus fins, broyés dans de la gomme arabique ou de la dextrine. Pour les rendre humides, on y ajoute du glycérol.

La peinture au latex diluée à l'eau est apparue en 1949. Le liant synthétique est une émulsion, dont les particules en suspension dans l'eau s'agglomèrent après évaporation, formant ainsi une pellicule relativement solide. La pellicule est suffisamment poreuse pour permettre le passage de l'humidité, ce qui réduit la formation de cloques. La plupart des peintures au latex sont limitées à l'usage interne et sont appréciées, car inodores et d'application facile.

Dans certains cas, les peintures à émulsion solide (peintures en poudre) remplacent les peintures liquides. Elles sont pulvérisées sur une surface métallique, notamment pour la finition de machines ou d'huisseries, et adhèrent par attraction électrostatique. La chaleur liquéfie la poudre, qui se transforme en une pellicule.

Vernis et laques

Les nombreuses modifications qui interviennent dans la composition et la préparation des vernis rendent leur classification difficile. Le vernis à l'alcool, par exemple, est une résine dissoute dans un solvant volatil ne contenant aucune huile siccative ; le vernis à l'asphalte est une solution d'asphalte qui produit un revêtement opaque, noir. Appliqué en mince pellicule, le vernis durcit en séchant.

Les laques englobent certains vernis naturels et synthétiques, comme le vernis du Japon, issu de la résine d'un sumac japonais Rhus verniciflua. On ajoute parfois des pigments et des diluants. La matière qui en résulte s'applique en couche fine sur le bois, le métal ou la céramique. Une fois durcie, la laque est polie délicatement avec un abrasif, puis une autre couche est appliquée. Les laques commerciales utilisées pour peindre des objets métalliques sont souvent à base de nitrate ou d'acétate de cellulose.