Le patrimoine français du vitrail représente 50 % de la surface totale de vitraux dans le monde et 60 % de celle de l’Europe ; il compte environ 450 ateliers d’artisans. Cette technique de mise en forme du verre se transmet de génération en génération, assurant ainsi la continuité de ce savoir-faire ancestral.
Le vitrail est composé d’éléments en verre et de parties métalliques. Ces éléments métalliques servent à maintenir les pièces de verre en place afin de former le motif, tout en renforçant la structure. Traditionnellement, ces éléments sont appelés des baguettes et présentent une géométrie spécifique en profilé « H », dans laquelle les pièces de verre sont insérées. Ces baguettes, ainsi que les soudures aux intersections, sont constituées d’un alliage de plomb et d’étain.
L’utilisation du plomb dans ces alliages est remise en question depuis plusieurs années. En effet, les problèmes de santé susceptibles de survenir lors de la manipulation des baguettes, ainsi que les précautions de sécurité spécifiques requises, ont conduit à une évolution de la réglementation à l’échelle européenne. L’Agence européenne des produits chimiques (ECHA) a mené une consultation publique afin d’évaluer l’impact sur les ateliers si cette interdiction venait à être officiellement adoptée. S’il peut être démontré que les risques pour les utilisateurs peuvent être maîtrisés, le plomb pourra continuer à être utilisé. Dans le cas contraire, un matériau de substitution devra être développé. Cette évolution entraînerait en effet l’inscription du plomb métallique sur la liste des substances dont l’utilisation ou la manipulation est soumise à autorisation. Or, l’obtention d’une telle autorisation serait coûteuse en temps et en argent, en particulier pour les petits ateliers. Cette évolution potentielle de la réglementation concernant ce matériau traditionnel a donc conduit le Cerfav à étudier la mise au point d’un matériau alternatif.
L’objectif de ces travaux est de trouver un alliage de substitution permettant de remplacer le plomb dans l’éventualité où celui-ci serait interdit. Le Cerfav disposant à la fois d’un laboratoire et d’un atelier de vitrail, ces compétences complémentaires permettent des échanges efficaces entre les deux environnements. Par ailleurs, le matériau de substitution, qui devra être sans plomb, devra également pouvoir être façonné à l’aide des outils et selon les savoir-faire traditionnels des vitraillistes. Toutefois, le plomb étant l’un des métaux les moins coûteux du marché, l’alliage alternatif entraînera probablement un surcoût.
C’est dans cette perspective que les recherches ont été lancées. Dans un premier temps, les critères à prendre en compte pour le nouveau matériau étaient notamment sa malléabilité et la compatibilité de l’alliage constituant les baguettes avec celui utilisé pour la soudure. Différentes compositions et géométries ont été produites sous la forme de baguettes à profilé H, ainsi que l’alliage de soudure complémentaire. Les essais de découpe et de soudure ont été réalisés dans l’atelier du Cerfav avec l’expertise de son formateur en vitrail. À l’issue d’un premier plan expérimental, qui portait sur des paramètres tels que l’alliage de la baguette, le couple d’alliages de soudure, la température de soudage et les considérations esthétiques, l’une des compositions testées a permis d’obtenir une bonne malléabilité et une bonne compatibilité avec l’alliage de soudure. Afin de confirmer ces premiers résultats et d’évaluer objectivement les propriétés de l’alliage, un nouveau projet a débuté en 2023 pour étudier la résistance mécanique et climatique de différents matériaux sans plomb, en comparaison avec le matériau traditionnel à base de plomb.
Trois ans après le début du projet, les essais de résistance mécanique et climatique ont désormais donné des résultats encourageants, ouvrant la voie à une nouvelle phase de recherche. Un protocole d’essai ainsi que des séries d’échantillons ont été distribués à des ateliers de vitrail afin que les artisans puissent donner leur avis sur le matériau alternatif et identifier les adaptations nécessaires pour réduire au minimum les différences entre la baguette traditionnelle en plomb et l’alternative sans plomb. Les résultats sont toujours en cours d’analyse et des études complémentaires sont prévues.
La recherche d’un nouveau matériau sans plomb destiné à être utilisé dans le vitrail n’en est encore qu’à ses débuts : des travaux supplémentaires devront être menés au cours des prochaines années avant de pouvoir identifier et valider un matériau sans plomb capable de remplacer l’alliage de plomb actuellement utilisé dans le vitrail.
Article by Dr Lucile Cornu, Cerfav, innovation@cerfav.fr
