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Dossier

Les dispersions de PVAC pour le collage des panneaux peints fragilisés

Réversibilité du collage de joints endommagés
Gwendoline Firmery
This article is a translation of:
 PVAC dispersions for the gluing of weakened panel paintings

Abstracts

The abundant recent literature concerning PVAC dispersions and their properties has permitted us to take stock of advances in research on panel painting adhesives. Our study engages with the issues of stability and reversibility, both theoretical and practical, of PVAC dispersions, leading us to reconsider the advantages of their use over proteinic adhesives for opening damaged joints, in cases where swelling produced by the solvent could be problematic.

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Full text

Introduction

1Le collage des panneaux peints, et le questionnement sur ce qu’est un adhésif «idéal», est un sujet grandement discuté actuellement. Chaque école de restauration utilise des adhésifs différents en fonction des problématiques et cas rencontrés, des adhésifs disponibles et des critères de sélection quant aux propriétés et performances. Le choix s’avère finalement réduit en ce qui concerne les types d’adhésifs disponibles : les colles animales, les dispersions de PVAC et les résines époxydes. Les dommages provoqués par l'eau nécessaire à l'ouverture d'un joint collé avec une colle de peau de bovin a suscité une réflexion et une recherche sur un adhésif plus adapté aux panneaux fragilisés et dégradés. Une des alternatives aux colles animales pour le collage des panneaux peints est l’utilisation de dispersions de PVAC, sujet à controverse quant à la question de leur composition et de leur stabilité. Les études récentes réalisées sur les dispersions de PVAC ont permis de mettre en avant les propriétés et avantages de cet adhésif, en parallèle avec l’expérience de restaurateurs ayant fait face à l’ouverture de joints collés avec des dispersions de PVAC et le recul d’un vieillissement naturel de ces assemblages collés. L’étude pratique de différents adhésifs du point de vue de leur stabilité et solubilité, ainsi que de leur réversibilité lorsqu’ils sont utilisés pour le collage de joints nous permet d'effectuer une comparaison entre la colle de peau de bovin et plusieurs dispersions de PVAC aux propriétés différentes. Les tests présentés ici sont divisés en deux parties : une étude du jaunissement et de la solubilité dans différents solvants de 3 dispersions de PVAC avant et après un vieillissement accéléré ainsi qu’une étude de la réversibilité et de sa limite pour ces 4 adhésifs, utilisés dans le cadre de collage de joints et des effets des solvants sur le bois.

Les adhésifs utilisés en restauration de panneaux peints

Historique des adhésifs utilisés

  • 1 Young, C., Ackroyd, P., Hibberd, R., et al., «The Mechanical Behaviour of Adhesives and Gap Filler (...)

2Les adhésifs utilisés pour la restauration de panneaux peints sont traditionnellement des colles animales, telles que la colle de peau de bovin ou la colle d'os, ainsi que la caséine, encore utilisée en Italie et en Allemagne1. Le développement et la commercialisation des adhésifs synthétiques dès la première moitié du 20e siècle vont conduire à l'utilisation d'une plus grande variété d'adhésifs en restauration.

  • 2 Cannon, A., «Major Development in Adhesives Manufacture», dans Adhesives and Consolidants for Cons (...)
  • 3 Young, C., Ackroyd, P., Hibberd, R., et al., loc.cit.
  • 4 Bria, C.F., «The History of the Use of Synthetic Consolidants and Lining Adhesives» dans Western A (...)

3Les adhésifs composés d’urée-formaldéhyde sont commercialisés en tant que tels au début des années 19302. Ils seront utilisés dans le domaine de la restauration des panneaux en tant qu’adhésifs vers la fin des années 1940, et comme consolidants au début des années 19503. La résine de PVAC est commercialisée aux États-Unis dès l’année 1929, tandis que les dispersions de PVAC le seront dans les années 1940. Ce polymère, que ce soit sous forme de résine ou de dispersion sera utilisé très tôt en restauration. Les dispersions étaient tout d’abord utilisées en tant qu’adhésif pour le doublage des toiles puis pour la restauration des panneaux dès les années 1950. Les résines époxydes sont commercialisées et utilisées en restauration à la même époque que les dispersions de PVAC. La littérature sur les matériaux utilisés et testés en restauration mentionne déjà les dispersions de PVAC et les résines époxydes au début des années 19504.Ces adhésifs sont pour la plupart encore tous utilisés actuellement que ce soit en tant qu’adhésif pour le collage de joints ou de fentes, la réalisation de bouchages ou la mise en place de renforts au revers de panneaux. L’utilisation des différents adhésifs disponibles qu’ils soient d’origine naturelle ou synthétique diffère selon les pays, les époques et la pensée du moment sur ce qu’est un adhésif idéal.

Utilisation des dispersions aqueuses de PVAC

  • 5 Le terme émulsion est inexact. Une émulsion est un liquide dispersé dans un autre liquide. Le term (...)

4Le grand nombre de fabricants produisant ce type d'adhésifs fait qu'il existe une multitude de formulations de dispersions de PVAC ayant des propriétés chimiques et physiques, ainsi que des stabilités différentes. La littérature scientifique et les rapports de traitements mentionnent peu le type exact de dispersions de PVAC. Nous trouvons le plus souvent mention d'émulsions de PVA ou de PVAC5.

  • 6 Ces données proviennent d'articles, de mémoires et d'études traitant de la restauration de panneau (...)

Fig.1 Tableau récapitulatif des différentes dispersions de PVAC utilisées en restauration de panneaux peints6

Fig.1 Tableau récapitulatif des différentes dispersions de PVAC utilisées en restauration de panneaux peints6

Changements dans l'utilisation des dispersions de PVAC.

Crédits: © Gwendoline Firmery

  • 7 Glatigny, J.A., «Evolution des matériaux utilisés à l’IRPA, Bruxelles, à travers un exemple dans l (...)
  • 8 Down, J.L., Macdonald, M.A., Tetreault, J., et al., «Adhesive testing at the Canadian Conservation (...)

