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Casus

Utilisation d’un adhésif  à polymérisation UV  pour combler les surfaces  lacunaires d’objets d’art en verre ou à revêtements vitreux

Viviane Bechoux, Thierry Fouquet, Pierre Verge and Joao A. S. Bomfim

Abstracts

This research proposes a method for fill areas of loss on glazed objects and objects with a vitreous coating (ceramics, enamels on metal supports) and for. replace colored epoxy resin with a UV curing adhesive.

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Préliminaires

Les adhésifs UV, définitions et propriétés  

1Pour mémoire, un adhésif est issu de produits de synthèse, une colle est issue de produits d’origine animale ou végétale.

  • 1  Adhésif sans durcisseur.
  • 2  Appelée également polymérisation à la demande.

2Les adhésifs UV  sont  des  photopolymères, liquides, incolores, fluides,  mono composants1 qui réalisent leur polymérisation quasi instantanément,2 lors d’une irradiation à la lumière ultraviolette (entre 100 nm et 400 nm, voir infra). Le terme polymérisation est parfois remplacé par durcissement ou réticulation.

  • 3  Dymax® 4-20418 : www.dymax.com/index.php/en/adhesives/.../4-20418

3Certains adhésifs UV peuvent également présenter une absorption non négligeable d’une fraction de la lumière « visible » (entre 400 nm et  750/800 nm).3 Typiquement, une irradiation, à des longueurs d’ondes comprises entre 400 et 500 nm, amorcera également la polymérisation de l’adhésif, avec une cinétique de réticulation bien moindre cependant. Les adhésifs UV polymérisent également quand ils sont exposés à la lumière solaire.

4En général, ces adhésifs contiennent  un photo-amorceur, un monomère réticulable et une base polymère (polyacrylique par exemple). Le photo-amorceur initie la réaction de polymérisation des monomères réticulables car il est sensible au rayonnement ultraviolet.  Les adhésifs UV se déclinent en plusieurs familles chimiques : acrylate, thiol-ène, époxyde, silicone, hybride. Après exposition à la lumière, ils se convertissent en un film solide transparent.

5Les adhésifs UV sont formulés sans solvants, ce qui limite l’émission de vapeurs polluantes. Ils ont un très faible retrait du fait de cette absence de solvants, propriété majeure pour obtenir des collages fiables. L’adhésif se dépose et  « s’écoule » en un film  homogène, continu. C’est le phénomène de mouillabilité qui génère un collage « performant »,  obtenu grâce à un contact étroit à l’interface adhésif/matériau à coller et qui limite, tant que faire se peut,  le bullage.

  • 4  Différentes marques sont disponibles actuellement :  Dymax®, Masterbond®, Norland Optical Adhesive (...)

6Les adhésifs UV, initialement utilisés dans le domaine industriel,4 sont répertoriés dans des fiches techniques qui détaillent leurs caractéristiques. Conditionnés sous forme de liquide et de gel, ils offrent un panel de viscosités mesurées en centipoise (cps).  Ils permettent d’effectuer le collage et l’infiltration des fissures du verre fracturé.

  • 5  Des recherches sont en cours à l’ESA Saint-Luc de Liège dans l’option conservation restauration du (...)

7La sélection de certaines propriétés oriente les premières manipulations en atelier afin de mettre en œuvre une méthode applicable à la restauration du verre et par extension du cristal:5

  • La vitesse de prise

  • L’indice de réfraction (n)

  • La dureté shore

  • L’utilisation (verre/verre – verre/métal – matériaux synthétiques…)

  • Les longueurs d’onde UV

  • Le temps d’irradiation et de polymérisation

    • 6  Aptitude de l’adhésif  à s’étaler sur un support en un film homogène et continu.

    La viscosité et la mouillabilité6

  • Les performances adhésives …..

8L'unité Shore, renseignée ci-dessus, comme critère de choix de l’adhésif, permet de mesurer la dureté de matériaux tels que les a href="http://jfr.....................................................................................................................................r , Norla.r /%C3%89tétom%C3%A8re">e étomstal:

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  • 5  Des recherches sont en cours à l’ESA Saint-Luc de Liège dans l’option conservation restauration du kt-hen l.httn5.......n clhen l.kinstt.de/es"> kt-hen l.htt

    Notes

    1  Adhésif sans durcisseur.

    2  Appelée également polymérisation à la demande.

    3  Dymax® 4-20418 : www.dymax.com/index.php/en/adhesives/.../4-20418

    4  Différentes marques sont disponibles actuellement :  Dymax®, Masterbond®, Norland Optical Adhesive®, Loctite®, Permabond®, Bölhe®, Vitralit®, Cyberbond®, Conloc® …

    5  Des recherches sont en cours à l’ESA Saint-Luc de Liège dans l’option conservation restauration du verre et de la céramique – année scolaire 2014/2015.

