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Dossier

Les matériaux en polyuréthanne dans les œuvres d’art : des fortunes diverses. Cas de la sculpture « Foot Soldier » de Kenji Yanobe

Alain Colombini, Gwenola Corbin et Vicente Leal

Résumé

Les matériaux à base de polyurétanne occupent une place prépondérante dans l’art contemporain. Les vernis et peintures de même composition ont eux aussi connu un remarquable essor. Leur étude se révèle essentielle pour comprendre les mécanismes d’altération d’oeuvres représentatives de l’art du XXe siècle.

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Texte intégral

Introduction

  • 1 Albus S., Bonten C., Kebler K., Rossi G., Wessel T., Plastics Art – A precarious Success Story, Axa (...)
  • 2 Plastics in Art: History, Technology, Preservation, ed. Thea Van Oosten, Yvonne Shashoua, Friederik (...)

1Depuis les années soixante, le matériau à base de polyuréthanne, et en particulier les mousses, a occupé une place prépondérante dans les créations artistiques1. C’est devenu un matériau de prédilection pour certains artistes et designers tels que César ou Pesce2. Les peintures et vernis polyuréthannes ont fait l’objet d’importantes recherches dans le milieu industriel, et connaissent un essor considérable dans la production annuelle mondiale des plastiques. Des améliorations qui ont permis, par exemple, depuis les années 80, à la peinture polyuréthanne de supplanter les polymères les plus « traditionnels » dans les peintures automobiles. Les mousses, souples et rigides, représentent également un tonnage élevé pour ce polymère dans les secteurs industriels et domestiques.

  • 3 Allen N.S., Edge M., Horie C.V., “Polymers in Conservation” Cambridge, Royal Society of Chemistry, (...)

2La connaissance des matériaux constitutifs des œuvres d’art contemporain et de leur environnement est essentielle pour une meilleure compréhension de l’influence des traitements de conservation-restauration3. La documentation précise des matériaux, procurée par les artistes, ainsi que la connaissance de leur mise en œuvre, permettent une meilleure compréhension des phénomènes d’altérations.

3L’objet de cette publication est de présenter, d’une part, l’étude comportementale des mousses et vernis polyuréthannes face au vieillissement artificiel, et d’autre part l’étude d’une sculpture en mousse polyuréthanne peinte présentant des dégradations spécifiques.

1.Les polyuréthannes

1.1 Bref rappel historique

4Les polyuréthannes résultent de la réaction chimique d’un polyisocyanate avec des groupements hydroxyles. Cette réaction était connue depuis plusieurs décennies, lorsqu'en 1937, Otto Bayer découvrit comment produire un plastique utilisable. Il avait alors étudié, les diverses réactions des glycols sur les isocyanates. Ses objectifs étaient d'obtenir des fibres synthétiques, puis des élastomères en substitution du caoutchouc naturel.

  • 4 Woods G., “Flexible Polyurethane Foams, Chemistry and Technology”; Appl Sci Pub Ltd;

5Dans la décennie 1955-1965, apparurent les mousses de polyuréthanne souples et moulées  (alvéoles ouverts) ainsi que les mousses rigides (alvéoles fermés). Dans un premier temps, l'isocyanate utilisé était le TDI (toluène diisocyanate). Depuis 1955, il y a eu une substitution du TDI par les MDI (diphénylméthanediisocyanate) dans le cas des mousses souples. Ensuite, la période de 1965 à 1980 fut marquée par un fort développement avec l'apparition des mousses à base de MDI. Et enfin, de 1980 à nos jours, sont apparues les mousses rigides structurales très utilisées dans le domaine du transport (éléments de carrosserie de voitures et de motos, pare-chocs...)4.

6Ces dernières années, la suppression des CFC (fréon), en tant qu’agent d’expansion, par les divers produits de substitution a entraîné des modifications substantielles dans les formulations des mousses polyuréthannes. Comme il n’y a pas de solution unique, les diverses possibilités de substitution donnent des qualités de mousse ou d’élastomères très différentes.

