Étude du processus de séchage de la couleur acrylique et du médium gel
Taux de séchage de la dispersion de polymères acryliques
Sur la plupart des contenants de peintures, d’apprêts et de revêtements commerciaux, il est courant que l’étiquette indique un délai spécifique pour que le produit soit sec. « Sèche en 2 à 4 heures dans des conditions idéales ». « Sèche au toucher en 30 à 60 minutes ». « Laisser sécher 4 heures avant de remettre une couche. » Alors pourquoi Golden Artist Colors n’indique-t-il pas ces informations sur la plupart de ses produits ? La réponse est simple : nos produits sont utilisés de différentes manières, sur différentes surfaces et dans une myriade d’environnements différents. Il est donc extrêmement difficile de proposer une « estimation » sans connaître plus de détails sur l’application et sans tenir compte des différents besoins à chaque étape d’une œuvre d’art. S’agit-il de la couche d’apprêt avant de travailler à l’huile ? L’œuvre doit-elle se retrouver sur un camion de livraison le matin ? Allez-vous saturer fortement la surface avec des couches d’acryliques délavées ? S’agit-il d’une peinture murale extérieure en Louisiane ? Cette complexité nous pousse à faire une pause chaque fois qu’on nous pose la question » combien de temps cela prendra-t-il pour sécher ? «
Bien qu’il soit impossible de tenir compte de tous les aspects et de fournir des temps de séchage absolus, nous décrivons dans cet article certains des facteurs entourant le processus de séchage, nous révélons des résultats de tests récents et nous discutons de la façon dont tout cela peut avoir un impact sur une situation réelle.
Stades de séchage de la dispersion des polymères acryliques
Au niveau le plus simple et le plus schématique, les acryliques sèchent par évaporation de l’eau et des autres « volatiles » du film de peinture. Lorsque ceux-ci partent, les solides acryliques se rapprochent les uns des autres jusqu’à ce qu’ils entrent en contact les uns avec les autres et forment un film. Ceux-ci finissent par se compacter avec suffisamment de force pour expulser l’eau et les additifs jusqu’à atteindre la coalescence. Le film durci est maintenant assez stable et ne réagit pas négativement à l’humidité ou aux couches de peinture suivantes.
Dans les applications plus fines et dans des conditions de séchage idéales, les acryliques sembleront être secs en quelques minutes ou quelques heures. À l’inverse, il n’est pas rare que les films de peinture appliqués en couche épaisse prennent des semaines ou des mois pour atteindre le même état. Bien que tous les films de peinture acrylique sèchent selon les mêmes mécanismes – l’eau et les co-solvants s’en vont – de nombreux facteurs entrent en jeu au cours du processus et influent sur le résultat, notamment la vitesse de séchage. En fait, les films de peinture épais peuvent avoir plusieurs zones à différents stades de séchage, chacune avec un degré variable de contenu volatil.
Bien qu’au fil des ans, ce processus ait été défini de façon plutôt vague, et que certains termes auront des significations différentes selon les personnes, voici une tentative de représentation des étapes de base du processus (figure 2).
Peinture humide – Le produit provenant du contenant le demeure jusqu’à ce qu’il soit appliqué sur la palette ou la toile. La peinture a encore son niveau de départ de volatils (eau et co-solvants) qui commencent à évacuer le film lorsqu’il est appliqué sur le substrat. La peinture humide est encore mobile et peut être manipulée facilement au pinceau ou au couteau, mais elle devient sensiblement plus rigide. Les particules de polymère sont rapprochées les unes des autres et lorsque la peinture n’est plus uniformément maniable, l’étape de la peinture humide est terminée.
Skinned Over – Alors que les volatils commencent rapidement à quitter le film de peinture, les solides acryliques se rapprochent les uns des autres. Selon l’épaisseur du film de peinture, la peinture peut passer par plusieurs étapes en succession très rapide. Ce stade particulier décrit le moment où vous pouvez toucher légèrement la surface de la peinture et où une peau suffisante s’est développée pour que le produit ne se soulève pas lorsqu’on le touche. Lorsqu’un film de peinture devient pelliculé, la structure permanente du film a commencé.