    6  Aptitude de l’adhésif  à s’étaler sur un support en un film homogène et continu.

    7  Voir fiche technique de l’adhésif.

    8  http://www.hxtal.korest.de/produkt-hxtal.htm [en ligne, 02/11/2014]

    9  Afsse, InVS, Afssaps – Ultraviolets - Etat des connaissances sur l’exposition et les risques sanitaires, Mai 2005, p. 14.

    10  Ibidem p. 15.

    11  « Verre blanc » est utilisé par les verriers pour désigner le verre incolore, transparent.

    12   Aging Test on Norland Optical Adhesive, [en ligne, 02 /11/2014], http://www.norlandprod.com/techrpts/agetest.html

    13 VANRYCKEL, A., Conservation-Restauration de la peinture sous verre « Digitale » (1971) de l’artiste liégeois Auguste Scévenels.Élaboration d’une méthode d’assemblage et recherches pratico-scientifiques en vue de l’utilisation d’une technologie innovante pour le collage du verre : les adhésifs à polymérisation UV.Mémoire de 2ème Master, ESA, St Luc – B- Liège, année académique 2013/2014, mémoire non publié.

    14  BRADLEY,S.M., Evaluation of Hxtal Nyl 1 and Loctite 650 adhesives for glass conservation, in 9th triennial.ICOM meeting, Dresden, RDA, Vol 2, p.669 à 674.FONTAINE HODIAMONT, Ch., de HENAU, P., "Une méthode de collage pour la restauration des verres", IRPA, Bruxelles, in La conservation-restauration des biens culturels , revue de l’araafu N° 2, décembre 1990, p ; 40 à 42.SWIERENGA, H.J., Evaluation of two photosensible adhesives for use in glass repair, Queen’s University, Kinston? Ontario? Canada, june 2000.

    15 SANDER CONWELL E., SCHMIDT- OTT K.; Vergleichende Untersuchungen zu UV-härtbaren Glasklebstoffen, Arbeitsblätter, Helft 1-1993,  p. 67- 71.

    16  Fabricant :Norland Optical Adhesive®.

    17  Centre de Recherche Public Henri Tudor,  Hautcharage, Luxembourg, Advanced Materials & Structure. Certificate of analysis, MALDI-MS, 18/06/2013. KADE, M.J., BURKE, D.J., HAWKER, C.J., The Power of Thiol-ene Chemistry, Journal ofPolymer Science Part   A: Polymer Chemistry 2010, 48, 743-750. CHIOU, B. S., ENGLISH, R.J., KHAN, S.A., Rheology and Photo-Cross-Linking Thiol−Ene Polymers, Macromolecules 1996, 29, 5368-5374.

    18  Le terme absorption fait référence à un processus physique consistant à absorber la lumière alors que l’absorbance désigne une quantité mathématique ( permet de mesurer la capacité d'un milieu à absorber lalumière qui le traverse),International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Glossary of terms used in photochemistry. Recommendations 1988 (Braslavsky, S. E. & Houk, K. N., eds) Pure Appl. Chem. 60, 1055-1106 (1988). An updated version, y J. W. Verhoeven, has appeared in Pure Appl. Chem. 68, 2223-2286 (1996) [en ligne,  09/01/15]. Traduction: M.Vigneron.

    19  Modification de la viscosité de l’adhésif.   

    20  Adhésif Paraloïd® B72 utilisé fréquemment dans les techniques de restauration du verre.

    21 Par exemple : Hxtal NYL® -1 - Araldite® 2020 – Epo-tek® 301-302.

     BECHOUX, V., Cours de techniques et technologies, Atelier reconstitution, Conservation Restauration d’Œuvres d’Art, options céramique et verre, 1992 à 2012, ESA, B- Liège. KOOB, S., Conservation and care of class objects, New York, Edition Archetype Publications, 2006, Coloring  and mixing the epoxy, p. 86 – 88. PEIFFER, J.G., La céramique, Expertise et Restauration, Editions Faton, 2010 – p.190. DAVISON, S., Conservation and Restoration of glass, London and New York, Edition Routledge, second edition 2003, p. 231.

    22  KOOB, S., BENRUBI, S., van GIFFEN, N. Astrid R., HANNA, N., "An Old Material, a New Technique: Casting Paraloïd B 72 for filling Losses in Glass", Proceedings of Symposium 2011, in Adhesives and Consolidants for Conservation, CCI – ICC, Ottawa, Canada.