1.2 Formation des polyuréthannes

  • 5  Marotel Y., “Polyuréthannes” Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites, AM3 425

7Les matières premières utilisées pour la fabrication des polyuréthannes sont principalement au nombre de trois : les isocyanates, qui forment les segments rigides, les polyols, qui donnent les segments souples et les allongeurs de chaîne auxquels il faut rajouter les agents d’expansion dans le cas de la fabrication des mousses polyuréthannes5.

  • 6 Hall K, Van Parys F.A.L., Young R.J., “Toluenediamine in polyurethane foams. Hazard or artefact?”, (...)

8Les segments rigides typiques utilisés (diisocyanates) pour la fabrication des polyuréthannes incluent le 4,4’-diphenyl méthane diisocyanate (MDI) ou le toluène 2,4-diisocyanate (TDI)6. Les segments souples peuvent être produits avec une grande variété de produits parmi lesquels on trouve les polyéthers-polyols, les polyesters-polyols et les polycarbonates. Les deux polyéthers les plus utilisés sont le polyoxypropylène glycol (PPG) et le polytétraméthylène glycol (PTMG).

9Les allongeurs de chaîne les plus utilisés sont l’éthylène diamine (EDA) qui est très répandu en raison de sa grande stabilité thermique, et le 1,4 butane diol (BTD). Le polyuréthanne résultant de cette réaction est appelé un polyuréthanne-urée, à cause de la liaison urée présente dans la chaîne principale.

  • 7  Blistène B., “Un entretien avec César”, catalogue de l’exposition César, Centre de la Vieille Char (...)

10Un des agents d’expansions, le CFC ou fréon (chlorofluorocarbone), a été souvent employé dans les premières expérimentations de fabrication de mousses polyuréthannes. Le cas le plus connu étant celui des mousses utilisées par le sculpteur César dont il argumente lors d’un entretien, le choix du fréon en tant qu’accélérateur du degré d’expansion des mousses7.

1.3 Dégradation

  • 8 Lorne A., “Experiments in the Conservation of a Foam Object” in Modern Art: Who Cares? An Interdisc (...)
  • 9 Lovett D., Eastop D., “The Degradation of Polyester Polyurethane : preliminary Study of 1960s Foam- (...)

11Les polyuréthannes sont particulièrement connus pour leur tendance au jaunissement, et comme pour tous les autres élastomères de ce type, cela se traduit très souvent par une perte de propriétés mécaniques et chimiques 8, 9. Le phénomène de décoloration, et en particulier du jaunissement, est également causé par des facteurs exogènes comme les additifs utilisés.

12Les élastomères, principalement les peintures et adhésifs à base de polyuréthannes, sont des composés beaucoup plus compacts. Ils sont notamment caractérisés par une inertie chimique vis-à-vis de l’eau, de produits chimiques et de certains solvants, une résistance physique et mécanique importante, et une résistance à la lumière élevée dans le cas des aliphatiques.

13Les mousses polyuréthannes souples sont principalement sensibles à deux phénomènes de dégradation principaux que sont l’hydrolyse et l’oxydation. L’hydrolyse est la décomposition d’une substance par l’eau, à l’aide des ions H+ et OH‾ issus de sa décomposition. Elle peut casser les liaisons principales des chaînes macromoléculaires et rompre les liaisons hydrogènes secondaires. En outre, les uréthannes, les esters et les éthers sont susceptibles de réagir avec l’eau.

14L’oxydation quant à elle, peut être initiée par la chaleur, les ultraviolets, les tensions mécaniques, des résidus de catalyse ou encore des impuretés. Il peut en résulter la formation de composés très instables, tels que par exemple les hydro peroxydes. Ce phénomène d’oxydation combiné aux réactions d’hydrolyse accélère la photo oxydation de ce polymère qui peut entraîner des décompositions irréversibles. Dans le cas des mousses polyuréthannes souples, les facteurs de dégradation présentent des conséquences diverses tels que: jaunissement, perte des propriétés mécaniques, effritements, et peuvent interagir entre eux.