Séchage au toucher – Le stade du séchage au toucher est très étroitement lié au stade du pelliculage. Une couche mince peut passer de la peinture humide, au skinned-over, au touch-dry en quelques secondes ! Cependant, dans les films plus épais, il y a généralement une peau assez importante pour résister à un certain toucher sans qu’elle se froisse ou se déchire. La peau grandit continuellement au fur et à mesure que les volatiles s’échappent, mais il reste toujours une quantité significative d’additifs en dessous, surtout sur les substrats non absorbants.
Sèche à manipuler/état solide – À un certain moment, le film de peinture cesse d’avoir des zones trop humides et le taux de perte de poids ralentit considérablement. Bien que les artistes puissent croire que c’est à ce moment que leur film de peinture est « sec », ce n’est pas le cas. De nombreux additifs doivent encore être libérés. Ce n’est pas le moment d’essayer d’emballer ou de rouler la peinture pour la transporter, car les acryliques sont très fragiles à ce stade. Puisque les films ne sont que partiellement durcis, l’adhésion et l’intégrité du film ne sont pas encore complètement développées.
Durci/Coalescé – Au cours du processus de séchage, les solides acryliques se sont déplacés dans un arrangement étroitement emballé (comme un certain jeu de Tetris à forme libre), ce qui fait que la majorité des volatiles sont poussés vers l’extérieur dans le processus. En outre, la présence d’additifs filmogènes a ramolli ces solides acryliques pour leur permettre de se déformer les uns autour des autres et d’éliminer tout espace d’air entre les particules. Les espaces entre les solides, autrefois occupés par l’eau et d’autres substances volatiles, sont maintenant éliminés, ce qui permet la formation d’un réseau polymère hexagonal en forme de nid d’abeille. Ce processus est connu sous le nom de coalescence. Ce n’est qu’après une coalescence suffisante que le film de peinture est stable et que les propriétés physiques et chimiques finales se développent.
On pourrait supposer que la coalescence est l’étape finale d’un processus de film de peinture acrylique. Bien que cela soit largement vrai, les films acryliques doivent incorporer un certain degré d’additifs hydrophiles, ou aimant l’eau, afin d’être compatibles avec l’eau. Cela signifie qu’ils retiendront inévitablement de l’eau, même après avoir été apparemment secs. En outre, un certain niveau de coalescence incomplète rend les films acryliques quelque peu poreux, laissant des canaux le long des parois des particules déformées en hexagone. Ces pores sont alors des passages pour que l’eau entre et sorte du film.
On en voit une certaine preuve dans le graphique (figure 3), où il est évident qu’il reste une quantité relativement importante de volatils dans le film, même après une période de temps prolongée. Il est surprenant de constater à quel point l’intégrité du film a été atteinte, alors qu’en fait, il reste encore 5 à 20 % du niveau initial de substances volatiles. Les films acryliques continuent à perdre du poids et à en gagner, en fonction de l’atmosphère dans laquelle ils se trouvent. Des températures plus élevées et une circulation d’air accrue ont tendance à chasser l’humidité, tandis qu’une humidité relative plus élevée encourage le film à retenir l’humidité. Ce processus se poursuit à mesure que la peinture réagit à l’environnement, en se rééquilibrant aux niveaux d’humidité de l’atmosphère. Le processus est assez lent à se développer – surtout dans un climat en constante évolution comme celui de New York – et il faut plusieurs mois pour atteindre un point d’équilibre stable. Comme pour tout matériau poreux, il y aura un niveau d’humidité qui pourrait ne jamais partir à moins que le taux d’humidité ne soit abaissé suffisamment longtemps pour attirer l’humidité.
Mise en place du test
Afin d’en savoir plus sur le moment du processus de séchage des acryliques, une série de paramètres de test a été définie pour examiner certains facteurs de séchage gérables et influents, et les identifier avec les étapes clés du séchage. Nous avons réalisé que nous ne pouvions pas tester tous les facteurs. Comme les tests ont tous été effectués en même temps, nous avons pu exclure les différences de température et d’humidité. Les facteurs environnementaux sont importants, mais il serait peu pratique d’essayer de les contrôler pendant cette série de tests. Quelles que soient les conditions ambiantes, elles ont été enregistrées. Le flux d’air a été limité au trafic normal de la pièce.
