On les utilise depuis la plus petite école, mais sait-on vraiment comment elles marchent ? Je parle des gommes, celles utilisées pour effacer du crayon à papier, et parfois du stylo.
Je distinguerais ici essentiellement trois techniques utilisées par les gommes pour effacer.
Les gommes tendres
La première méthode, est probablement la plus commune. Si l’on prend une gomme blanche, ou bien la partie rose des gommes mi-roses, mi-bleues bien connues, alors on a à faire à une matière souple et caoutchouteuse. Littéralement de la gomme.
Pour le crayon à papier, le fonctionnement d’une gomme en lui-même est lié au fonctionnement du crayon.
Une mine d’un crayon à papier est formé essentiellement de graphite, d’argile, et d’un liant plus ou moins gras. Plus il y a d’argile, plus la mine est claire et « grasse ». Le taux d’argile est alors soit haut, soit bas, sur une échelle qui a donné la nomenclature avec H/B (pour hard et black : un 10H est fort en argile, fiable en graphite, clair et dur, alors qu’un 10B est au contraire riche en graphite, sombre et plus gras — le HB est au milieu).
Lors d’un tracé, la mine s’use sur le papier et se fixe dans les aspérités de ce dernier. La liaison entre le papier et la mine est essentiellement mécanique pour ce qui est des mines riches en graphite. Pour les mines grasses, la mine subsiste aussi sur le papier par des liaisons moléculaires (forces de van der Waals…).
Une gomme blanche ou rose « caoutchouteuse » est à la fois poreuse et adhérente. Plus que le papier, en vérité. Grâce à cela, lorsque l’on frotte la gomme sur un dessin au crayon, le graphite se détache du papier et se colle alors à la gomme. La gomme, elle, est suffisamment tendre pour produire des sortes de « copeaux ». Ces copeaux sont alors éliminés avec le graphite collé dessus et la gomme reste propre, mais elle finit par s’user.
Ajoutons qu’avant l’invention de ces gommes, c’était de la mie de pain qui était utilisée pour retirer les traits du crayon. Et avant l’invention des mines de crayon à base de graphite et d’argile, c’était une pointe en métal qui était utilisée, typiquement du plomb (plomb, qui se dit “lead” en anglais, et qui est encore aujourd’hui le terme désignant une mine d’un crayon dans une partie des langues germaniques).
Ces gommes-là agissent donc par une action mécanique en détachant littéralement le tracé du papier. Aussi, elles fonctionnent très bien sur les mines sèches (crayon à papier), mais un peu moins sur les mines grasses, telles que les crayons de couleur : ces dernières finissent par s’étaler grassement sur le papier et à inhiber la formation des copeaux de la gomme, qui finit alors salie. De plus, si l’on a fortement appuyé lors de l’écriture au crayon, la mine se fixe trop profondément dans les aspérités du papier et la gomme ne peut plus la retirer.
Les gommes bleues, abrasives
La confection d’une gomme est un équilibre entre plusieurs paramètres :
- la dureté, pour mieux frotter ;
- la souplesse et l’élasticité, pour ne pas abîmer le papier ;
- adhérence, pour mieux accrocher le graphite se trouvant sur le papier.
Les gommes bleues sont-elles nettement moins souples, et également bien plus abrasives, à cause de l’inclusion de grains de sable (de la pierre ponce) comme sur du papier de verre.
Leur fonctionnement est identique à la partie rose de la gomme, mais ils servent alors à effacer du crayon sur des surfaces plus dures : carton, bois, murs… sur lesquelles on peut appuyer davantage. L’explication disant que cette partie de la gomme sert à effacer le stylo est une semi-légende, entretenue par par les fabricants de gommes elles-mêmes, par le marquage d’une pointe de stylo sur la partie bleue.
Pourtant, n’importe qui ayant essayé a vite remarqué que cela ne fonctionnait pas vraiment. Ceci pour une raison assez simple : l’encre du stylo a tendance à pénétrer profondément dans le papier, pas rester en surface comme le crayon, et donc pour effacer ça, il faut y aller bien plus durement, souvent jusqu’à détruire le papier lui-même, ce qui n’est pas but. Pas de problème cependant sur une surface assez solide (carton, bois, un mur) : ici on peut abraser le support pour retirer le crayon (ou l’encre, mais par abrasion du substrat plus que par retrait du tracé).
Il y a pourtant une méthode pour effacer le stylo ! Enfin… certains stylos. Et c’est avec un troisième type de gomme !
