Pourquoi fait-on sécher la laque japonaise dans un endroit humide ?
― La laque ne « sèche » pas : elle « durcit » dans l'eau
Le linge sèche bien les jours de beau temps, quand l'air est sec. Pourtant, l'artisan laqueur range son bol tout juste laqué dans une boîte humide. Cette logique, qui semble inversée, cache une raison simple : la laque n'est pas un vernis qui sèche en perdant son eau.
Ces bols rouges ou noirs, bien brillants, qu'on utilise pour le Nouvel An. Leur surface, c'est du bois recouvert de plusieurs couches de laque, une sève d'arbre.
Dans un atelier de laque, on trouve une armoire en bois appelée « étuve à laque » (urushi-buro). L'artisan humidifie les parois intérieures avec de l'eau, puis y place l'objet qui vient d'être laqué avant de fermer la porte.
Le vernis sèche dans une armoire humide : c'est contraire à l'intuition. Pourtant, une laque laissée dans une pièce bien sèche reste collante indéfiniment.
Il y a deux raisons à ce besoin d'humidité
La plupart des peintures sèchent parce que l'eau ou le solvant s'évapore. La laque, c'est différent. Elle utilise l'oxygène de l'air pour relier entre elles de petites molécules, qui forment alors un réseau et durcissent.
Ce qui relie les molécules, c'est une protéine appelée « enzyme » présente dans la laque. Une enzyme ne peut pas fonctionner sans eau. Si l'air est sec, l'eau s'échappe en premier et l'enzyme s'arrête.
En somme, l'étuve à laque n'est pas une pièce pour sécher. C'est une pièce qui empêche l'eau de s'échapper, le temps que l'enzyme termine son travail. Voyons cela en détail.
Comment la laque durcit-elle ?
La laque est une sève récoltée en entaillant le tronc de l'arbre à laque (Toxicodendron vernicifluum). Un seul arbre ne fournirait, en une saison, que l'équivalent d'une bouteille de lait, soit environ 200 grammes.
La laque fraîchement récoltée se divise en trois grands éléments. Le plus abondant est un composant proche d'une huile, qui forme le film durci. Vient ensuite l'eau, qui représenterait 20 à 30 % du total. Enfin, une infime quantité d'enzyme s'y trouve mêlée.
Regardez la figure 1. À gauche, la laque juste après application. Les molécules proches d'une huile sont dispersées, mélangées à de fines gouttelettes d'eau. L'enzyme se trouve dans ces gouttelettes ; elle utilise l'oxygène dissous venu de l'air pour créer des « points de liaison » sur les molécules.
Une molécule ainsi activée se lie à sa voisine. En se répétant, ce processus forme le réseau visible à droite. Ce réseau ne se dissout plus ni dans l'eau ni dans l'huile. C'est l'état « durci » de la laque.
Pourquoi un air sec empêche-t-il le durcissement ?
Une enzyme ne peut garder sa forme et fonctionner que si elle est entourée d'eau. Or le film de laque appliqué est très fin : si l'air est sec, l'eau qu'il contient s'échappe rapidement.
Si l'eau disparaît en premier, l'enzyme s'arrête avant d'avoir fini de relier les molécules. Le réseau reste incomplet, et la surface demeure collante indéfiniment.
Faites varier l'humidité de la pièce avec le curseur de la figure 2. La colonne de gauche représente la limite de vapeur d'eau que l'air peut contenir. La partie bleue en bas correspond à la quantité réellement présente, et l'espace vide au-dessus à la « marge disponible ». Plus cette marge est grande, plus la force qui extrait l'eau du film est importante.
C'est pour cette raison que les artisans maintiennent l'étuve à laque à une température d'environ 20 à 30 °C et une humidité de 70 à 85 %. Il ne faut pas non plus trop augmenter l'humidité : la surface durcirait alors trop vite tandis que l'intérieur resterait mou, ce qui provoque des plis appelés « rétreint », semblables à un crêpage.
Il faudrait entre une demi-journée et un jour pour qu'elle ne colle plus au toucher. Mais la réaction qui tisse le réseau se poursuivrait ensuite, très lentement, pendant des mois voire des années. C'est pourquoi on dit que les objets laqués anciens sont plus solides. En revanche, la laque craint les ultraviolets du soleil : laissée en extérieur, elle perd son brillant.
L'irritation cutanée causée par la laque provient du composant qui forme le film lui-même. Une fois intégré au réseau durci, ce composant ne s'échappe presque plus vers l'extérieur. C'est pourquoi manger dans un bol en laque correctement durcie ne provoque normalement pas d'irritation.