15D’autres facteurs de dégradation sont également à prendre en considération et peuvent exercer des influences conjuguées. Ces facteurs peuvent être d’origine thermique avec comme conséquences des pertes de propriétés physiques et un jaunissement, ils peuvent aussi catalyser des dégradations chimiques. L’action des additifs, des solvants et des agents de pollution jouent un facteur déterminant dans la dégradation des mousses polyuréthannes. Ces derniers, comme en particulier les NOx donnent par réaction avec les noyaux aromatiques de fortes colorations non limitées au jaunissement.

2. Etude comportementale de vernis polyuréthannes

2.1 Démarche expérimentale

16Cinq types de vernis et une mousse polyuréthanne ont été testés. Dans la plupart des cas, l’obtention, auprès des fabricants (BASF, DUPONT, et SOLOPLAST), d’informations précises sur les formulations des polyuréthannes utilisés a été difficile. La connaissance partielle des composants complique ainsi la caractérisation précise des matériaux. Par exemple, dans les vernis polyuréthannes de DUPONT et de BASF, le type d’isocyanate utilisé n’est pas connu, de même que la nature des polyols pour le vernis bicomposant ZENITRAM et le vernis DUPONT.

17Les éprouvettes de laboratoire ont été fabriquées par application des vernis sur une toile de lin recouverte d’un enduit universel. Après séchage, ces éprouvettes ont subi un vieillissement artificiel. Dans le cas de la fabrication de la mousse, les deux composants, le polyol et le durcisseur, ont été mélangés dans un moule pour former une mousse caractérisée par une expansion de volume d’un facteur environ 20.

18Pour cette étude le tableau suivant indique la classification des différents polyuréthannes en fonction des types de polyols et d’isocyanates utilisés pour leur fabrication.

Polyuréthanne

Polyol

Isocyanate

Vernis BASF
ref : JF11-0405

Polyester Acrylique

?

Vernis DUPONT
ref : 9219456

Polyester ?
Acrylique ?

?

Vernis SOLOPLAST
ZENITRAM bicomposant

Acrylique
+  ?

Aliphatique

Vernis SOLOPLAST
G8 monocomposant

Polyester

Aliphatique

Vernis SOLOPLAST
G4 monocomposant

Polyéther

Aromatique

Mousse SOLOPLAST
HR AT bicomposante

Polyéther

Aromatique

.2 Vieillissement accéléré

19Les tests de vieillissement accéléré ont été réalisés avec des cycles très drastiques en variations, à la fois en UV et en humidité dans une enceinte QUV. Ils ont été exposés aussi bien sous des lampes fluorescentes UV-A 340 que sous des lampes UV-B 315.

20Par ailleurs, des tests ont été réalisés aussi bien avec des lampes UV-B qu’UV-A. Il est connu que les UV-B, en raison de leur longueur d’onde plus courte, sont beaucoup plus dommageables que les UV-A. Cependant, leur présence sur la surface de la terre est moins importante, et ils sont également absorbés par les vitres.

21Dans certains cas, un cycle de condensation a été choisi avec les conditions suivantes : 4 heures de condensation d’eau à 50°C en obscurité suivies de 8 heures d’irradiation UV à 70°C. Ce type de cycle est considéré comme le plus approprié pour reproduire les conditions de dégradation naturelle. Ces essais de vieillissement accéléré permettent une comparaison des matériaux et non une corrélation avec le vieillissement naturel.

  • 10 Martin G., “The identification of modern polymer systems using FTIR”, Modern Organic Materials, ed. (...)
  • 11 Learner T., “Analysis of modern paints”, Research in conservation, Getty publications, 2004.
  • 12 Colombini A., “Analysis of polyurethane foams found in works of art” proceedings of the Theory and (...)

22La caractérisation et l’étude des mécanismes de dégradation ont été réalisées tout au long du processus de vieillissement. Ces résultats ont été évalués par spectrocolorimétrie et corrélés par des analyses physico-chimiques par Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF) de façon notamment à suivre l’évolution des groupements chimiques10,11,12.

