Pigments

Un pigment est une substance chimique colorante insoluble dans le milieu qu’elle colore et on peut associer, par mordançage, une teinture, soluble, à un sel métallique comme l’alun, pour former un pigment, insoluble.

Utilisés en art et dans l’industrie, les pigments se présentent sous la forme de poudres et peuvent être :

  • mis en suspension dans un liant liquide afin d’obtenir une peinture ou une encre 
  • appliqués à un matériau, textile ou cuir, sur lequel ils se fixent en surface 
  • ou incorporés dans la masse d’un matériau comme un plâtre ou un plastique pour le colorer.

Un pigment peut être d’origine minérale ou organique, naturel ou synthétique et, en biologie, on appelle pigment les substances naturelles qui communiquent une couleur aux organismes vivants.

Définition

Avec le développement de l’industrie des colorants, les auteurs ont éprouvé le besoin de définir avec plus de précision qu’auparavant les termes qu’ils emploient, si le CNRTL définit le terme pigment comme « toute substance colorée quelle qu’en soit l’origine, la structure et la nature », reflétant la variété des usages passés et présents dans les textes scientifiques et techniques depuis le milieu du XXéme siècle, cette définition correspond à colorant et le pigment désigne des matières insolubles utilisées en dispersion dans un milieu et s’applique aux pigments traités dans cet article, cependant, bien que, comme le signale le dictionnaire de l’Académie française, l’étymologie de pigment le rattache à la peinture, jusque dans les années 1930, le pigment s’appliquait principalement aux substance biologiques colorant la peau, et les auteurs francophones employaient pour les matières colorantes de la peinture le mot couleurs, comme dans l’expression marchand de couleurs.

Pigments biologiques

En médecine, en physiologie, anthropologie physique, le terme pigment désigne les substances qui communiquent une coloration plus ou moins sombre à la peau, principalement les mélanines et en biologie, le terme recouvre plus généralement toutes les substances synthétisées par des organismes vivants qui leur donnent une couleur.

Structure des poudres

Les pigments sont, généralement, des poudres et la finesse et la forme des grains peuvent changer assez considérablement la teinte du pigment broyé, en agissant sur la proportion de rayons lumineux réfléchis par la surface des grains par rapport à ceux qui les traversent dont la nature du liant peut aussi dans certains cas transformer radicalement leur apparence, à cause des phénomènes de réfraction.

Exemple — Le smalt : le pigment bleu datant de la Renaissance, le smalt, un verre teint en bleu par le cobalt, ne doit pas être broyé trop finement pour obtenir un bleu intense, il donne des couleurs plus vives à l’eau qu’à l’huile.

Les grains peuvent être sphéroïdaux, lamellaires, en forme d’aiguilles ou n’avoir aucune forme bien définie, la forme influe sur la couleur, l’outremer véritable est moins violet que sa forme synthétique, le bleu Guimet, bien qu’ils soient chimiquement identiques et c’est que le grain du bleu outremer de synthèse est plus arrondi et a plus encore d’influence pour les pigments pour peinture métallisée et pour les pigments nacrés où la forme aplatie des grains et la réfraction jouent un rôle considérable.

La dimension des particules dépend des caractéristiques des pigments et influe sur leur opacité et leur pouvoir colorant, elle varie d’un facteur mille : de quelques dizaines de nanomètres pour les noirs de carbone à plusieurs dizaines de microns pour les plus grosses comme le rouge de cadmium .

Pigments d’origine naturelle

Minéraux

Ce sont les terres, ocres, lapis-lazuli, cinabre, oxydes de fer et de cuivre naturels, connus pour certains depuis la Préhistoire.

La préparation des pigments minéraux naturels consiste uniquement en un broyage, traditionnellement il s’est fait au mortier et au pilon et les poudres étaient moulées en trochisques qui étaient avant emploi broyés à la molette.

Plantes tinctoriales

Les pigments biologiques extraits de plantes tinctoriales sont des composés organiques et est extrait de diverses parties constitutives de la plante : les feuilles, les racines ou l’écorce.