En résumé
La laque n'est pas un vernis qui sèche en perdant son eau. Elle durcit parce qu'une enzyme utilise l'oxygène pour relier les molécules entre elles et former un réseau. Cette enzyme ne pouvant fonctionner que dans l'eau, l'artisan utilise l'humidité de l'étuve pour empêcher l'eau de s'échapper.
Ce qui fait durcir la laque, ce n'est pas l'air sec.
C'est une petite enzyme qui continue de travailler dans l'eau.
Sur le degré de sécheresse de l'air et la façon dont l'eau s'échappe, lisez aussi Pourquoi le chauffage assèche-t-il autant une pièce ?. Pour voir ce qui se passe au moment où l'eau s'évapore, découvrez aussi Pourquoi une goutte de café laisse-t-elle une tache en forme d'anneau en séchant ?.
- Cherchez chez vous un bol ou des baguettes laqués, et versez une goutte d'eau sur la surface. Si l'eau perle sans être absorbée, c'est la preuve que le film a bien durci en réseau.
- Faites sécher du linge un jour sec et un jour de pluie. Vous constaterez qu'une humidité élevée ralentit le séchage. L'étuve à laque exploite volontairement cette « difficulté à sécher ».
- Regardez l'humidité du jour à la météo ou sur un hygromètre. Une pièce chauffée en hiver peut descendre à 30-40 %. Pour la laque, c'est un air bien trop sec.
※ Ne touchez pas la laque brute ni l'arbre à laque lui-même, qui peuvent provoquer des irritations. Limitez l'observation aux objets laqués déjà finis.
Pour en savoir plus ― termes, formules et liens avec les programmes scolairesDu collège à l'université : le niveau de chaque notion est précisé
- CollègeNotion vue au collège, en sciences
- LycéeNotion vue au lycée, en chimie ou en biologie
- Lycée+Approfondissement de lycée, ou contenu encadré dans les manuels
- UniversitéNon vu au lycée : relève d'une spécialité universitaire (chimie des polymères, enzymologie)
- RecherchePas encore établi comme acquis même à l'université : sujet encore étudié par les chercheurs
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Urushiol : le composant principal qui forme le film de laque. En 1917, le chimiste Rikô Majima a confirmé qu'il en était le composant principal et en a déterminé la structure. C'est aussi la cause des irritations cutanées.
- Laccase : enzyme présente dans la laque. Elle utilise l'oxygène pour oxyder l'urushiol et déclencher la liaison entre les molécules.
- Humidité (humidité relative) : la proportion de vapeur d'eau réellement contenue dans l'air par rapport à la quantité maximale qu'il peut contenir (quantité de vapeur saturante).
CollègeLycéeVérifions par le calcul : de combien de fois l'eau s'échappe-t-elle plus vite dans une pièce sèche ?
La vitesse de fuite de l'eau du film dépend de la « marge disponible » de l'air. Comparons l'étuve à laque (humidité 80 %) et une pièce chauffée en hiver (humidité 40 %). La température est de 25 °C dans les deux cas.
| En notation | E = k × ( ρs − ρ ) = k × ρs × ( 1 − H ) |
| En mots | Vitesse de fuite de l'eau = coefficient × (quantité de vapeur maximale − quantité de vapeur actuelle) = coefficient × maximale × (1 − humidité) |
| Origine de la formule | C'est la loi d'évaporation de Dalton : la vitesse d'évaporation de l'eau est proportionnelle à l'écart de vapeur d'eau entre l'air juste au-dessus de la surface (presque saturé) et l'air ambiant. Plus l'écart est grand, plus la vapeur d'eau se diffuse vers l'extérieur. |
| E | Vitesse de fuite de l'eau hors du film |
| k | Coefficient dépendant de facteurs comme la force du vent (supposé identique dans les deux pièces) |
| ρs | Quantité de vapeur saturante (limite de vapeur d'eau que peut contenir 1 m³ d'air, en grammes) |
| H | Humidité (en proportion ; 80 % = 0,8) |
| Quantité de vapeur saturante à 25 °C | Environ 23 grammes (par m³ d'air) |
| Humidité de l'étuve à laque | 80 % (0,8) |
| Humidité d'une pièce chauffée en hiver | 40 % (0,4) |
| Vapeur d'eau contenue dans l'étuve à laque | 23 × 0,8 = 18,4 grammes |
| « Marge » de l'étuve à laque | 23 − 18,4 = 4,6 grammes |
| Vapeur d'eau contenue dans la pièce d'hiver | 23 × 0,4 = 9,2 grammes |
| « Marge » de la pièce d'hiver | 23 − 9,2 = 13,8 grammes |
| Rapport des vitesses de fuite (le coefficient k, commun, s'annule) | 13,8 ÷ 4,6 = 3 |
Dans une pièce d'hiver sèche, l'eau s'échappe du film de laque 3 fois plus vite. Le temps nécessaire à l'enzyme pour terminer de relier les molécules ne se raccourcit guère avec l'humidité : c'est donc l'eau seule qui disparaît en premier. On peut dire que l'étuve à laque est une boîte qui ramène ce « fois 3 » à « fois 1 ».