5Les dispersions de PVAC sont largement utilisées depuis les années 1950. Depuis la fin des années 1980, en Belgique, les adhésifs synthétiques sont moins utilisés pour le collage des panneaux au profit de colles naturelles comme la colle animale ou la colle de poisson. Les dispersions de PVAC sont cependant utilisées pour les bouchages ou les collages de taquets7. La liste d’adhésifs présentée dans ce tableau n’est pas exhaustive. L’étude réalisée par Jane Down sur les dispersions de PVAC et acryliques comprend de nombreux adhésifs utilisés en restauration, fabriqués spécialement ou non pour cela8.

Appréciations et jugements sur les dispersions de PVAC

6La littérature scientifique traitant des dispersions de PVAC et de leur utilisation en restauration depuis leur introduction présente des avis variés sur cet adhésif. Une relecture de cette littérature et une étude de ce sujet se sont avérées nécessaires. Plusieurs critères permettent de juger et d’apprécier un adhésif pour son utilisation pour le collage de panneaux peints. La solubilité de l’adhésif est considérée le plus souvent comme critère de sélection. L’opposition dispersion de PVAC/colle animale se fait premièrement sur le critère de la solubilité à l’eau. Au-delà du mode de solubilisation des dispersions de PVAC par gonflement plus ou moins important, la non-sensibilité des dispersions de PVAC à l’eau fait qu’elles sont décrites comme irréversibles. Les fiches techniques des dispersions de PVAC produites spécialement pour la restauration en sont un parfait exemple : les dispersions de PVAC modifiées se solubilisant à l’eau sont dites réversibles et celles plus classiques se solubilisant aux solvants organiques sont dites irréversibles.

  • 9 Howells, R., Burnstock, A., Hedley, G., et al., «Polymer dispersions artificially aged», dans Mesu (...)
  • 10 Young, C., Ackroyd, P., Hibberd, R., et al. loc.cit., p.86.

7L’utilisation de certaines dispersions subissant trop de changements au vieillissement, telle une perte de leur solubilité9, comme l’Evo-Stik Resin à la National Gallery de Londres peut amener une généralisation de ces changements pour tous les adhésifs du même genre : les dispersions de PVAC dans leur ensemble sont dites irréversibles10. L’utilisation de cet adhésif est cependant justifiée par ses caractéristiques physiques comme la transition vitreuse supérieure à la température ambiante, et par la volonté de créer un joint pérenne dans le sens où le film de colle n’est pas sensible au fluage, permettant de maintenir la courbure du panneau obtenue lors du collage.

  • 11 Baer, n.s., Indictor, N., Schwartzman, T.I., Rosenberg, I.L., «Chemical and physical properties of (...)

8L’utilisation des dispersions de PVAC est étendue dans toutes les spécialités de la restauration. Il est nécessaire de garder à l’esprit que chaque discipline demande des performances pour les adhésifs différentes en fonction des supports et de leur sensibilité aux solvants. La restauration de papier nécessite une solubilité complète d’un adhésif dans le solvant auquel il est sensible11.Il est également préférable que ce solvant soit de l’eau. Les dispersions de PVAC ne se solubilisant que partiellement dans les solvants organiques sont donc impropres pour leur utilisation dans ce domaine. Elles sont alors jugées irréversibles.

  • 12 Depuydt, L., Le collage des panneaux peints. Etude comparative entre différentes colles animales p (...)

9Parallèlement à la solubilité des adhésifs, la performance de ceux-ci pour le collage et les études faites dans ce domaine ont amené des changements dans l’utilisation des adhésifs. L’étude réalisée en 1988 par Lyvia Depuydt à l’E.N.S.A.V. La Cambre12 a testé les performances de plusieurs colles animales comparativement à celle d’une dispersion de PVAC, la Keimfix, utilisée à l’époque en Belgique et à L’IRPA. Les résultats de cette étude ont montré que la Keimfix avait une force d’adhésion bien trop importante, pouvant par la suite causer des dommages aux supports, alors que la colle de peau de bovin présentait des performances d’adhésion suffisantes pour le collage de panneaux n’ayant pas à supporter leur propre poids. À la suite de cette étude, l’IRPA s’est donc tourné vers cet adhésif naturel, utilisant cependant toujours les dispersions de PVAC pour des utilisations non structurelles.

  • 13 Rothe, A., «Critical History of Panel Painting Restoration in Italy», dans The Structural Conserva (...)

10À l’inverse, en Italie, suite à l’inondation qui a eu lieu à Florence, les observations faites sur les œuvres endommagées par l’eau ont eu pour effet la mise en avant des performances des dispersions de PVAC. En effet, les joints collés à l’aide de cet adhésif dans les années 1950-1960 ont résisté à une immersion de 18 h dans l’eau. Les dispersions de PVAC sont jugées performantes pour le collage de panneaux de peuplier du fait de l’élasticité de l’adhésif. Les panneaux en chêne étaient collés avec des résines époxydes. Cependant, actuellement, du fait de la sensibilité à l’humidité observée pour la Vinavil NPC, les ateliers italiens préfèrent utiliser les résines époxydes13.

11Les différences observées sur l’utilisation des dispersions de PVAC et leur appréciation en tant qu’adhésifs dépendent de nombreux facteurs, tels que les cas restaurés, les conditions de conservation, et principalement les performances et la stabilité même de ces adhésifs, variant d’une formulation à une autre.

12L’ampleur de l’utilisation des dispersions de PVAC a varié depuis leur introduction en restauration d’œuvre d’art. Au-delà des différentes modes et habitudes d’utilisation des différents adhésifs disponibles pour le collage des panneaux, il est important de considérer la stabilité de certaines formulations, et surtout l’alternative intéressante qu’elles fournissent aux adhésifs aqueux lorsqu’il s’agit de panneaux endommagés et fragiles.