2.3 Résultats

2.3.1 Spectrocolorimétrie

23Les mesures colorimétriques ont révélé la nécessité de différencier les valeurs correspondant aux variations exprimées en ΔE*, qui intègrent à la fois les écarts en luminance et en chromaticité, de celle de b* (Jaune-Bleu), car  le phénomène observé, dans la plupart des cas, est le jaunissement des éprouvettes (Δb* > 0).

24Les résultats montrent que le changement de couleur le plus important se produit pour le vernis G4 (polyol polyéther, isocyanate aromatique) alors que le vernis BASF (polyol polyester/acrylique, isocyanate aliphatique ?) est plus résistant face au jaunissement.

25La comparaison des deux vernis G4 et G8, confirme que le polyuréthanne (polyol polyéther, isocyanate aromatique) jaunit plus rapidement que le polyuréthanne fabriqué à partir d’un polyester polyol et d’un isocyanate aliphatique.

26Le vernis Zenitram (acrylique et polyester) révèle, pour tous les tests effectués, le meilleur comportement face au jaunissement  (fig.1 & fig. 2).

Figure 1. ΔE* et Δb* des vernis polyuréthannes: à 70°

QUV de 4 heures de condensation d’eau à 50°C

suivi de 8 heures d’irradiation UVB à 70°C.

Figure 2. Δb*: exposition aux UV-B

27D’après les différents tests colorimétriques effectués, il est possible de réaliser une classification des degrés de jaunissement par rapport aux polyols et aux isocyanates employés lors de la fabrication des polyuréthannes.

28En fonction du polyol : Polyéther > Polyester > Acrylique

29En fonction de l’isocyanate : Aromatique > Aliphatique

30Bien évidemment, le résultat varie fortement en fonction du type de polyuréthanne, mais en général, tous subissent un jaunissement plus important et plus rapide quand ils sont soumis à des radiations sous lampes UV-B. Un exemple intéressant est celui du vernis G8 (polyol polyester, isocyanate aliphatique), qui est commercialisé comme étant un polyuréthanne résistant aux UV. Comme on peut l’observer dans la figure 3, le vernis ne subit pas un jaunissement significatif sous les lampes UV-A, mais par contre, quand celui-ci est exposé aux lampes UV-B le jaunissement est très important.

31Pour compléter cette étude, la comparaison de l’effet des deux types d’UV sur les éprouvettes a été mesurée (fig.3).

Figure 3. Comparaison UV-A / UV-B

exemple de variations Δb* pour le vernis G8 (polyol polyester, isocyanate aliphatique): exposition aux UV-A et UV-B à 70° C.

32L’ensemble de ces résultats montre également que les premières heures d’expositions aux UV sont les plus critiques car elles produisent le jaunissement le plus important. En outre, le jaunissement a une tendance à se stabiliser  lorsque les heures d’exposition s’accumulent.

2.3.2 Spectroscopie Infrarouge

33L’étude comportementale physico-chimique des polyuréthannes s’appuie sur la spectroscopie Infrarouge. Celle-ci offre la possibilité de suivre l’évolution des intensités des groupements chimiques ou l’apparition de nouvelles bandes de vibration.

34Dans certains cas, les bandes C-H de vibration (~ 2930 cm-1, ~ 2860 cm-1), qui sont connues pour leur bonne stabilité, ainsi que les bandes d’absorption (C-O-C), qui ont également une bonne stabilité et sont très intenses dans le cas des polyuréthannes – polyéthers, ont servi de bandes témoins.

35Plusieurs changements significatifs apparaissent principalement par les variations d’intensité des bandes d’absorption des polyuréthannes, et peuvent ainsi nous indiquer un mécanisme de dégradation et de rupture de ces polymères. Dans certains cas, il s’agit de l’apparition de nouvelles bandes, synonymes de phénomènes tels que l’hydrolyse ou l’oxydation.  Cependant l’effet initial de dégradation lié à l’oxydation est très souvent assez subtil et très difficile à détecter (fig.4).

