Cette page reprend dans les grandes lignes les différentes étapes de fabrication d'une émulsion photosensible. Comme chaque protocole introduit de légères variations particulières, nous nous arrêterons ici à une description générale des phénomènes physiques et chimiques en jeu dans chaque étape pour une formulation de base sans ajout particulier de sensibilisateurs.

IMPORTANT | Toutes les émulsions rapportées dans ce wikipelloche sont de type neutre et préparé selon Maddox, elle contiennent toutes des cristaux à base de bromure et de iodure d'argent en suspension dans de la gélatine: on peut savamment dire que l'on a une préparation au gélatinobromoiodure d'argent. Il existe d'autres manières de préparer les émulsions mais également d'autres moyens d'obtenir une émulsion sensible avec des propriétés spécifiques. Une page sera consacré à cela ultérieurement.

De base, nous avons 3 solutions à préparer, la solution A et la solution B qui par mélange formeront nos cristaux de gélatinobromoiodure d'argent et la solution C qui sera rajouté plus tard afin de réajuster la quantité de gélatine.

Durant cette étape, on prépare les ingrédients que l'on va assembler en solution dans des proportions qui seront déterminantes pour les caractéristiques de l'émulsion. Ces proportions sont données par la formulation que vous avez récupéré dans une “recette” ou que vous aurez déterminé vous même en suivant un ensemble de règles complexes ou simplifiés selon si vous êtes joueurs (voir aide à la formulation de sa propre émulsion).

Ces solutions sont préparés à des températures définies par l'étape de la nucléation.

La solution A contient:

• EAU, qui sera le solvant et qui devra être déminéralisée.
  • IODURE DE POTASSIUM ( Symbole KI), pour former de gros centres de sensibilité. On pourrait espérer en rajouter un maximum mais la quantité doit rester raisonnable pour éviter les problèmes et c'est comme çà pour quasiment tous les produits, il y a un minimum et un maximum. Rappel: Si vous voulez modifier une formulation vous devez consulter la page aide à la formulation de sa propre émulsion) .
  • BROMURE DE POTASSIUM (symbole KBr), pour former la grande part des cristaux sensibles. L'excès de KBr qui est rajouté dans la solution A n'entre pas dans la constitution des cristaux mais, cet excès a un effet déterminant dans la forme prise par les cristaux et donc cela joue sur la sensibilité de l'émulsion ou encore le contraste…
  • GELATINE dite de “qualité photographique”. Une fraction de cette gélatine sera intégrée aux grains, enveloppant les cristaux, elle permettra aux colorants sensibilisateurs de se fixer à la surface des grains. La gélatine devient un intermédiaire en assurant un transfert de l'énergie du sensibilisateur excité par la lumière vers le bromure d'argent sensible seulement au bleu.

La solution B contient:

• EAU déminéralisée
  • NITRATE D'ARGENT (symbole AgNO3), qui apporte l'argent sous forme ionique (Ag+). C'est lui qui par simplification peut-être qualifié d'élément sensible à la lumière, mais également constituant de l'image latente et après développement constituant de l'image final en devenant noir. Remarque, le nitrate d'argent en solution est faiblement sensible à la lumière, il faut donc préparer la solution B en lumière rouge.

La solution C contient:

• EAU déminéralisée; selon les formulations, il n'y en a pas.
  • GELATINE dite de “qualité photographique”. Elle donne une consistance à l'émulsion, elle fait le lien entre les cristaux, tout en permettant de par sa structure de gel, une bonne diffusion des substances libres à l'intérieur de l'émulsion (pour laver l'émulsion, la développer…). Au cours de la préparation, la présence de la gélatine à plusieurs effets qui seront précisés le moment venu. Cette “solution” C est à rajouter en fin de maturation physique.

C’est l’étape où l’on va introduire la solution B dans A, ayant pour effet la précipitation des sels d'argents sensible à la lumière. Cette étape comme toutes les suivantes doit être réalisée en lumière inactinique.

Si la formulation est déterminante pour les propriétés de l'émulsion, la manière de mener la préparation dans son ensemble, le process, est tout aussi influent sur les résultats obtenus. C'est à dire que pour une même formulation, des manipulations différentes vont donner des caractéristiques différentes à l'émulsion.