Les dispersions aqueuses de PVAC

Composition et changements de propriétés au vieillissement

13Chaque dispersion de Poly(Acétate de Vinyle) a une composition différente. Le polymère de base composant ces dispersions, les nombreux additifs présents, ainsi que leur quantité influencent les propriétés des dispersions mêmes et des films formés :

  • Les plastifiants internes ou externes.

  • Les surfactants.

  • Les épaississants ou humectants.

  • Les charges.

  • Les solvants.

  • Les stabilisants gel-dégel.

  • Les biocides ou fongicides.

14Après vieillissement, qu’il soit naturel ou artificiel, les propriétés et la stabilité des films peuvent changer, du fait d’une possible dégradation du polymère et des additifs. Il reste cependant difficile de déterminer avec exactitude l’influence exacte du polymère ou des additifs sur les propriétés du film après vieillissement. Les différentes dégradations peuvent se produire simultanément ou non :

  • Changements dans la chaîne du polymère (réticulation et rupture de chaînes).

  • Changements de la solubilité. Elle varie en fonction des additifs et de leur quantité.

    • 14 Howells, R., Burnstock, A., Hedley, G., et al., op.cit., p.27-34.

    Le jaunissement n’est pas nécessairement synonyme de changement des autres propriétés d’une dispersion14. L’absence de jaunissement de certaines dispersions peut être dû à la présence d’agents de blanchiment.

    • 15 Down, J.L., Macdonald, M.A., Tetreault, J., et al., op.cit., p.29.

    Émission de solvants volatiles au cours du vieillissement, principalement de l’acide acétique. L’émission est la plus importante la première année après le séchage du film d’adhésif pour devenir proche de zéro après 3 ans de vieillissement15.

    • 16 Campo Francès, G., Nualart Torroja, A., Oriola Folch, M., Ruiz Recasens, C., «A study of the effec (...)

    Le pH est généralement acide, excepté pour les dispersions modifiées pour des utilisations spécifiques. En accord avec les émissions d’acide acétique, le pH a tendance a augmenter au cours du vieillissement. Le pH du support d’une œuvre collée avec cet adhésif a tendance à diminuer16.

Solvants et bois

15Les films de PVAC sont pour la plupart sensibles aux solvants organiques, comme les alcools, les cétones, les esters et les hydrocarbures aromatiques, contrairement aux colles animales, sensibles à l'eau. Certains de ces adhésifs disponibles dans le commerce pour une utilisation spécifique en conservation-restauration sont sensibles à l’eau après séchage. Le film de PVAC, une fois sec, est généralement considéré comme insoluble : la formation d'une solution est empêchée par la présence des additifs limitant la formation de liaisons entre le solvant et les molécules de polymère.

16Le choix d’un solvant pour la solubilisation d’un film d’adhésif à base de PVAC ne peut s’établir que sur le critère de l’efficacité du solvant sur le film. Il est important de considérer le support. Le solvant adéquat ne doit donc pas ou peu faire gonfler le bois comparativement à l’eau. Afin d’éviter d’éventuels dommages pour la couche picturale suite à la diffusion du solvant à travers tout le film, la volatilité, la rétention et la pénétration des solvants doivent être prises en compte.

17Le comportement d’un film de PVAC lors de l’apport de solvants est particulièrement intéressant en ce qui concerne le support Bois, car ces films présentent l’avantage de rester sous une forme très visqueuse. L’adhésif ne se diffusera donc pas dans le support, et sera beaucoup plus facile à enlever mécaniquement sous cette forme. Les colles protéiniques, elles, avec l’apport d’eau, redeviennent liquides.

18Le bois est un support complexe. La structure du bois et ses composants conditionnent le comportement que le bois aura face à l’apport de solvants que ce soit de l’eau ou des solvants organiques. Dans le cadre de la restauration des panneaux peints, le gonflement d’un support bois dépendra également de son état. Ainsi, si le support présente des galeries d’insectes, la pénétration de l’eau sera plus importante, ayant pour conséquence un gonflement du bois plus important, allant jusqu’à des pertes de matières, endommageant irrémédiablement les tranches du support.

  • 17 Entre autres G.I., Mantanis, R.A., Young, R.M., Rowell, W., Baker, et D., Grattan.

19Les études concernant le gonflement du bois17 dans les solvants permettent d’observer des tendances sur la capacité de divers solvants à faire gonfler le bois, confirmant ainsi l’importance de la taille des molécules et la polarité du solvant, ainsi que celle de la densité du bois concerné.  Ces valeurs nous permettent de sélectionner des solvants organiques ne faisant que peu gonfler le bois, comparativement à l’eau. Un des intérêts que présente l’utilisation d’adhésifs synthétiques tels que les dispersions de PVAC, est qu’ils sont sensibles aux solvants organiques. Il est donc possible, lors du décollement d’un joint, de sélectionner le ou les solvants adéquats afin de limiter le gonflement du bois lors de l’apport de solvants. Nous n’avons pas de données quant au gonflement du chêne dans les solvants. Cependant nous pouvons remarquer que le gonflement augmente avec la densité relative des essences considérées. Le chêne a une densité relative supérieure à l’érable, il présentera donc un gonflement supérieur à celui-ci.

  • 18 Mantanis, G.I., Swelling of lignocellulosic Materials in water and organic liquids, Madison, Unive (...)

Fig. 2  Gonflement tangentiel maximum (%) de différentes essences relativement à celui dans l’eau à 23° C18

Fig. 2  Gonflement tangentiel maximum (%) de différentes essences relativement à celui dans l’eau à 23° C18

Relativement au gonflement tangentiel du bois dans l'eau, celui du bois dans l'acétone reste acceptable.