Fig. 4 : Spectres IRTF du vernis G4 (polyol polyéther, isocyanate aromatique) avant et après vieillissement accéléré. Cycle de 4 heures de condensation d’eau à  50°C suivi de 8 heures d’irradiation UVA à 70°C.

36Le tableau synthétique suivant illustre les principales modifications chimiques induites au cours du vieillissement accéléré.

1

 C  =O uréthane

1704 cm-1

Augmentation

2

 (C-N) +  (N-H) uréthane /  (C-NH)

1525 cm-1

Diminution

3

 CH aromatique

1307 cm-1

Diminution

4

C-O-C crosslinking (oxydation éther)

1175 cm-1

Apparition

5

C-O-C éther

1073 cm-1

Diminution

6

 CH aromatique

813 cm-1

Diminution

37L’exploitation des spectres Infrarouge permet de mesurer la dégradation du polyuréthanne en fonction du temps de vieillissement artificiel, et notamment dans le suivi de l’évolution du groupement carbonyle C  =O (uréthane). L’augmentation de la bande d’absorption du carbonyle C  =O est l’illustration d’une réaction d’oxydation du polyuréthanne (fig. 5).

Fig. 5 : Changements du groupement carbonyle pendant le vieillissement accéléré : cas du vernis G4 (polyol polyéther, isocyanate aromatique). Cycle de 4 heures de condensation d’eau à  50°C  suivi de 8  heures d’irradiation UVA à 70° C

2.3.3 Interprétations des résultats

38Le jaunissement des polyuréthannes est attribué normalement aux changements dans la partie rigide, et plus précisément dans les isocyanates aromatiques type MDI (ce qui est le cas de la plupart des polyuréthannes aromatiques), à travers principalement deux mécanismes. Le premier est associé aux changements dans le noyau aromatique conduisant à la formation de quinone-imides quand l’échantillon est exposé à la lumière ultraviolette. Le deuxième est basé sur une série de réactions qui génèrent des structures quinoïdes à travers une oxydation initiale du carbone du groupement méthylène du MDI (fig.6).

Fig. 6 : mécanisme réactionnel induisant la formation de quinoïdes dans le MDI

39Le jaunissement se produit donc principalement pour les polyuréthannes aromatiques, car les quinones se forment uniquement dans les isocyanates aromatiques. Si un isocyanate aliphatique est utilisé, les quinones ne peuvent pas se former, et donc le vernis ou la mousse ne jaunissent pas. Malheureusement, le processus de fabrication des mousses avec des isocyanates aliphatiques est très compliqué, coûteux et, peu employé notamment dans les œuvres d’art réalisées dans les années 70.

40Ce phénomène de jaunissement représente un des aspects importants concernant la restauration des mousses polyuréthannes puisque l’oxydation de ce polymère pose la question de l’irréversibilité de ce type de dégradation.

41Les essais de vieillissement accéléré réalisés avec la mousse (HR-AT bicomposante) fabriquée en laboratoire ont révélé rapidement un jaunissement important (fig. 7). Les conditions très sévères d’irradiation conduisent à un état maximum de dégradation pouvant atteindre l’état de poussière.

Fig. 7 : jaunissement de la mousse HR-AT bicomposante

421) 24 h. d’exposition aux UVB à 70° C.

432) 42 h. d’exposition (4 h. de condensation d’eau à 50°C suivies de 8 heures d’irradiation UVA à 70° C)

443) 112 h. d’exposition (4 h. de condensation d’eau à 50°C  suivies de 8 heures d’irradiation UVA à 70°C)

45 Les polyuréthannes, basés sur le polyol – polyéther, commencent à se dégrader dans le segment éther du polymère, et conduisent à une scission de la chaîne polymérique et à la génération des groupes carbonyles (fig.8).