Parmi les plantes tinctoriales les plus connues figurent :

  • l’indigotier d’où on tire l’indigo 
  • la guède ou pastel des teinturiers pour la production du bleu pastel 
  • la garance, pour la laque rouge de garance 
  • le safran tiré du Crocus sativus 
  • la gaude pour la laque jaune de gaude (ou des verts en association avec le bleu de guède) 
  • le nerprun des teinturiers, dont on tire des jaunes ou des bruns dits stil de grain 
  • l’orseille un lichen dont on obtient plusieurs teintes
  • le cachou qui sert pour la couleur kaki et pour la teinture brun-rouge des voiles des navires

Les pigments végétaux contiennent en général plusieurs colorants, mélangés, l’indigotier et la guède contiennent l’un et l’autre de l’indigotine mais la guède contient en plus des flavonoïdes, qui rapprochent du bleu-vert le pigment qu’on en tire, tandis que l’indigo contient un isomère de l’indigotine donnant une couleur rouge et le pigment fabriqué à partir de la plante tire en général vers le bleu-violet.

Les couleurs des pigments végétaux varient aussi par l’association à des mordants et varient souvent selon l’acidité du milieu, la garance donne ainsi plusieurs gammes de rouge, du rouge-violacé au rouge-orangé.

Pigments d’origine animale

  • la cochenille Kermes vermilio pour des rouges carmin, écarlates ou cramoisis
  • la cochenille Dactylopius coccus, également pour des carmin 
  • le murex pour la pourpre qui colorait dans l’Antiquité l’ourlet de la toge des sénateurs et le vêtement des empereurs à Rome
  • le sépia ou encre de seiche

Pigments synthétiques

À partir du XIXéme siècle, beaucoup de pigments naturels ont été reproduits par synthèse chimique, le bleu Guimet reproduit l’outremer extrait du lapis-lazuli, l’alizarine remplace la garance et l’indanthrone l’indigo mais d’autres pigments de synthèse n’existent pas dans la nature, comme la fuchsine, la mauvéine, les pigments azoïques, les quinacridones, et de nombreux autres et la fabrication de pigments et autres matières colorantes est un secteur important de l’industrie chimique.

Chimie minérale

Les pigments de synthèse obtenus en chimie minérale sont issus de sulfures et oxydes métalliques, de fer, plomb, cadmium, chrome, cobalt, mercure ou titane et certains pigments minéraux synthétiques sont connus depuis l’Antiquité.

Chimie organique

La chimie organique fournit les pigments les plus utilisés aujourd’hui : pérylènes, quinacridones, phtalocyanines, azoïques, leur découverte date du XIXéme siècle et ont été constamment améliorés depuis.

Classification et nomenclature

Qualités des pigments beaux-arts

En peinture, les qualités requises pour les pigments sont :

Stabilité chimique

Certains pigments sont fugaces, d’une belle couleur peu après leur fabrication, ils se décomposent petit à petit, d’autre part, les pigments qu’on emploie dans les beaux-arts sont soumis à l’action chimique des pigments voisins, du liant des peintures, de l’air et comme les pigments sont enrobés par le liant, leur exposition à ces substances est faible et les transformations souvent lentes, des exemples dans les œuvres d’art anciennes montrent toutefois que la dégradation peut aller jusqu’à la destruction de l’ouvrage et le noircissement des couleurs au plomb, la décoloration sous l’effet de l’hydrogène sulfuré présent en petite quantité dans l’air, sont des problèmes connus.

Résistance à la lumière 

Certains pigments se décolorent lorsqu’ils sont exposés à la lumière, les pigments les plus fugaces sont aujourd’hui éliminés des nuanciers et après de nombreux déboires, depuis le milieu du XIXéme siècle des marchands de couleurs ont effectué des essais, avec exposition au soleil parfois pendant cinquante ans, afin de déterminer la résistance des produits colorants mais aujourd’hui, les essais de vieillissement sont raccourcis par la possibilité de soumettre les échantillons à une exposition permanente à des rayonnements renforcés, notamment ultraviolets et les progrès de la chimie ont aussi permis d’améliorer, par des modifications du procédé de fabrication, la solidité des pigments car certains pigments-laque, populaires à cause de leur coloration mais réputés peu solides, comme l’alizarine, sont maintenant disponibles avec une résistance à la lumière améliorée.

Miscibilité 

Miscibilité ou compatibilité avec les autres pigments, certains pigments réagissent entre eux, comme ceux à base de plomb qui noircissent au contact de couleurs contenant du soufre.

Pouvoir couvrant 

Les pigments sont naturellement opaques, semi-opaques, semi-transparents ou transparents, l’opacité dépend de la taille des grains de pigment, dans une certaine mesure de leur forme et les grains gros et plats sont plus couvrants, à masse égale, que les grains petits et ronds.