Crédit: © G.I. Mantanis

20Parmi les solvants, l’Acétone est le plus souvent utilisé lors d’une restauration consistant en un décollement d’un joint collé à l’aide d’une dispersion à base de PVAC. L'Acétone provoque un gonflement nettement inférieur à celui provoqué par l'eau. Ces valeurs de gonflement du bois sont obtenues après immersion des bois testés dans le solvant. Lors d’une restauration, une compresse imbibée de solvant est appliquée localement au revers au niveau du joint d’adhésif. La volatilité de l’Acétone limite donc l'ampleur du gonflement du bois.  

Réversibilité des dispersions aqueuses de PVAC : expérimentations

21Nous nous proposons dans cette expérimentation d'évaluer plusieurs dispersions de PVAC comparativement à une colle animale, du point de vue de la stabilité et de la réversibilité de ces adhésifs au travers de tests sur les films de PVAC et de décollement de joints collés, avant et après un vieillissement artificiel.

Adhésifs

  • 19 Cette colle, utilisée très régulièrement pour le collage des panneaux peints, s'utilise à chaud, d (...)

22Différentes dispersions de PVAC ont été testées afin de les comparer avec une colle de peau de Bovin19. Étant donné qu’il existe un très grand nombre de formulations de dispersions de PVAC, il s’est avéré nécessaire de faire une sélection parmi elles, selon différents critères : l'utilisation, la composition et la disponibilité des adhésifs en restauration. Ainsi, trois dispersions de PVAC ont été sélectionnées :

    • 20 Fournisseur : Wacker Chemie AG.

    Vinnapas DPX 27120 : Cette dispersion de PVAC est une base à la fabrication d'adhésifs. Elle ne contient aucun additif autre que ceux nécessaires à sa fabrication. De ce fait, elle ne peut être utilisée en restauration, car ses propriétés et caractéristiques ne sont pas adéquates pour cette utilisation.

    • 21 Fournisseur : Henkel

    Colle à Bois Pattex Classic D221 : Il s'agit d'une colle à bois classique disponible dans le commerce. Son pH est relativement élevé contrairement à d'autres dispersions de PVAC.

    • 22 Fournisseur : Henkel

    Colle à Bois Pattex Waterproof D322 : Elle est également disponible dans le commerce. Elle présente la caractéristique d'être plus résistante à l'humidité que l'adhésif précédent.

Tests sélectionnés et échantillons

  • 23 Les échantillons ont été exposés à 50 cm de tubes lumineux UVA-351 pendant 3 semaines jusqu'à un b (...)

23Les tests de vieillissement à la lumière sont utilisés fréquemment pour déterminer la stabilité et la réversibilité dans le temps des matériaux utilisés en Conservation-restauration. La lumière est l’une des principales sources de dégradations que peuvent subir les œuvres d’art dans un cadre muséal. Ce type de vieillissement est donc celui qui a été retenu. Les films de chaque adhésif se composent de 3 séries : 1 série non vieillie, 1 série vieillie à la lumière et une série placée dans le noir dans la boîte de vieillissement23.

  • 24 Les adhésifs sont appliqués en couches successives sur un Melinex siliconé, jusqu’à l’obtention de (...)
  • 25 Deux séries de planches de chêne coupés sur quartier de 2 cm et 5 mm d''épaisseur ont été collées (...)

24Trois types de tests ont été réalisés sur des films de PVAC24 et des joints collés25 avant et après le vieillissement artificiel :  

Colorimétrie 

25Les valeurs obtenues pour les 3 séries de films pour chaque adhésif nous permettent de placer la couleur de chaque échantillon dans le système colorimétrique CIELab, et d'évaluer les changements survenus au cours du vieillissement au sein des films d'adhésifs.

Fig. 3 Tableau récapitulatif des films pour les tests de colorimétrie

Fig. 3 Tableau récapitulatif des films pour les tests de colorimétrie

Les échantillons sont nommés pour chaque adhésif de C1 à C3 pour les échantillons non-vieillis, de C4 à C6 pour ceux vieillis artificiellement à la lumière et C7 N à C9 N pour ceux vieillis artificiellement dans le noir.

Crédit: © Gwendoline Firmery

Tests de solubilité 

26Trois séries de films de 1,5 cm de côté, pour chaque dispersion, ont été immergées dans de l'Acétone et du Toluène pendant 30 minutes. Le poids des échantillons et leur dimension ont été mesurés avant et après l'immersion. Les différences entre les deux mesures nous permettent de déterminer la solubilité des films testés.

Fig. 4 Tableau récapitulatif des films pour les tests de solubilité

Fig. 4 Tableau récapitulatif des films pour les tests de solubilité

Les séries d'échantillons pour chaque adhésifs sont composées de 3 films.

Crédit: © Gwendoline Firmery

Tests de décollement des joints par l'apport de solvants 

  • 26 Le temps d'application a varié au cours de l'expérience : l'eau étant très peu volatile, il n'a pa (...)

27Une compresse de solvant (eau ou acétone) a été appliquée sur chaque échantillon pendant 30 minutes26. L'opération a été renouvelée jusqu'au décollement des joints par une légère pression. Le temps nécessaire au décollement, le gonflement et la diffusion du solvant nous ont permis d'évaluer la réversibilité des différents adhésifs testés.

Fig. 5 Tableau récapitulatif des joints pour les tests de décollement

Fig. 5 Tableau récapitulatif des joints pour les tests de décollement

Les joints de 4 mm d'épaisseur sont nommés pour chaque adhésif de 1A à 5A et de 6A à 10A pour les joints de 2 cm d'épaisseur.

Crédit: © Gwendoline Firmery

Résultats des tests

Colorimétrie 

  • 27 Dans ce système colorimétrique, L représente la Luminance allant du noir au blanc (de 0 à 100) et (...)