Fig. 8 : Mécanisme d’oxydation proposé pour le polyuréthanne de type polyol polyéther

46Ce mécanisme fût observé dans deux polyuréthannes, l’un de type polyol polyéther (G4) et l’autre de type polyol polyester (G8). En principe les polyuréthannes de type polyéther et polyester sont susceptibles de commencer leur dégradation à partir de l’oxydation de leur segment souple (le polyol). Mais les polyuréthannes de type polyester peuvent aussi se dégrader plus facilement à cause du phénomène d’hydrolyse.  

47L’éther est la partie la plus faible du polyuréthanne, cependant l’ensemble des segments souples est susceptible de se dégrader (l’urée pour les vernis DUPONT et G8, les uréthanes pour tous les polyuréthannes).

48La dégradation des polyuréthannes basés sur le diisocyanate MDI (la plupart des aromatiques) commence normalement dans le segment rigide, responsable du jaunissement de ces polymères. Ainsi, le polyuréthanne polyéther aromatique, révèle une modification très sensible de la forme des bandes attribuées aux vibrations des aromatiques en particulier celle de 813 cm-1.

49Cette étude met en évidence la présence de deux des principaux mécanismes de dégradation : l’oxydation et l’hydrolyse. La dégradation commence principalement dans les segments les plus faibles de la molécule (les liaisons uréthane, urée et polyol).

50Les spectres Infrarouge suggèrent l’augmentation des groupements carbonyles C  =O. Cette augmentation des groupes carbonyles peut créer de nouveaux ponts hydrogène ce qui peut provoquer une série de changements dans le comportement mécanique des polyuréthannes (les chaînes avec une grande densité des ponts hydrogène auront plus de restrictions de mouvement).

  • 13 Rezig A., Nguyen T., Martin D., Sung L., Gu X., “Relationship between chemical degradation and thic (...)

51Il faudrait compléter cette étude avec des mesures de la perte de propriétés mécaniques en corrélation avec le jaunissement et le changement des intensités des groupements chimiques13.

  • 14 Van Oosten T., “Plastic surgery : conservation treatments for flexible polyurethane foams : from fa (...)

52Dans le cas des mousses polyuréthannes de type polyester aromatique, dont l’utilisation dans le domaine de l’art est très répandu, il a été vérifié que le jaunissement par vieillissement accéléré semblait être irréversible14.

3. Sculpture de Kenji Yanobe

3.1 L’œuvre

53 « Foot Soldier (Godzilla) » (1991) fait partie d’une série d’œuvres intitulée « The World Conquest Project » regroupant des machines destinées à des dictateurs imaginaires pour la conquête de territoires. Ces œuvres ont pour but de décupler les sens de leur utilisateur.

54Cette sculpture de mousse sur âme d’acier et d’aluminium, représente la partie inférieure d’un Godzilla (comprenant la queue, les pattes et le bassin) surmontée d’une «plateforme» métallique sur laquelle l’artiste prend place. A l’aide de pédales il commande le mécanisme motorisé permettant de mettre en mouvement les pattes. A l’origine la peau était entièrement recouverte d’une couche peinte en acrylique bleu outremer et de latex. Un noircissement est notable sur l’ensemble de l’œuvre à l’exception des griffes en plastique, des bras et des lampes (partie de l’œuvre où seule la peinture acrylique a été appliquée sans être mélangée au latex) (fig. 9).

55Les conditions climatiques des réserves accueillant cette œuvre ne sont pas contrôlées. Par ailleurs, une inondation de l’ancienne caisse contenant l’œuvre a été signalée, mais ni la date ni l’ampleur de cette inondation ne sont connues. Or cet incident aura un impact majeur sur l’œuvre, comme nous allons le découvrir par la suite.

Fig. 9 : Foot Soldier (Godzilla) fut créé en 1991 par Kenji Yanobe et acquis en 1995 par le FRAC PACA (Fonds Régional d’Art Contemporain de la région Provence Alpes Côte-d’Azur)

Fig.10 : détail de la couche peinte révélant la mousse dans une zone lacunaire ainsi que le noircissement de la couche peinte.