Un minimum de trois échantillons d’essai a toujours été créé, et des substrats inertes à la rétention d’humidité (aluminium, Lexan et toile de polyester) ont été choisis. Un problème réalisé dès le début des essais était que les supports d’artistes les plus courants sont eux-mêmes suffisamment absorbants pour que l’humidité modifie le poids du substrat pendant les essais. La toile de coton absorbe et retient l’eau. Il en va de même pour le carton dur et le papier. Parmi les substrats choisis, la toile en polyester offrait une surface plus perméable à l’air, tandis que la feuille acrylique et les panneaux d’aluminium offraient des surfaces plus étanches. L’objectif était de voir si les surfaces scellées par rapport aux surfaces respirantes modifieraient le processus de séchage.
Les informations réelles sur les lots du gel régulier (brillant) et du Heavy Body Titanium White sélectionnés pour ce test ont été enregistrées et utilisées pour calculer les niveaux réels de solides qui sont essentiels pour comparer la perte de volatiles pendant le séchage.
Il y a eu deux séries de tests effectués. Une série a commencé il y a plus d’un an, et une deuxième série a été observée pendant un cycle de 60 jours.
Epaisseurs de film
Notre test de temps de séchage de l’acrylique comprenait une série d’épaisseurs de film de peinture standard. Nous avons utilisé les outils pour décider de la gamme d’épaisseur et fournir un ensemble réaliste de films uniformément coulés. Nous avons choisi 10 mil (environ l’épaisseur d’une application généreusement brossée), 62,5 mil (1/16″), 125 mil (1/8″), et 250 mil (1/ ») pour ce test.
Méthodes pour évaluer les taux de séchage
- Physiquement, manipuler la couche de peinture pendant le séchage pour noter les étapes clés. C’est le moyen le plus accessible pour les artistes de mesurer le séchage également (figure 4). Toucher un film de peinture est le meilleur moyen de déterminer son degré de séchage.
- Inspecter visuellement la couche pour détecter les signes de dépouillement et de dégagement. La surface se rétracte et change au fur et à mesure qu’elle sèche. Les gels commencent par être d’un blanc laiteux, puis deviennent translucides et brumeux sur leur chemin vers la clarté. Les changements optiques indiquent les points cruciaux du cycle de séchage.
- Pesage du panneau d’essai. La plupart des artistes ne sont pas en mesure de peser leurs œuvres pendant le processus de peinture. Même s’ils le faisaient, l’information ne veut pas dire grand-chose à moins de connaître également le niveau réel des solides. En comparant la perte de poids aux résultats physiques et visuels, une image précise du processus de séchage est révélée.
Résultats des tests
Comme on peut l’imaginer, ce type de test crée des feuilles de calcul massives remplies de données. Chaque test est examiné individuellement, puis comparé aux autres. L’une des parties les plus importantes des tests était d’essayer de définir le niveau de volatiles par rapport au degré de sécheresse des films de peinture à chaque intervalle. Nous avons créé un graphique pour aider à visualiser cela (Figure 5). Cette fourchette est basée sur la comparaison entre la perte de poids de l’échantillon et les changements physiques et visuels, et en réalité, la plupart des étapes se déroulent si rapidement qu’une étape se confond avec la suivante. Les films plus épais nous permettent de mieux comprendre cette relation, mais ces points clés du cycle de séchage sont importants à établir pour les résultats à suivre.
Séchage rapide au début
Dans l’ensemble du tableau, avec chaque panneau d’essai, la plupart des pertes volatiles se produisent au début du cycle de séchage. La perte d’eau et de co-solvants est facilitée par l’absence d’une peau de peinture, ou du moins pas très importante. On peut constater cette perte rapide en observant les graphiques de la figure 5. Ce qui était intéressant, c’était de voir que chaque film créait la même ligne de courbe de séchage lorsque nous tracions la perte de poids. Nous avons remarqué que les films de peinture minces prennent environ 3 jours pour atteindre un état solide. Cela ne signifie pas que vous ne pouvez pas continuer à appliquer de la peinture ou des médiums, mais plutôt un délai général à attendre avant de faire quoi que ce soit d’extrême, comme étirer la peinture ou la vernir.