28La lecture du graphique obtenu27  nous permet de préciser ce qui a été observé visuellement sur les films. Les films ayant le plus jauni sont ceux de l’adhésif VDPX 271 vieillis. Les films les moins jaunes sont ceux de l’adhésif Classic D2 de Pattex. On observe pour les films de chaque adhésif :

  • Les films de VDPX 271 ont fortement jauni pendant le vieillissement artificiel à la lumière. Ceux n’ayant pas subi ce vieillissement et ceux qui ont été vieillis dans le noir ont un jaunissement similaire. Les films n’ayant pas été vieillis sont plus jaunes que ceux des autres adhésifs non vieillis, confirmant par là l’impression visuelle observée lors de la réalisation des films.

  • Les films de D2 non vieillis et vieillis dans le noir ont les mêmes valeurs pour b. On observe une légère augmentation du jaunissement pour les films vieillis artificiellement. Cela est à peine visible à l’œil nu.

  • Les films de D3 non vieillis ont une valeur de b se situant entre celles des films non vieillis de D2 et de VDPX271. Cela confirme ce qui a été observé lors de l’application des adhésifs pour la réalisation des films. Les films vieillis artificiellement à la lumière et dans le noir ont des valeurs proches.

Fig. 6 Graphique regroupant les valeurs b dans le système colorimétrique CIELab des films testés

Fig. 6 Graphique regroupant les valeurs b dans le système colorimétrique CIELab des films testés

Les 3 échantillons de chaque séries ont des valeurs de b identiques et se trouvent proches dans le graphique sauf pour les échantillons de VDPX 271 vieillis artificiellement.

Crédit: © Gwendoline Firmery

29Les films des adhésifs D2 et VDPX 271 ont seulement jauni lors du vieillissement artificiel sous lumière et non dans le noir : cela confirme que ce jaunissement est bien dû à la lumière et non à la chaleur. L’éventuelle dégradation du PVAC ne semble pas être la cause du jaunissement, mais plutôt la présence d’additifs. Il est important de remarquer que le VDPX 271 ne contient que les additifs utiles à sa fabrication. De plus, il est parfaitement possible que les dispersions commerciales comme la D2 contiennent des additifs empêchant le jaunissement.

30Les films de D3 infirment ces résultats. En effet, le jaunissement des échantillons vieillis à la lumière est similaire à celui observé sur ceux ayant été vieillis dans le noir. Il est possible que ce soient les additifs présents dans cette dispersion qui provoquent le jaunissement des films. Nous pouvons également être face à une dégradation du polymère. Cela sera à confirmer par les tests de solubilité.

Solubilité des films

  • 28 Une dispersion de Poly(Acétate de Vinyle/Éthylène)

31L’augmentation des dimensions des films se fait très rapidement après l’immersion dans l’Acétone pour tous les films. Les adhésifs D2 et D3 montrent une augmentation des dimensions similaires, tandis que l’augmentation des dimensions des films de VDPX 271 est légèrement inférieure. Malgré les résultats satisfaisants obtenus par Jane Down pour le gonflement du Dur-O-Set 15028 dans le Toluène, ici, le gonflement est très faible, indiquant par là une très faible solubilité dans le Toluène pour tous les adhésifs étudiés. L’adhésif VDPX 271 gonfle légèrement plus que les autres adhésifs dans le Toluène. Cela peut s’expliquer par le fait que cette dispersion contient moins d’additifs que les autres.

32Les études ayant réalisé le même genre de tests laissent les solvants s’évaporer pendant 24 heures après immersion. Cela ne s’est pas avéré suffisant dans le cas présent. Nous présentons les résultats obtenus à la fin de cette étude.Les résultats diffèrent grandement entre les 3 dispersions :

  • Les 3 séries de films de VDPX 271 présentent une similarité de la rétention du Toluène et de la perte de poids par immersion dans l’Acétone. Les pertes de poids des films avant le vieillissement et après le vieillissement dans le noir ont des valeurs identiques. La perte de poids des films immergés dans l’Acétone après le vieillissement à la lumière est supérieure aux autres films.

  • Tous les films de l’adhésif D2 montrent une rétention identique du Toluène (environ 9 %), ainsi qu’une très faible perte de poids après l’immersion dans l’Acétone. Les films de vieillis montrent une plus grande rétention que les autres films. Nous pouvons remarquer que les films vieillis dans le noir n’ont pas perdu de poids, mais ont subi une augmentation due à la rétention de l’Acétone au sein du film.

  • Les films de l’adhésif D3 montrent des résultats irréguliers : on observe une faible perte de poids avec le Toluène, et une légère augmentation du poids avec l’Acétone, qui est donc encore présent dans le film. Après le vieillissement, la perte de poids après l’immersion dans le Toluène ou dans l’Acétone est égale. Les résultats des films vieillis dans le noir sont similaires à ceux qui n’ont pas été vieillis. Le vieillissement à la lumière a modifié le comportement des films par rapport aux solvants.

Fig. 7 Graphiques récapitulant les résultats des tests de solubilité sur les films

Fig. 7 Graphiques récapitulant les résultats des tests de solubilité sur les films

L'adhésif D3 a un comportement différent dans les deux solvants par rapport aux deux autres adhésifs testés.

Crédit: © Gwendoline Firmery

33Il reste difficile d’interpréter ces résultats quant à la solubilité, étant donné la présence de solvants dans les films après une semaine. Le gonflement donne cependant une bonne indication de la sensibilité des adhésifs aux solvants. La perte de poids des films de VDPX 271 dans l’Acétone est beaucoup plus élevée que pour les autres adhésifs. Cela peut s’expliquer par le fait que cette dispersion contient moins d’additifs. Les adhésifs D2 et D3 se comportent différemment face à l’apport de solvants. Leurs gonflements dans les deux solvants est du même ordre. Contrairement à l’adhésif D3 qui subit une perte de poids après l’immersion dans le Toluène, l’adhésif D2 montre une tendance à retenir le Toluène dans le film.