Par exemple, quand on mélange tout sur un temps très court (1 à 3 minutes), on a une émulsion potentiellement bien contrastante de par ses cristaux de taille homogène. Si on mélange en ajoutant petit à petit, de façon échelonnée, on aura des cristaux de tailles et de formes différentes et théoriquement avec plus de nuances de gris comme dans un négatif. Remarques: Les 2 principes énoncés ici sont au conditionnels car les autres étapes ont également un impact sur les caractéristiques de l'émulsion finale. Le protocole doit être défini au préalable afin de s'assurer de sa cohérence globale.

Les deux premières minutes qui vont suite à la mise en contact des 2 solutions sont déterminantes pour toute la suite de la préparation, car elles conditionnent le nombre de cristaux et leurs formes, etc.

La réaction chimique est la suivante:

Bromure (ou iodure ) de Potassium + Nitrate d'argent —> Bromure (ou iodure) d'argent + déchets (potassium et nitrate)

KBr + AgNO3 ⇒ AgBr (ou AgI) + (K+ , NO3-)

En réalité, on a :

(K+ , Br-) + (Ag+ , NO3-) ⇒ (Ag+ , Br-) + (K+ , NO3-)

Au début, étant très faiblement soluble dans l’eau, le bromure d’argent précipite de manière informe, on a :

(Ag+ , Br-) ⇒ AgBr

A ce moment-là, on a un sel mais pas de cristaux à proprement parler, pas du tout comme on les voudrait, car la cristallisation c’est avant tout de l’arrangement de structure entre les atomes, ça coûte en énergie et çà prend du temps, un temps relatif…

Il faut donc revenir en arrière très très rapidement, solubiliser le Bromure d'Argent informe afin de l'accompagner vers une cristalisation bénéfique, de forme octaédrique plutôt que cubique.

AgBr ⇒ (Ag+ , Br-)

Il faut donc de l'énergie pour casser et reconstruire par la suite. Cette énergie vient de l'agitation vigoureuse, de la forte température (70°C), de la modification des équilibres des espèces chimiques avec l'excès de bromure de potassium et de la présence de la gélatine qui rajoute un peu de distance, facilite la dispersion et évite les agrégats cause de points noirs (“poivrage”). C'est une représentation simplifié d'un système encore plus complexe mais qui dans la pratique est facilement gérable.

Si on utilise de l'eau déminéralisé jusqu'à l'étape de lavage, c'est pour qu'il n'y ait aucune concurrence ou déplacement d'équilibre dans les réactions chimiques importantes.

Cette étape précède la maturation physique, du fait du temps très court, elles sont indissociables et se confondent plus ou moins selon si le mélange est échelonné dans le temps.

Pour augmenter la sensibilité globale, on va laisser le temps aux cristaux de grandir en se nourrissant du bromure d’argent venant des plus petits cristaux. L'excès de bromure de potassium, la température élevée de 70°C et l'agitation permanente augmentent la solubilité du bromure d’argent, ce qui facilite son transfert des très petits cristaux vers les gros.

La gélatine va à nouveau jouer un rôle important, elle renforce l'effet de l'agitation et de la température pour empêcher jusqu'à la fin de la maturation physique que les cristaux s’accolent. C'est le phénomène de la coalescence, où des petits cristaux viennent grossir des gros cristaux, cette croissance incontrôlée peut être inutile car il y a une taille limite des cristaux où tout accroissement n'apporte plus de gain de sensibilité. En revanche, trop de gélatine pendant la maturation physique peut avoir un effet retardeur sur cette étape, car la gélatine n'est pas une substance pur et qu'elle renferme une part de molécules retardatrices de cette étape.

On arrête cette maturation physique une fois le temps optimal atteint, c'est à dire avant qu'un voile ne se forme ou que l'accroissement des grains n'apporte plus de gains de sensibilité.

Mais juste avant, on ajoute la solution C (gélatine) qui va permettre après refroidissement d'obtenir une émulsion avec une consistante suffisante pour être manipuler pendant le lavage. Si il n'y a pas d'eau dans la “solution” C, Il faut prévoir un temps suffisant entre l'introduction de la gélatine et l'arrêt de la maturation pour que la gélatine fonde dans la préparation et que l'on obtienne un mélange homogène.