    23  RAEDEL, M., TORGE, M., BUECKER, M., BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Germany. "Colored Glass Adhesives for the Restoration of Stained Glass Windows",Proceedings of Symposium 2011, in Adhesives and Consolidants for Conservation, CCI – ICC, Ottawa, Canada.  Atelier Ilona Berkei Zeuthen, Berlin, Germany.

    24  DOWN, J., L., "The Yellowing of Epoxy Resin Adhesives: report on High - intensity Light Aging", in Studies in Conservation 31, 1986, p. 159 – 170.

    25  Dans des délais variables dépendant des marques d’adhésifs.

    26  BECHOUX, V., CALONNE, S., TOTELIN, C., "Altération de la couleur des adhésifs époxydes utilisés en restauration du verre par exposition à des fumées de Nox", Comptes rendus du Symposium 2011 – in Adhésifs et consolidants pour la conservation, CCI – ICC, Ottawa, Canada.

    27  Technische Daten zu HXTAL NYL-1, [en ligne, 02/11/2014], http://www.hxtal.korest.de/produkt-hxtal.htm

    28 Colored glass Enamel - Fournisseur :Kremer Pigmente, Dr Georg Kremer, Dipl-Chemiker, Farbmühle, D-8817 Aichestetten/Allgaü.     

    29  L’analyse présente une bande asymétrique autour de 1100 nm et une bande autour de 790 (Si-O cristallin). Analyse réalisée à l’ESA, section Conservation Restauration des œuvres d’Art, St Luc – 2014 –Liège (N.BROERS)

    30  Norland Product, Norland Optical Adhesiv 61, [en ligne, 9/01/2011], http//www. Norland%20Optical%20Adhesive%2061.html. Traduction: C.Cools.

    31  Traduction de Norland Product, Norland Optical Adhesiv 61, [en ligne, 9/01/2011], http//www. Norland%20Optical%20Adhesive%2061.html

    32  Fiche technique : 391141  colored Glass, Moss-Green, Kremer Pigmente.

    33  La zone d’absorbance est nulle entre 320 et 400 nm. Absorbance nulle signifie "transmittance" totale : la lumière ultraviolette entre 320 et 400 nm passe au travers de l’échantillon sans être absorbée, d’où la relation avec la notion de transparence.

    34  Problématique déjà évoquée lors du collage : BECHOUX, V., L’utilisation d’adhésifs optiques réticulables aux UV pour le collage d’objets d’art en verre transparent coloré, à surface d’encollage réduite, CeROArt [En ligne], 7 | 2011, mis en ligne le 25 novembre 2011, consulté le 26 décembre 2012. URL : http://ceroart.revues.org/2244

    35 JEDRZEJEWSKA, B., PIETRZAK, M., ZBIGNIEW RAFFINSKI, Phenyltrialkylborates as co-initiators with cyanine dyes in visible light polymerization of acrylates, Polymer 2011, 52, 2110-2119. PODSIADY, R., STRZELCZYK, N,.Substituted quinoxalinobenzothiazine/iodonium salt systems as visible photoinitiators for hybrid polymerization, Dyes and Pigments 2013, 97, 462-468.

    36  RAEDEL, M., TORGE, M., BUECKER, M., BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Germany, Colored Glass Adhesives for the Restoration of Stained Glass Windows, Proceedings of Symposium, Adhesives and Consolidants for Conservation, CCI – ICC, Ottawa, Canada.  Atelier Ilona Berkei Zeuthen, Berlin, Germany.