Résultats des tests de décollement des joints par apport de solvants

34En fonction des résultats obtenus pour le gonflement et la solubilité des films dans le Toluène et selon les premiers tests de décollement des joints fins et épais, nous avons décidé de supprimer le Toluène des tests de décollement.

35Le solvant se diffuse dans le bois d’un cerne à l’autre, les rayons ligneux constituant un obstacle à la pénétration du solvant plus en profondeur dans le bois. Pour les deux solvants, nous avons remarqué que la pénétration devenait difficile entre 0,5 et 1 cm d’épaisseur. En effet, le solvant a tendance à se répandre dans toute la largeur plutôt que dans l’épaisseur. La diffusion en profondeur était plus importante sur les extrémités qu’au milieu du joint. Les joints collés à la colle de peau de bovin qui ont pu être décollés confirment cela. Pour les joints collés à la colle de peau de bovin, nous pouvons également remarquer que l’adhésif a fusé dans le bois à l’extrémité des échantillons , provoquant le décollement partiel du joint aux extrémités.

Fig. 8 Diffusion irrégulière du solvant en profondeur le long du joint

Fig. 8 Diffusion irrégulière du solvant en profondeur le long du joint

La diffusion est plus important vers les extrémités qu'au centre du joint.

Crédit: © Gwendoline Firmery

36Le temps d’application relativement long des compresses sur les joints épais a provoqué un gonflement irrégulier du bois sur la longueur du joint : il est maximal au niveau des extrémités, et minimal au centre des échantillons. Ce phénomène est plus remarquable pour les compresses d'eau et s’explique par le fait que l’extrémité des échantillons offre au solvant un accès vers l’intérieur du bois. Nous avons pu observer une augmentation de l’épaisseur des échantillons collés à la colle de peau de bovin allant jusqu’à 1,5 mm, ce qui correspond à un gonflement d’un peu plus de 7 %. L’eau est très longue à s’évaporer du bois. En effet, une semaine après l’arrêt des tests de décollement, les extrémités présentent encore une augmentation d’épaisseur de 0,5 mm (soit 2 % de gonflement).

Décollement des joints fins

37Nous remarquons de manière générale que les joints non vieillis se sont décollés plus rapidement et aisément que les joints vieillis. Le gonflement était immédiat à partir du moment où le solvant atteignait le film d’adhésif. Le nombre de compresses nécessaires au décollement des joints collés à la colle de peau de bovin est nettement inférieur à celui nécessaire pour les joints collés avec les dispersions de PVAC. Nous pouvons cependant remarquer que le temps nécessaire est largement supérieur pour les joints collés à la colle de peau de bovin et vieillis. En effet, avec une application d’environ 30 minutes pour chaque compresse d’Acétone, le temps le plus long observé est de 5h30 pour les adhésifs VDPX et D2 après le vieillissement. Les joints les plus rapides à décoller ont été ceux collés à la colle de peau de bovin et non vieillis.

Fig. 9 Tableau récapitulatif du nombre de compresses nécessaire au décollement des joints («+» signifie que l’expérience s’est déroulée sur 2 jours consécutifs)

Fig. 9 Tableau récapitulatif du nombre de compresses nécessaire au décollement des joints («+» signifie que l’expérience s’est déroulée sur 2 jours consécutifs)

Le temps d'application des compresses d'eau a du être noté du fait de la faible volatilité de ce solvant.

Crédit: © Gwendoline Firmery

  • 29 Le blanchiment plus important représente un déplacement des extractifs plus important.

38Le blanchiment est le changement le plus remarquable à la surface des échantillons. Il est plus important avec l’eau29 qu’avec l’Acétone, en particulier pour les joints vieillis. Plus le nombre de compresses est important, plus le blanchiment est remarquable. Il reste difficile de déterminer l’ampleur du phénomène plus en profondeur. Au moment du décollement, les zones des joints en contact avec les compresses et ayant absorbés l’eau ont une dureté inférieure au reste du bois, du fait de la présence d’eau. Ce phénomène est peu visible pour les joints décollés à l’Acétone.

Fig. 10 Blanchiment des joints fins décollés avant et après vieillissement (D3, D2 et bovin)

Fig. 10 Blanchiment des joints fins décollés avant et après vieillissement (D3, D2 et bovin)

Le blanchiment est plus important sur les échantillons vieillis.

Crédit: © Gwendoline Firmery

39Afin de les décoller, une force a été appliquée aux joints, entre chaque changement de compresse. Étant donné la faible largeur des deux parties constitutives des joints, il n’était pas possible de procéder de la même façon que lors du décollement d’un panneau peint, où la force appliquée pour le décollement est très faible. Nous avons également remarqué que les joints se décollaient dès que le solvant avait atteint environ la moitié de l’épaisseur du joint. De ce fait, de légers arrachements de fibres sont observables dans les parties inférieures des tranches pour tous les échantillons, et de manière plus systématique pour les échantillons vieillis.

40Tous les joints collés avec les dispersions de PVAC se décollaient plus rapidement avant le vieillissement accéléré et de manière moins abrupte et plus élastique que pour les échantillons vieillis. Nous pouvons également remarquer que l’Acétone se diffusait plus profondément et rapidement que l’eau dans l’épaisseur des joints le long des films de dispersions de PVAC.

Décollement des joints épais

41Seuls quelques joints épais ont pu être décollés. Deux joints, dont un collé avec l’adhésif VDPX vieilli et le second avec la colle de peau de bovin non vieilli se sont décollés anormalement tôt. Nous supposons que le film de colle était inégal et trop fin. Le débit sur quartier de cet échantillon ne semble pas avoir influencé la vitesse de décollement du joint. Les deux autres joints épais qui ont pu être décollés sont ceux collés à la colle de peau de bovin et non vieillis. Le décollement a eu lieu au bout de 2 jours et demi pour un total de 6 compresses, soit environ 3 ml d’eau par joint.