Pouvoir colorant 

Certains pigments tachent le support de manière durable tandis que d’autres s’effacent facilement, certains pâlissent rapidement en mélange avec du blanc de titane tandis qu’une plus faible quantité d’autres suffit pour maintenir une coloration.

Nomenclature des pigments

Dans le domaine du beaux-arts, chaque tube et pot de peinture est muni d’une étiquette comportant un certain nombre d’informations relatives à la couleur :

  • Solidité à la lumière, d’après des tests de résistance en lumière de musée
  • Opacité/transparence
  • Code du pigment selon sa référence dans le Colour Index International car il s’agit d’un code comportant 1 ou 2 lettres pour sa famille de couleur, suivi d’un numéro correspondant à la référence précise du pigment.

Selon le Colour Index, les lettres des pigments correspondent aux familles de couleurs, selon une terminologie anglaise, car normalisée aux États-Unis :

  • W = White (blanc)
  • O = Orange (orange)
  • R = Red (rouge)
  • Y = Yellow (jaune)
  • B = Blue (bleu)
  • G = Green (vert)
  • Bk = Black (noir)
  • Br = Brown (brun)

Par exemple : PB29 correspond au Pigment Blue no 29, qui est le Bleu Guimet, version synthétique du bleu outremer, les pigments naturels sont précédés de la lettre N a la place du P, par exemple le rouge carmin est NR4 et lorsque la couleur est obtenue à partir d’un mélange de pigments, chacun d’eux est mentionné : par exemple le gris de Payne est souvent PB15/PBk6.

Dénominations

Les noms des couleurs modernes varient d’une marque à l’autre, on trouve ainsi dans nos nuanciers :

  • Des appellations génériques, même si le pigment n’est plus celui d’origine mais son équivalent synthétique, par exemple, le bleu indigo n’est plus le pigment issu de l’indigotier, mais son équivalent de synthèse.
  • Des reprises de nom du pigment, c’est la manière la plus simple et fidèle d’appeler une couleur mais certains noms compliqués expliquent que cela ne puisse être généralisé.
  • Le nom du fabricant de l’inventeur.
  • Des noms de fantaisie plus ou moins sanctionnés par la tradition, comme Vert Véronèse, Magenta.

Quelques précisions :

  • De même qu’un même nom peut couvrir diverses compositions pigmentaires, un même pigment peut se retrouver sous des noms de couleur divers : un vert phtalocyanine sera appelé vert Monestral, vert cyanine ( Pébéo ), vert bleu Winsor ( Winsor ) ou vert phtalo ( Lefranc, Talens ).
  • Beaucoup de couleurs gardent leur appellation d’origine alors qu’elles sont aujourd’hui obtenues à partir d’un mélange de différents pigments synthétiques : une couleur comme le jaune de Naples, ce jaune rosé obtenu à partir de plomb et souffre, arrêté, car toxique, est aujourd’hui présent sous la forme de mélanges divers, plus ou moins approximatifs et pour imiter parfaitement un pigment, et que le contretype donne la même couleur que l’original dans toutes les lumières, il faudrait que sa courbe de réflectance soit identique, et pour qu’il s’utilise identiquement, il faut que son pouvoir colorant et sa transparence soient similaires.
  • Certaines imitations n’en portent pas la mention par le fabricant même quand le pigment d’origine est encore disponible .
  • Certaines substitutions peuvent présenter des avantages : les terres de Sienne et d’ombre sont aujourd’hui souvent produites à partir d’équivalents de synthèse qui, dénués de manganèse, sont préférables lorsqu’ utilisés à l’huile.

Pigments beaux-arts

Voici quelques exemples de pigments utilisés dans les couleurs à l’huile ( peinture à l’huile ), à l’eau ( gouache, aquarelle ), à l’acrylique ( acrylique ), à l’œuf ( tempera ), etc.