3.2 Dégradation spécifique

  • 15 Van Oosten T., Keune P., “Chemical Analysis of the Materials Used” in Modern Art: Who Cares? An Int (...)

56L’étude de cette sculpture conforte la spécificité de la compatibilité ou incompatibilité des matériaux des œuvres composites. Y a-t-il cumul des dégradations propres à chacun des matériaux présents ? Concernant les mousses polyuréthannes souples peintes, ce qui est le cas de cette œuvre, les altérations connues pour ce matériau ne sont pas directement observées. Une des raisons évidentes est que la  couche colorée recouvrant la mousse a un rôle protecteur, notamment contre l’action des UV, et pourrait servir également de barrière aux réactions hydrolytiques15. Les premiers constats d'état réalisés sur cette œuvre confirment que la mousse s'oxyde plus rapidement, notamment avec un jaunissement très prononcé et une perte d’adhésion de la couche picturale, à la fois dans les zones lacunaires et de craquelures.

57Cependant qu’en est-il de la présence du latex, en mélange avec la couche colorée, dont la dégradation induit des mécanismes réactionnels pouvant se cumuler ?

3.3 Analyses

58De multiples tests de vieillissement artificiel visant à reproduire les altérations de la couche peinte (noircissement, craquelures, rigidification, exsudation) de « Foot Soldier » ont été menés. Des éprouvettes (mousse polyuréthanne + mélange latex + peinture acrylique) reproduisant la stratigraphie de la peau et de la chair ont été réalisées et ont été soumises à un vieillissement accéléré. Le noircissement des éprouvettes simule très précisément le phénomène de dégradation observé en surface de la sculpture.

  • 16 Blank S., “Rubber in museums: a conservation problem”, AICCM Bulletin, vol.14, n°3-4, December 1988 (...)

59Il semble donc que le latex ait subi une réaction d’ozonolyse (l’ozone issu des UV réagit avec les doubles liaisons de la molécule de latex pour produire des ozonides et provoquer des coupures de chaînes), réaction qui n’a lieu qu’en présence d’un taux d’humidité supérieur ou égal à 91  %. A ce phénomène s’est sans doute rajoutée une oxydation du latex, principal processus de dégradation de ce matériau. L’oxygène réagissant lui aussi avec les doubles liaisons de la molécule de caoutchouc16.

60L’identification de la mousse a été réalisée par spectrométrie Raman. Il s’agit de mousse polyuréthanne de type polyol polyéther aromatique. La couche colorée est composée de bleu d’outremer dans un liant acrylique, propos confirmés par l’artiste (tube commercial Turner® ultramarine blue).

61La complexité a résidé dans l’identification et l’évaluation de la dégradation du latex à base de caoutchouc naturel en mélange avec la peinture acrylique. Le vieillissement du caoutchouc naturel implique plusieurs changements dans sa structure moléculaire : scission des chaînes, oxydation, réticulation. Ces changements sont initiés ou accélérés par les UV, la chaleur, l’oxygène, les acides, les particules de métal ou les tensions mécaniques. Les propriétés physiques du caoutchouc changent : il se durcit et devient cassant.

62Ceci pourrait expliquer le réseau de craquelures et la perte de cohésion de la couche peinte de « Foot Soldier » qui serait devenue trop rigide pour suivre les mouvements de dilatation ou de contraction du support en mousse de polyuréthanne. Par ailleurs, au contact de la chaleur et des métaux, le caoutchouc peut également présenter une surface collante, ce qui expliquerait l’exsudation à laquelle nous sommes confrontés. 