42Les changements de couleur observés sur la surface des échantillons sont du même ordre que ceux observés pour les joints fins. La plus grande quantité de solvants utilisée pour les joints épais ne semble pas provoquer un blanchiment plus important, mais plutôt repousser les extractifs plus loin

Fig. 11 Blanchiment des joints épais avant et après vieillissement (Bovin, D2, D3 et VDPX)

Fig. 11 Blanchiment des joints épais avant et après vieillissement (Bovin, D2, D3 et VDPX)

La zone blanchie observable est plus importante du fait de la plus grande quantité de compresses appliquées.

Crédit: © Gwendoline Firmery

Conclusion

43Le collage des panneaux peints est un sujet complexe où l’on doit tenir compte de la nature et des propriétés des adhésifs, ainsi que de l’état du support bois. Les dispersions de PVAC sont des mélanges complexes, composés de nombreux additifs conditionnant leurs propriétés et caractéristiques avant et après le vieillissement. Le faible jaunissement et la non-diminution de la solubilité des dispersions étudiées nous indiquent que le polymère est resté stable. Nous pouvons remarquer qu'un film d’adhésif situé dans un joint ne jaunira que faiblement voire pas du tout. Au-delà de la solubilité des films dans un solvant, le gonflement peut faciliter le décollement des joints collés avec ce type d’adhésif.

44Le gonflement observé sur les joints est proportionnel au temps de pose des compresses et à la quantité de solvant utilisée. La volatilité de l'Acétone fait que celui-ci s’évapore rapidement des échantillons limitant le gonflement et le retrait. L’eau est cependant beaucoup moins volatile et est retenue plus longtemps dans le bois, modifiant ses propriétés mécaniques. Cela peut s’avérer problématique dans le cas où un panneau présente des zones fragilisées : une rupture du bois dans ces zones est possible en présence d’eau. L’impossibilité de décoller les joints épais pose la question de la réversibilité des adhésifs dans le cas où les panneaux peints ont une épaisseur supérieure à 1 cm. Pour décoller un tel joint lors d’une restauration, s’il s’agit de colle animale, le temps d’application des compresses serait extrêmement long, provoquant une diffusion du solvant dans la largeur plus importante. Si l’adhésif est une dispersion de PVAC, la diffusion de l’Acétone et donc le décollement d’un tel joint se trouverait limité par l’évaporation de l’Acétone.

45Nous avons conscience que les résultats obtenus sont propres aux adhésifs, au bois et aux méthodes utilisées ici, mais permettent de voir et comprendre les limites de la réversibilité des adhésifs selon le gonflement provoqué sur le bois, l’épaisseur des joints considérés et la nature des adhésifs. Le but de cette étude ne s’inscrit pas dans une volonté de généraliser l’utilisation des dispersions de PVAC pour le collage des panneaux peints ou de substituer cet adhésif aux colles animales, mais de considérer les dispersions de PVAC comme une alternative valable aux colles animales pour des cas de restauration de panneaux où les tranches du support montrent une fragilité certaine et que toute eau ajoutée risque d’accentuer.

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Notes

1 Young, C., Ackroyd, P., Hibberd, R., et al., «The Mechanical Behaviour of Adhesives and Gap Fillers for re-joining Panel Paintings», dans National Gallery Technical Bulletin, 2002, vol. 23, p.86.

2 Cannon, A., «Major Development in Adhesives Manufacture», dans Adhesives and Consolidants for Conservation : Research and Application , octobre, 2011.

3 Young, C., Ackroyd, P., Hibberd, R., et al., loc.cit.

4 Bria, C.F., «The History of the Use of Synthetic Consolidants and Lining Adhesives» dans Western Association for Art Conservation Newsletter, Janvier, 1986, vol.8, p.8.

5 Le terme émulsion est inexact. Une émulsion est un liquide dispersé dans un autre liquide. Le terme a utiliser ici est dispersion : les particules solides de PVAC sont dispersées dans un liquide, l'eau. L'abrévation correcte du polymère est PVAC (PVA désigne le Poly(Alcool vinylique).

6 Ces données proviennent d'articles, de mémoires et d'études traitant de la restauration de panneaux peints.

7 Glatigny, J.A., «Evolution des matériaux utilisés à l’IRPA, Bruxelles, à travers un exemple dans le domaine du collage», dans Journées sur la Conservation Restaurtion des biens culturels, traitement des supports, travaux interdisciplinaires, 1989, p.46.

8 Down, J.L., Macdonald, M.A., Tetreault, J., et al., «Adhesive testing at the Canadian Conservation Institute, an evaluation of selected poly(vinyl acetate) and acrylic adhesives», dans Studies in Conservation, 1996, N°2 , p.20.

9 Howells, R., Burnstock, A., Hedley, G., et al., «Polymer dispersions artificially aged», dans Mesured Opinions, Collected papers on the conservation of paintings, p.33.

10 Young, C., Ackroyd, P., Hibberd, R., et al. loc.cit., p.86.

11 Baer, n.s., Indictor, N., Schwartzman, T.I., Rosenberg, I.L., «Chemical and physical properties of Poly(vinyl acetate) copolymer emulsions», dans ICOM Committee for Conservation 4th Triennial Meeting, Octobre, 1975, p.75/22/5/10.

12 Depuydt, L., Le collage des panneaux peints. Etude comparative entre différentes colles animales par rapport à un acétate de polyvinyle, Bruxelles, Conservation-restauration des oeuvres d’art, Ecole nationale supérieure des Arts visuels de la Cambre,1988.

13 Rothe, A., «Critical History of Panel Painting Restoration in Italy», dans The Structural Conservation of Panel Paintings, 1998, p.197.