Les gommes FriXion® thermoréactives
FriXion est une marque du fabricant de stylos Pilot. Ce stylo est effaçable avec une gomme. Ici cependant, le principe est totalement différent des gommes pour crayons au graphite.
L’action pour les gommes pour crayons est mécanique, mais celui pour les stylos FriXion est thermochimique : l’encre utilisée dans ces stylos est thermosensible avec un fort phénomène d’hystérésis.
L’encre est visible à température ambiante et lorsqu’on achète le stylo, mais dès qu’on le chauffe autour de +60 °C, il réagit et devient invisible.
L’échauffement pour le rendre invisible (ie : l’effacer) est le rôle de la gomme : frotter la gomme sur l’encre réchauffe localement le papier et l’encre.
L’effet d’hystérésis signifie que l’encre ne réapparaît pas immédiatement en refroidissant à température ambiante. Il est possible de la faire réapparaître, mais il fait refroidir bien en dessous de la température ambiante, à des températures de l’ordre de −10 °C :
C’est donc différent des encres thermochromiques utilisées dans les tasses thermoréactives ou les bijoux d’humeur : là, l’encre change de couleur lorsqu’elle passe au-dessus d’une température donnée, mais reprend sa couleur initiale si la température repasse en dessous. Les deux transitions se font donc à la même température : il n’y a pas d’hystérésis.
Avec l’hystérésis, l’encre des stylos FriXion® transite d’une phase visible à une phase invisible à +60 °C, et d’une phase invisible à visible à −10 °C. Entre les deux températures, l’encre subsiste dans l’état dans lequel il se trouve, sans bouger. L’hystérésis c’est ça : les deux températures de transitions (dans un sens, puis dans l’autre) ne sont pas identiques.
Ceci signifie aussi deux choses, pour ces stylos :
- un texte écrit avec un stylo FriXion® deviendra invisible sur le papier est chauffé. Par exemple, si le document est laissé dans une voiture au Soleil.
- inversement, un texte effacé avec une gomme peut redevenir visible si on le place au congélateur.
Pour ces raisons, ces stylos ne sont pas recommandés pour des écrits sensibles ou que l’on vise à être pérennes dans le temps.
Si cela est votre besoin, je recommande plutôt les stylos Fisher Space Pen, que l’on peut utiliser sur une plage de température allant de −35 °C et +120 °C et dont l’encre est censée rester inaltérée durant au moins un siècle. Ces stylos sont également remplis de science, notamment pour être capables d’écrire à l’envers et en apesanteur !
Conclusion
Les gommes que l’on trouve dans une trousse d’écolier fonctionnent de différentes façons, en fonction de la gomme en question. La plupart sont faites de caoutchouc naturel (latex), ou synthétique, auxquelles on incorpore des additifs comme du soufre (pour le rendre plus durable, des abrasifs (pour les gommes bleues) ou divers pigments.
Les gommes molles, en caoutchouc, fonctionnent par adhésion : il « colle » au graphite du crayon, simplement accroché sur le papier et le décolle ainsi du papier pour l’effacer.
Les gommes plus dures, notamment les gommes bleues contiennent des particules abrasives, typiquement de la pierre ponce, de la silice (du sable) ou du carbonate de calcium (un abrasif plus doux pour ne pas trop abîmer le papier). Ici l’action mécanique consiste à limer la surface du papier pour en retirer les pigments que l’on a écrits dessus, que ce soit du crayon ou du stylo. Le stylo lui-même n’est pas retiré, comme l’est le crayon, mais c’est toute une partie du papier qui l’est. Ceci abîme inévitablement le papier, et c’est pour ça qu’il n’est prévu à la base que pour les surfaces plus résistantes, comme le bois ou le carton.
Certaines gommes sont là pour des encres spécialement étudiées pour s’effacer, ou du moins s’invisibiliser sous l’action de la chaleur. La chaleur est apportée par l’action de frotter la gomme sur le papier. C’est ce qui se passe pour les stylos FriXion®.
Ici l’action n’est donc plus mécanique, mais thermochimique.
Ressources et liens
- Crayon — Wikipédia ;
- How do erasers work? - McGill University ;
- The Two Types of Erasable Ink and Why One Is Much Cooler Than the Other | Office for Science and Society - McGill University ;
- PILOT FRIXION COLOURS ERASABLE FELT TIP PENS ;
- The Science Behind Frixion Erasable Pens | Nippon.com ;
- How do erasers erase?| HowStuffWorks ;
- Mais à quoi sert vraiment la partie bleue de cette célèbre gomme d’écolier ? — Edition du soir Ouest-France — 28/09/2022 ;