LycéeLycée+Oxydation et polymère en réseau
LycéeUne enzyme est un « catalyseur » fait de protéine. Elle accélère une réaction sans elle-même se transformer. Mais sa forme n'est maintenue que par l'eau et la température environnantes : en cas de sécheresse ou de chaleur excessive, elle ne peut plus fonctionner. La réaction de la laque s'explique par l'« oxydation » de l'urushiol par l'oxygène.
Lycée+Lorsque des molécules s'enchaînent successivement pour former une molécule géante, on parle de « polymérisation ». Dans le cas de la laque, les chaînes ne s'allongent pas seulement en ligne : elles se relient aussi latéralement, formant un « polymère en réseau ». Un tel polymère résiste à la fusion par chauffage et ne se dissout pas dans les solvants. C'est pour cette raison que les objets laqués résistent aux acides et à l'alcool.
UniversitéUne enzyme à cuivre et un durcissement en deux étapes
La laccase est un type d'oxydase à quatre atomes de cuivre (une multicopper oxydase). Elle capte des électrons depuis les deux groupes hydroxyle (la portion catéchol) portés par le cycle benzénique de l'urushiol, et réduit l'oxygène en eau. Privée de ses électrons, l'urushiol devient un radical, et la polymérisation progresse par liaison entre radicaux. Après cette étape enzymatique, les doubles liaisons des longues chaînes latérales de l'urushiol réagiraient lentement avec l'oxygène de l'air par « auto-oxydation », créant des réticulations supplémentaires qui durciraient encore le film. Pour l'évaporation de l'eau, le point de départ reste la loi d'évaporation de Dalton, selon laquelle la vitesse d'évaporation est proportionnelle à l'écart de pression de vapeur d'eau.
📖 Pour la dérivation des formules et pour aller plus loin : Laccase (Wikipédia, en japonais) ／ Urushiol (Wikipédia, en japonais)
RechercheCe qui reste mal compris
- Le mécanisme du durcissement sur plusieurs années. Une fois l'étape enzymatique terminée, on ignore encore précisément jusqu'où et à quelle vitesse progresse la réticulation par auto-oxydation.
- Le rôle du mucilage. La laque contient aussi quelques pourcents de polysaccharides (mucilage), qui stabiliseraient les gouttelettes d'eau. Leur contribution exacte à la solidité du film fait encore l'objet de recherches.
- Les conditions du rétreint (plissement). À quelle humidité et quelle épaisseur la surface durcit-elle seule en premier, provoquant des plis ? Cela dépend largement de l'expérience des artisans, et une prévision numérique reste difficile.
Le contenu de cet article reflète donc « ce que l'on comprend à ce jour ». La chimie commence tout juste à mettre des mots sur un savoir-faire que les artisans ont acquis par l'expérience de l'humidité.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Passage de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences 4e, « Le temps et son évolution » (humidité, vapeur saturante) | Colonne de la figure 2, vérification par le calcul |
| Lycée | Chimie « oxydation et réduction », Biologie « enzymes » | Raison 2, explication de l'oxydation et des enzymes |
| Lycée+ | Chimie « composés macromoléculaires » (polymère en réseau) | Réseau de la figure 1 |
| Université | Chimie des polymères, enzymologie | Durcissement en deux étapes : laccase et auto-oxydation |
| Recherche | Science des matériaux de la laque, conservation du patrimoine | Durcissement à long terme, mucilage, conditions du rétreint |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Entretien des objets laqués (éviter le soleil, éviter le sèche-linge) |
※ Cet article est une explication scientifique grand public. Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur destinés à faciliter la compréhension. Les conditions d'humidité et de température varient selon le type de laque et l'artisan. La laque brute pouvant provoquer des irritations, ne la touchez pas à mains nues.