14 Howells, R., Burnstock, A., Hedley, G., et al., op.cit., p.27-34.

15 Down, J.L., Macdonald, M.A., Tetreault, J., et al., op.cit., p.29.

16 Campo Francès, G., Nualart Torroja, A., Oriola Folch, M., Ruiz Recasens, C., «A study of the effects of PVAC on works of art on paper and wood: pH and colour change», dans Holding it all together. Ancient and modern approaches to joining, repair and consolidation, 2009, p.161.

17 Entre autres G.I., Mantanis, R.A., Young, R.M., Rowell, W., Baker, et D., Grattan.

18 Mantanis, G.I., Swelling of lignocellulosic Materials in water and organic liquids, Madison, University of Wisconsin, Madison, 1994, p.66.

19 Cette colle, utilisée très régulièrement pour le collage des panneaux peints, s'utilise à chaud, diluée dans de l'eau, à laquelle il est ajouté de la Thiourée à hauteur de 15% du poids sec initial.  

20 Fournisseur : Wacker Chemie AG.

21 Fournisseur : Henkel

22 Fournisseur : Henkel

23 Les échantillons ont été exposés à 50 cm de tubes lumineux UVA-351 pendant 3 semaines jusqu'à un blanchiment jugé acceptable du standard Blue Wool.

24 Les adhésifs sont appliqués en couches successives sur un Melinex siliconé, jusqu’à l’obtention de films d’une épaisseur de 1 mm. Un temps de séchage de 24 heures est observé entre l’application de chaque couche d’adhésif.

25 Deux séries de planches de chêne coupés sur quartier de 2 cm et 5 mm d''épaisseur ont été collées avec les 4 adhésifs, puis découpées en échantillons de 10 cm de long.

26 Le temps d'application a varié au cours de l'expérience : l'eau étant très peu volatile, il n'a pas été nécessaire de changer la compresse aussi souvent que pour l'Acétone.

27 Dans ce système colorimétrique, L représente la Luminance allant du noir au blanc (de 0 à 100) et a et b, deux gammes de couleurs, respectivement du vert au rouge et du bleu au jaune (de -120 à +120). Ainsi, plus la valeur positive de b est élevée plus la couleur se rapproche du jaune. Les valeurs obtenues pour L et a étaient très proches pour tous les échantillons testés.

28 Une dispersion de Poly(Acétate de Vinyle/Éthylène)

29 Le blanchiment plus important représente un déplacement des extractifs plus important.

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List of illustrations

Title Fig.1 Tableau récapitulatif des différentes dispersions de PVAC utilisées en restauration de panneaux peints6
Caption Changements dans l'utilisation des dispersions de PVAC.
Credits Crédits: © Gwendoline Firmery
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Title Fig. 2  Gonflement tangentiel maximum (%) de différentes essences relativement à celui dans l’eau à 23° C18
Caption Relativement au gonflement tangentiel du bois dans l'eau, celui du bois dans l'acétone reste acceptable.
Credits Crédit: © G.I. Mantanis
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Title Fig. 3 Tableau récapitulatif des films pour les tests de colorimétrie
Caption Les échantillons sont nommés pour chaque adhésif de C1 à C3 pour les échantillons non-vieillis, de C4 à C6 pour ceux vieillis artificiellement à la lumière et C7 N à C9 N pour ceux vieillis artificiellement dans le noir.
Credits Crédit: © Gwendoline Firmery
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Title Fig. 4 Tableau récapitulatif des films pour les tests de solubilité
Caption Les séries d'échantillons pour chaque adhésifs sont composées de 3 films.
Credits Crédit: © Gwendoline Firmery
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Title Fig. 5 Tableau récapitulatif des joints pour les tests de décollement
Caption Les joints de 4 mm d'épaisseur sont nommés pour chaque adhésif de 1A à 5A et de 6A à 10A pour les joints de 2 cm d'épaisseur.
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Title Fig. 6 Graphique regroupant les valeurs b dans le système colorimétrique CIELab des films testés
Caption Les 3 échantillons de chaque séries ont des valeurs de b identiques et se trouvent proches dans le graphique sauf pour les échantillons de VDPX 271 vieillis artificiellement.
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Title Fig. 7 Graphiques récapitulant les résultats des tests de solubilité sur les films
Caption L'adhésif D3 a un comportement différent dans les deux solvants par rapport aux deux autres adhésifs testés.
Credits Crédit: © Gwendoline Firmery
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Title Fig. 8 Diffusion irrégulière du solvant en profondeur le long du joint
Caption La diffusion est plus important vers les extrémités qu'au centre du joint.
Credits Crédit: © Gwendoline Firmery
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Title Fig. 9 Tableau récapitulatif du nombre de compresses nécessaire au décollement des joints («+» signifie que l’expérience s’est déroulée sur 2 jours consécutifs)
Caption Le temps d'application des compresses d'eau a du être noté du fait de la faible volatilité de ce solvant.
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Title Fig. 10 Blanchiment des joints fins décollés avant et après vieillissement (D3, D2 et bovin)
Caption Le blanchiment est plus important sur les échantillons vieillis.
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Title Fig. 11 Blanchiment des joints épais avant et après vieillissement (Bovin, D2, D3 et VDPX)
Caption La zone blanchie observable est plus importante du fait de la plus grande quantité de compresses appliquées.
Credits Crédit: © Gwendoline Firmery
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References

Electronic reference

Gwendoline Firmery, « Les dispersions de PVAC pour le collage des panneaux peints fragilisés », CeROArt [Online], EGG 4 | 2014, Online since 03 April 2014, connection on 14 December 2017. URL : http://journals.openedition.org/ceroart/3949

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About the author

Gwendoline Firmery

Après des études d'histoire de l'art, elle est diplômée depuis juillet 2013 d'un master II de conservation-restauration d'oeuvres d'art, spécialité peinture à l'E.N.S.A.V. La Cambre à Bruxelles et travaille aujourd'hui en tant qu'assistante technique d'artiste et restauratrice indépendante.  

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