Le substrat influence les taux de séchage
L’impact du substrat sur le temps de séchage s’est avéré significatif. Le même produit appliqué à la même épaisseur sèche sensiblement plus vite sur un substrat respirant comme la toile, qui favorise le séchage dans les deux sens, par rapport à un panneau non absorbant. Au début, la perte de poids était similaire, mais lorsque les films de peinture ont commencé à développer une peau plus épaisse à la surface, un modèle est apparu montrant la différence.
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Les tests montrent qu’un substrat plus respirant permet un séchage à double sens. Les cartes en aluminium non absorbantes ont, dans presque tous les cas, montré une perte de poids significativement plus lente et un dégagement plus lent des gels (figure 6).
Epaisseur du film
L’épaisseur du film a toujours été reconnue comme un facteur clé dans le taux de séchage des acryliques. Les films de 10 mil de gels et d’acryliques Heavy Body deviennent secs au toucher en quelques minutes. Le film de peinture sèche uniformément et suit le processus de séchage standard de la peinture. Mais lorsque des couches plus épaisses sont appliquées, la principale différence est le développement d’une peau de peinture qui devient plus importante pendant le séchage jusqu’à ce que l’ensemble du film de peinture coalesce (figure 7). Cette peau de peinture entrave considérablement le mouvement des volatiles hors du film.
Nous le vérifions par la rapidité avec laquelle le gel régulier (brillant) est capable de s’éclaircir, et il y a des preuves directes pour le confirmer en le comparant au taux de perte de poids. Nous avons également pu le confirmer par rapport aux données de la manipulation physique. Dans tous les cas, les films plus fins sèchent plus rapidement qu’un homologue plus épais, quel que soit le produit ou le substrat.
Différences entre les produits
En raison de la grande portée de ces tests, le nombre de produits testés était limité. Le Heavy Body Titanium White et le Regular Gel (Gloss) ont fourni une gamme raisonnable de différences de produits. Nous reconnaissons que divers types de pigments, de formulations de peinture et d’autres produits vont se comporter différemment de ces deux produits. En dehors des solides de polymère acrylique, les produits peuvent contenir une large gamme de solides supplémentaires, y compris de nombreux types de pigments, de charges, de grains et d’agents de matage, alors que les gels ont tendance à n’avoir que le liant acrylique comme solides, à moins qu’il ne contienne des solides de matage.
En comparant le Titanium White au Regular Gel, il n’y avait pas beaucoup de différences entre eux au début, à travers les différentes épaisseurs et substrats. Le Titanium White semble prendre une avance précoce concernant la perte de poids, et il a maintenu cet avantage pendant le cycle de test de 60 jours. Dans plusieurs groupes d’essai, le niveau final de volatiles laissés dans le film se situait entre 7 et 15 % (figure 8).
Résultats de la manipulation
Nous avons manipulé (avec des cure-dents et plus tard des crayons) la surface du gel et de la peinture blanche pendant plusieurs jours jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de différence perceptible dans la façon dont l’acrylique réagissait au fait d’être piqué (figure 4). Nous avons constaté que les films plus minces séchaient si rapidement qu’il était difficile de mesurer les différents changements qui se produisaient, de sorte que les applications plus épaisses . ont fourni les données les plus enregistrables.
Les produits sont devenus sensiblement plus épais et ont commencé à s’écailler au cours du premier jour de test. En général, les couches acryliques commencent à changer très rapidement au cours de leur premier jour de séchage. En quelques heures, une « croûte » s’est développée sur le Titanium White, semblable à la croûte du Brie (fromage à pâte molle et vieillie), tandis que la peau du gel était plus caoutchouteuse, tirant et s’étirant lorsqu’on la sondait.
Au deuxième jour, il y avait un point où il était difficile d’utiliser encore des cure-dents. Les peaux étaient épaisses et inflexibles, ce qui a nécessité de passer à l’utilisation de crayons pour vérifier la sécheresse. Les piqûres douces ont rapidement fait place à des piqûres plus agressives. À la fin de la deuxième semaine, les pellicules étaient assez solides pour briser les mines des crayons.
