Émail et émaux

Revêtement connu depuis la nuit des temps puisqu’il constitue la surface des dents, depuis l’antiquité pour ses usages domestiques puis artistiques, il est, la technologie aidant, toujours bien présent, notamment dans l’industrie chimique.

Les émaux sont des revêtements de surface dans lesquels on trouve toujours de la silice (cf. Silice), des oxydes alcalins, sodium ou potassium, de l’oxyde de calcium (cf. Chaux), de l’alumine (cf. Alumine) et si on veut abaisser la température de fusion, des oxydes de plomb et du borax. S’y ajoutent des oxydes des métaux de transition qui vont lui donner leur couleur.

Le nom d’émail vient du francique « smalt », déformé progressivement en « esmal » puis « émail », d’où en anglais « enamel ». On utilise aussi en technologie céramique le terme « glaçure » dont la différence avec l’émail est très subtile, les céramistes la réservant à un enduit vitrifiable déposé à la surface d’une céramique afin de la durcir, de la rendre imperméable ou de la décorer.

Les premières glaçures ont été réalisées par les égyptiens à base de sel, en imprégnant d’eau salée l’argile des poteries. En séchant, le sel remonte à la surface et le sodium se combine aux alumino- silicates et conduit à la formation d’un verre en surface. La température de cuisson était cependant généralement trop faible et c’est seulement à partir du XIVe siècle que la « glaçure au sel » vitrifiée à haute température deviendra une technique éprouvée.
Dans l’ancienne Syrie, pour diminuer les températures de vitrification, on ajoutait des oxydes de plomb, pour pallier les défauts des glaçures alcalines en particulier pour l’émaillage des ustensiles de cuisine, et ce malgré la toxicité du plomb !
On distingue l’émail de basse température (900- 1 100 °C) qui comporte plus de borax (B2O3) et d’oxyde de plomb, Pb3O4, (cf. Minium). Celui de haute température (1 200-1 300 °C) est plus riche en feldspath et en chaux.
L’émail Céladon, propre à certaines céramiques chinoises, a une teinte bleutée à vert olive : c’est un émail de haute température qui contient près de 40 % de feldspath.

Ces céramiques étaient très recherchées en France au XVIIe siècle. Son nom ne vient pas d’une traduction de qingci, mais du berger Céladon, personnage de L’Astrée d’Honoré d’Urfé qui portait des rubans verts : la couleur des porcelaines chinoises était comparée aux vêtements de Céladon et cette association est restée, reprise dans d’autres langues.
Ce sont les oxydes métalliques qui vont différencier les émaux en leur donnant une multitude de couleurs. Le bleu avec l’oxyde de cobalt et TiO2 (cf. Dioxyde de titane) , le brun avec Fe2O3 et MnO2, le gris bleuté avec Fe2O3 et CoO, l’ocre par Fe2O3 et V2O5, le vert avec CuO et Fe2O3. Ces couleurs dépendent aussi de l’atmosphère oxydante ou réductrice du four de cuisson, car les métaux de transition ont des états d’oxydation variables et donc des couleurs elles aussi variables. L’émail blanc qui est souvent celui des céramiques sanitaires est obtenu par l’ajout d’un pigment blanc comme SnO2 ou TiO2 (anatase) dans la composition verrière.

L’émail ne se dépose pas seulement sur des céramiques, mais aussi sur des métaux, il suffit d’ajuster la composition du verre pour lui donner un coefficient d’expansion thermique aussi proche que celui du métal. C’est ainsi que de nombreux bijoux sur lamelles d’or ou d’argent peuvent être facilement fabriqués de façon artisanale avec des émaux à faible température de fusion. Au contraire en cherchant le désaccord entre les coefficients de dilatation de la glaçure et de son support, on obtient alors un effet d’émail craquelé dit parfois faïencé, les craquelures sont vieillies artificiellement avec du brou de noix ou une encre colorée.

Les Byzantins, depuis le quatrième siècle, connaissaient l’émaillerie cloisonnée qui consiste à poser sur une plaque d’or de petites cloisons de même métal selon un dessin préalablement établi et à garnir d’émaux les cellules ainsi ménagées. Cet art réalise d’immenses progrès grâce à un procédé nouveau : l’émaillerie champlevée. Sur une plaque de cuivre, on creuse des cavités destinées à recevoir l’émail, les parties réservées indiquant le dessin. L’émail est placé dans les cavités, puis cuit, et poncé. Cette technique, dérivée du cloisonné, produit un ouvrage plus fin, plus simple et plus économique a mettre en œuvre et qui a fleuri en même temps dans la région rhénane et à Limoges. La châsse de Bellac est le premier objet attribuable aux ateliers de Limoges et le plus ancien reliquaire en forme de sarcophage connu : elle est décorée de douze médaillons bombés de cuivre champlevé, émaillé. Enfin, dans la basse taille, le support en métal précieux est ciselé en creux. Les reliefs et les volumes ainsi tracés sont revêtus de pellicules successives d’émail translucide, parfois associées à de l’émail opaque coloré.

L’industrie chimique utilise pour de nombreux procédés des équipements et réacteurs en acier vitrifié, notamment les procédés hautement corrosifs et la production de principes actifs pharmaceutiques. L’acier est alors revêtu intérieurement par plusieurs couches d’émail : accrochage, cœur et surface, qui comportent des ajouts d’alumine ou de zircone hautement résistants à des pH très acides ou très basiques. La France grâce à une entreprise alsacienne dont un représentant fut chimiste et maire de Strasbourg (et demanda à un capitaine du Génie d’écrire un chant pour l’Armée du Rhin) est quasi leader mondial dans ce type d’équipements de génie chimique.

L’émail dentaire est situé sur la partie externe de la dent. Il est formé de prismes d’hydroxyapatite (Ca10(PO4)8(OH)2), entourés d’une gaine organique et sont déposés sur une couche sous jacente, la dentine, moins minéralisée. Ce sont des adamentoblastes qui initient la formation de l’émail qui se forme aux premiers âges à une vitesse de l’ordre de 4 μm par jour. L’épaisseur de l’émail sur la dent est d’environ 2,5 mm au sommet de la couronne dentaire elle est plus mince près de la racine.
La carie dentaire est la déminéralisation d’une partie de l’émail provoquée par des bactéries qui se nourrissent de saccharose et le transforment en acide lactique qui attaque en profondeur les cristaux d’hydroxyapatite. D’où la recommandation de manger moins de sucres !

Pensée du jour :
« De toucte les émaux que sur terre onct travaille
Le plus beau de dessus le métal, la faïence, le vitrail
C’est de mes blanches dents l’émail qui m’aille
Anonyme de Dijon XVe »

Sources :

Pour en savoir plus :

Déjà membre de la SCF ?

J'adhère