Tout juste refroidie mais encore liquide, on coule la préparation dans une boîte carré ou rectangulaire, ayant une surface plane adaptée pour obtenir au final une épaisseur de 3 à 5 mm environ. Dans notre cas, on a réparti l’émulsion dans des couvercles de boîtes super8 (deux couvercles de boites de 90 m conviennent pour 170ml d’émulsion).

Pour s'assurer d'une gélification complète, l'émulsion est placé au réfrigérateur pendant 20-30 minutes. Une fois que le gel a suffisamment durci, il est plus facile de la découper à l’aide d’un couteau (en inox) en petits cubes de 3mm de côté.

Plus les cubes sont petits et plus la surface de contact avec l’eau est grande, favorisant ainsi les transfert et réduisant le temps de lavage. Cependant, des cubes trop petits risquent de compliquer leurs manipulations.

Cette étape va permettre de se débarrasser des éléments chimiques inutiles et introduits avec les réactifs:

• Le potassium associé à l'iodure et au bromure.
• Le nitrate complémentaire de l'argent.
• Mais également l’excès de bromure de potassium essentiel dans la première maturation « physique » pour faciliter l’accroissement des grains mais fortement retardateur pour le gain de sensibilité dans la maturation « chimique » qui suivra.

Ces quatre premières étapes sont à faire d’une traite. Après, on peut reprendre le lendemain ou le surlendemain, du moment qu’on a mis l’émulsion au frais.

Cette phase de maturation chimique (ou refonte) a pour objectif d'augmenter le nombre d'irrégularités dans la structure des cristaux, afin de donner plus de centres de sensibilité et donc d’augmenter la sensibilité. Le gain de sensibilité dépend dans cette étape du temps, de la température et surtout de l’ajout de sensibilisateurs tel que le soufre, l’or, etc. S'il n'y a pas d'ajout de sensibilisateurs, c'est simplement une maturation physique qui ne se justifie plus vraiement)

La maturation chimique se fait dans un bain-marie à température stabilisée autour de 50-55°C. Elle débute par l'ajout de sensibilisateur tel que le Soufre. La quantité de soufre a ajouté dépend de la quantité de soufre déjà présente et contenue dans la gélatine. Dans l'industrie,…

A préciser ajout de soufre

Le couchage, c’est tout simplement l’étape où l’on va appliquer l’émulsion sur le support (pellicule, plaque de verre, papier photo, etc.). Le support doit permettre l'adhérence de l'émulsion qui doit persister après séchage. En fonction du support, une couche d'adhérence nommé substratum est nécessaire. Si on a recyclé du film, on peut utiliser comme substratum, l'ancienne couche d'émulsion blanchi ou fixé (sans argent ou sans bromure d'argent si c'était du film vierge périmé).

La difficulté dans cette étape réside dans le contrôle de l'épaisseur de la couche, si celle-ci est trop fine, on n'obtiendra pas une densité suffisante. Si elle est trop épaisse, on consomme trop d'émulsion qui a un coût. De plus, une émulsion trop épaisse sera plus longue à traiter au développement et le film perdra de sa souplesse. On constate dès à présent que sans technique précise de couchage et reproductible à l'identique, comparer deux préparations de film n'a pas de sens. Si la couche est plus épaisse, le film sera plus sensible.

en cours

• Pour être couchée,l'émulsion doit être liquide et donc chaude.
• Selon la façon de coucher, la viscosité souhaité n'est pas la même, il faut tester.
• Plus elle chaude et moins l'émulsion est visqueuse.
• La viscosité est un des facteurs qui détermine l'épaisseur de la couche d'émulsion, plus elle est visqueuse et plus elle est épaisse.
• A une température donnée, deux émulsions de formulations différentes n'auront pas la même viscosité, cela va surtout dépendre du bloom de la gélatine et du pourcentage de gélatine au moment du couchage (on peut le calculer d'après la formulation mais il faut tenir compte de la part d'eau évaporé que l'on maîtrise difficilement mais qui peut être compensée).

Plusieurs heures sont nécessaires afin que l'émulsion se déshydrate en partie. ……comparer séchage chaud et froid+ humidité effet sur sensibilité

Dans l'industrie (Kodak par exemple), les émulsions une fois couchées sont mises de côté pendant un an avant d'être vendues/utilisées. Pendant ce temps, l'émulsion continue de gagner en sensibilité.

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