Petite ou grande surface
Il arrive très souvent, lorsqu’on effectue ce genre de recherche, que les données des tests nous lancent une balle courbe. L’hypothèse standard serait qu’un film de peinture acrylique plus petit séchera plus rapidement qu’un film plus grand. N’est-ce pas ? Pas si vite. Nous avons comparé un cercle de produit de 2″ à un cercle de produit de 12″, tous deux sur panneau. Dans les deux échantillons Regular Gel (Gloss) et Heavy Body Titanium White, le cercle le plus grand a perdu du poids plus rapidement que son homologue de plus petit diamètre. Les différences ne sont peut-être pas substantielles, mais il y avait suffisamment de différence pour que nous nous demandions pourquoi cela s’est produit.
Séchage zonal
Bien que d’autres tests doivent être menés pour mieux comprendre ces résultats, une théorie est que sur une grande couche épaisse de peinture ou de gel, le produit initial s’écoule comme le cercle 2. plus petit, mais l’épaisseur globale de cette peau varie du centre au bord (figure 9). Il se peut que la zone centrale de la peau de la peinture soit plus mince en raison de l’afflux de volatiles vers le centre pendant le séchage, provoqué par le séchage des bords. Le bord extérieur s’écoule en premier et devient rapidement plus serré, ce qui rend plus difficile le passage de l’eau à travers le film. L’eau emprunte le chemin le plus facile pour s’échapper d’un matériau. Dans ce cas, l’eau s’écoule vers l’intérieur, vers le centre, et a pour conséquence que l’eau peut quitter le film à un rythme légèrement plus rapide que ne le permet une couche de peinture plus fine et à la peau plus uniforme.
Sommaire
De nombreux artistes tirent parti de la nature à séchage rapide des acryliques. C’est l’une de ses caractéristiques les plus notables, et bien qu’il puisse être ralenti par l’utilisation de retardateurs, le séchage rapide permet un grand éventail de techniques. Cependant, lorsque le temps est compté, de nombreux artistes qui n’ont pas réfléchi à tous les facteurs dès le départ devront attendre plus longtemps que souhaité avant de commencer la phase suivante de leur processus de peinture. Si vous peignez en couche épaisse, vous devez comprendre l’importance de donner à cette couche généreuse le temps de sécher. Si un séchage plus rapide est important, alors regardez bien ce qui peut être changé pour améliorer le temps de séchage.
Pour résumer les résultats des tests, voici quelques pensées clés :
-Les couches minces sèchent plus rapidement que les couches plus épaisses. Cela ne signifie pas que vous ne pouvez pas vous retrouver avec des couches épaisses, mais voyez s’il est possible d’appliquer plusieurs couches plus fines plutôt qu’une seule couche lourde.
-Les tissus respirants facilitent un séchage plus rapide dans les deux sens. Les panneaux offrent certainement une grande stabilité, mais leur utilisation signifie que tous les volatils ne peuvent quitter le film de peinture que dans un sens, principalement à travers une peau de peinture qui s’épaissit.
-Le choix du produit peut influencer le séchage, mais pas suffisamment pour être trop préoccupé.
-La taille de la peinture n’est pas un facteur critique.
-Les facteurs environnementaux ont une grande influence sur le séchage. La température, l’humidité et le flux d’air peuvent être ajustés pour contrôler les temps de séchage.
Enfin, il est important de noter que, bien que nous ayons isolé les variables de temps de séchage dans ce test, dans le studio, la capacité de l’artiste à contrôler autant que possible devrait entraîner des temps de séchage globaux plus rapides sans causer de problèmes potentiels. Les films de peinture appliqués en couche mince sur une toile tendue et laissés à sécher dans un espace chaud et sec avec une bonne circulation d’air sèchent beaucoup plus vite qu’une peinture empâtée sur panneau dans une cave. Ainsi, même si vous êtes pressé, prenez le temps de prendre en compte autant de variables que possible dans les équations du temps de séchage afin de répondre à vos besoins.