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    List of illustrations

    Title Fig.1 Appareillage d’irradiation
    Caption Appareil Omnicure® 1000, lampe mercure 100 W, pic d’intensité 365 nm - guide de lumière, pédale d’activation, lunettes protectrices.    
    Credits © Photo : Caméléon d’Argile
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-1.jpg
    File image/jpeg, 100k
    Title Fig. 2  Graphique du spectre d’absorption UV/visible NOA® 61
    Caption Spectre d’absorption UV/visible de l’adhésif NOA® 61 en solution (tetrahydrofurane, 10-3 mol.L-1)
    Credits © Th. Fouquet
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-2.jpg
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    Title Fig. 3 Verre en cristal doublé (Val Saint Lambert)
    Caption Comblement d’une lacune traversante à l’aide d’une résine époxyde colorée.
    Credits © Photo : Caméléon d’Argile
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-3.jpg
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    Title Fig. 4 Décolorations
    Caption Anciennes restaurations, couvercle d’une soupière en porcelaine, décor aux barbeaux
    Credits Photos : © M. Fossoul  - S. Calonne
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-4.jpg
    File image/jpeg, 60k
    Title Fig. 5  Panoplie de poudres de verre colorées
    Caption Palette de base utilisée pour les tests
    Credits Photo : © Caméléon d’Argile
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-5.jpg
    File image/jpeg, 92k
    Title Fig. 6  Mise en œuvre
    Caption Echantillons : mélange  NOA®61 et poudre « bleu 393741 »
    Credits Photos : ©  Caméléon d’Argile  
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-6.jpg
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    Title Fig. 7  Dépose en « goutte » et faisceau de lumière ultra violette
    Caption NOA®61 coloré dans la masse sur lame. Irradiation de 15 secondes sur porte-objet
    Credits © Photos : M. Fossoul
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-7.jpg
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    Title Fig. 8  Tests de coloration dans la masse
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-8.jpg
    File image/jpeg, 108k
    Title Fig. 9 Test de l’aiguille
    Credits Photo : © M. Fossoul
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-9.jpg
    File image/jpeg, 108k
    Title Fig. 10 Dureté shore D
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-10.jpg
    File image/jpeg, 68k
    Title Fig. 11 Spectres d’absorption des poudres de verre colorées
    Caption Spectres d’absorption UV/visible des poudres de verre « bleu 393741 », « rouge 390661 » et « vert 391141 ». Le spectre UV-visible de l’adhésif NOA® 61 (Fig.  8) est reproduit en filigrane (tracé pointillé rouge). La longueur d’onde de travail à 365 nm est indiquée pour plus de clarté
    Credits © Th. Fouquet
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-11.jpg
    File image/jpeg, 128k
    Title Fig. 12 Tests de coloration par mimétisme
    Caption Variation de transparence et de teintes,  verre bleus et verre à vitraux.
    Credits  Photos : ©  C. Goffin  - M. Fossoul
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-12.jpg
    File image/jpeg, 104k
    Title Fig. 13 Broche, émaux sur ossature en or
    Caption Comblement d’un éclat l’épaisseur de l’émail
    Credits © Photos : Caméléon d’Argile
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-13.jpg
    File image/jpeg, 144k
    Title Fig. 14  Retouche pelliculaire monocouche
    Caption Marquis en porcelaine, partie d’un ensemble de personnages joueurs de cartes, attribué à la manufacture de Samson : restauration d’un soulier
    Credits © Photo : M. Fossoul
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-14.jpg
    File image/jpeg, 136k
    Title Fig. 15 « Les perles de Mademoiselle de La Vallière »
    Caption Assiette en porcelaine tendre attribuée à la manufacture de Sèvres.
    Credits Photo : © M. Fossoul
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-15.jpg
    File image/jpeg, 80k
    URL http://journals.openedition.org/ceroart/docannexe/image/4486/img-16.jpg
    File image/jpeg, 98k
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    References

    Electronic reference

    Viviane Bechoux, Thierry Fouquet, Pierre Verge and Joao A. S. Bomfim, « Utilisation d’un adhésif  à polymérisation UV  pour combler les surfaces  lacunaires d’objets d’art en verre ou à revêtements vitreux  », CeROArt [Online], 10 | 2015, Online since 13 April 2015, connection on 17 December 2017. URL : http://journals.openedition.org/ceroart/4486

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    About the authors

    Viviane Bechoux

    Conservatrice Restauratrice de céramiques et verres modernes.
    Professeur (ER), ESA, Ecole Supérieure des Arts, St Luc, B- Liège, section CROA, Conservation Restauration d’œuvres d’Art, option céramique et verre. Collaboratrice scientifique de la Faculté de Philosophie et Lettres, (archéologie-archéométrie), Ulg, Université de Liège.

    By this author

    Thierry Fouquet

    Ingénieur Centrale Marseille (promotion 2009). Docteur en chimie analytique de l’Université Aix-Marseille depuis 2012. Chercheur postdoctoral au Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST).

    Pierre Verge

    Ingénieur matériaux de Polytech' Grenoble (promotion 2005). Docteur en Chimie de l'Université de Cergy-Pontoise depuis 2008. Chercheur au LIST.

    Joao A. S. Bomfim

    Docteur en science et technologie des polymères de l’Université Fédérale de Rio de Janeiro depuis 2007. Manager « Recherche et Développement » chez Mondo Luxembourg S.A.

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    Copyright

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    CeROArt – Conservation, exposition, restauration d'objets d'arts est mis à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

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