  • Bleu
    • Historiques : indigo et lapis-lazuli
    • Minéraux de synthèse : bleu de cobalt, bleu de Prusse, bleu outremer, bleu de manganèse, bleu céruléum, turquoise de cobalt
    • Organiques de synthèse : bleu de phtalocyanine, turquoise de phtalocyanine, bleu d’indanthrène, bleu indigo
  • Rouge
    • Historiques : carmin ou kermès, vermillon, minium, sinopia, pourpre
    • Minéral naturel : ocre rouge
    • Organiques naturels : laque de garance véritable
    • Minéraux de synthèse : oxyde de fer rouge, rouges de cadmium
    • Organiques de synthèse : rouge toluidine, rouge naphtol, laque d’alizarine, rose/magenta de quinacridone, rouge pérylène, rouge anthraquinonique, rouge pyrrole/DPP
  • Jaune
    • Historiques d’origine végétale : jaune safran, jaune de curcuma, jaune indien, gomme-gutte ou jaune du Cambodge, quercitrin et quercitron
    • Historique d’origine minérale : jaune de Naple, Orpiment
    • Minéraux naturels : ocre jaune
    • Minéraux de synthèse : jaune de barite, jaune de chrome, jaune de cadmium, jaune auréoline, oxyde de fer jaune, jaune de nickel titane, jaune de Mars, jaune bismuth/vanadium
    • Organiques de synthèse : jaune de Hansa/arylamide, jaune isoindolinone, jaune azoïque, jaune benzimidazolone, jaune dioxine de nickel
  • Orange
    • Historiques d’origine végétale : la gomme-gutte ou jaune du Cambodge.
    • Historique d’origine minérale : le minium, le rouge-orangé d’Andrinople, le rouge de carthame, l’arséniate de cobalt ( va du rouge au jaune, mais très toxique )
    • Minéraux de synthèse : orange de cadmium, orangé de Mars , orangé de cobalt
    • Organiques de synthèse : orange pyrazolone, orange benzimidazolone, orange isoindoline, orange pyrrole/DPP
  • Vert
    • Historiques : vert de Bohème, vert de vessie, vert de malachite
    • Minéral naturel : terre verte
    • Minéraux de synthèse : vert oxyde de chrome, vert émeraude ou viridien, vert de cobalt
    • Organiques de synthèse : vert phtalocyanine, vert naphtol
  • Violet
    • Historiques : violet de Mars, capuut mortum, maurelle, orseille
    • Minéraux de synthèse : violet de cobalt, violet d’outremer, violet de manganèse
    • Organiques de synthèse : mauve dioxazine, violet pérylène, rose et violet quinacridone
  • Brun
    • Minéraux naturels : terre de Sienne, terre d’ombre, terre de Cassel
    • Organiques naturels : brun Van Dyck, sépia
    • Minéraux de synthèse : brun de Mars, brun minéral
    • Organiques de synthèse : brun azoïque, brun benzimidazolone, brun quinacridone
  • Noir
    • Historique d’origine animale : noir d’ivoire
    • Historiques d’origine minérale : gris de Davy, noir de vigne, noir de campêche
    • Minéraux naturels : bitume de Judée
    • Minéraux de synthèse : noir d’ivoire, noir de fumée et/ou noir de suie et/ou noir de lampe, noir de Mars
    • Organiques de synthèse : noir de pérylène
  • Blanc
    • Minéraux de synthèse : blanc de zinc, blanc de lithopone, blanc de titane, blanc de Meudon, blanc d’argent

Inventaire du patrimoine culturel immatériel en France

La fabrication de pigments est un savoir-faire répertorié à l’Inventaire du patrimoine culturel immatériel en France après une étude menée chez l’artisan François Perego de Bécherel en Bretagne.

Identification des pigments

La question de l’identification des pigments se pose fréquemment dans les études archéologiques, dans les travaux de restauration de peinture, et dans d’autres disciplines.

Dans la restauration d’une œuvre d’art, on désire souvent éviter d’attirer l’attention sur le travail des restaurateurs, on ne peut, pour éviter qu’un raccord de peinture se voie, se fier à l’examen visuel en atelier, quand les pigments utilisés sont différents, le métamérisme peut être parfait dans certaines conditions d’éclairage, et défectueux dans d’autre conditions, ce problème ne peut se poser que si les pigments utilisés sont différents et quand les archives ne renseignent pas sur les techniques que l’artiste a utilisées, que l’analyse spectrale de la couleur ne donne pas de renseignements suffisants, et que le budget le permet, on a recours à des techniques plus élaborées.

Quand on peut détruire l’échantillon, les méthodes ordinaires d’analyse chimique sont disponibles mais souvent ce n’est pas le cas, la spectroscopie Raman et la goniospectrocolorimétrie permettent de déterminer la composition du pigment et la structure de ses particules.