63L’analyse comparative en spectroscopie Raman a mis en évidence la disparition de la bande C  =C, confirmant l’hypothèse d’une dégradation induite par une réaction d’ozonolyse du latex (fig. 10). Cependant le spectre ne révèle aucune bande dans la zone carbonyle ce qui aurait du être le cas si une réaction complète d’ozonolyse

Fig.11 Spectres Raman: latex standard (spectre bleu), partie noircie du Godzilla (spectre noir). La flèche indique la disparition du signal Raman à 1665 cm-1 attribué à la liaison (C  =C)

64Kenji Yanobe a logiquement eu recours au latex, matériau à l’élasticité remarquable, pour appliquer une couche peinte sur un matériau souple de mousse polyuréthanne. Mais ces deux matériaux sont-ils compatibles à long terme ? A l’heure actuelle, la couche peinte s’est en partie rigidifiée. Elle s’adapte donc moins bien à la souplesse de la mousse polyuréthanne. Ses craquelures et lacunes exposent également la mousse aux ultraviolets et à l’oxygène. Rappelons par ailleurs que ces deux matériaux dégagent des produits nocifs qui peuvent accélérer la dégradation de cette œuvre composite.

Conclusion

65Le polyuréthanne, en tant qu’élastomère, est un polymère qui a vécu de grandes transformations au niveau des formulations depuis une quarantaine d’années. On peut quand même imaginer des scénarios entre les artistes et le milieu industriel, arbitrés par le monde de la conservation du patrimoine contemporain même si résoudre les problèmes de la conservation ne figure pas dans l’agenda des industries plastiques actuelles.

66L’étude sur les vernis et mousses polyuréthannes a permis d’établir une classification comportementale des différents types de polyuréthannes face à la photo oxydation. Des hypothèses concernant leurs mécanismes de dégradation ont été envisagées. La prochaine étape, pour mieux appréhender ces phénomènes d’altération, est d’établir une corrélation entre les variations chimiques et les pertes de propriété mécanique des mousses polyuréthannes. Des dégradations rapides souvent irréversibles, notamment dans le cas des mousses, montrent qu’il s’agit d’un des matériaux du patrimoine les plus fragiles.  

  • 17 Rava A., Verteramo R., Chiantore O., “The restoration of a group of works of art by Piero Gilardi”, (...)
  • 18 Nimmrichter J., Kautek W., Schreiner M., “Laser cleaning of polyurethane foam: an investigation usi (...)

67L’étude de la sculpture de Kenji Yanobe a mis en évidence la complexité des œuvres en mousses polyuréthannes peintes. Face au caractère également irréversible de la dégradation du latex, et en dépit des suggestions de l’artiste de repeindre la sculpture en bleu, il est permis d’envisager un traitement de consolidation17. Cependant l’état de dégradation de « Foot Soldier » conduit à considérer l’emploi de procédé non aqueux pour sa restauration. Un « nettoyage » au laser serait-il une option ?18.

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Notes

1 Albus S., Bonten C., Kebler K., Rossi G., Wessel T., Plastics Art – A precarious Success Story, Axa Art Insurance Publication, 2007.

2 Plastics in Art: History, Technology, Preservation, ed. Thea Van Oosten, Yvonne Shashoua, Friederike Waentig, Siegl, München, 2002.

3 Allen N.S., Edge M., Horie C.V., “Polymers in Conservation” Cambridge, Royal Society of Chemistry, Proceedings of an International Conference, Manchester Polytechnic, Manchester Museum, 17-19 July 1991, 1992.

4 Woods G., “Flexible Polyurethane Foams, Chemistry and Technology”; Appl Sci Pub Ltd;

Essex, England: 1982.

5  Marotel Y., “Polyuréthannes” Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites, AM3 425

6 Hall K, Van Parys F.A.L., Young R.J., “Toluenediamine in polyurethane foams. Hazard or artefact?”, Plastics, Rubber and Composites, Vol. 30 No. 9, 2001.

7  Blistène B., “Un entretien avec César”, catalogue de l’exposition César, Centre de la Vieille Charité, Marseille, 1993, 166-186. "...On m’a expliqué que le degré d’expansion était soumis à la quantité de fréon qu’on mettait avec le produit et qui jouait un rôle d’accélérateur..."

8 Lorne A., “Experiments in the Conservation of a Foam Object” in Modern Art: Who Cares? An Interdisciplinary Research Project and a International Symposium on the Conservation of Modern and Contemporary Art, Amsterdam, The Foundation for the Conservation of Modern Art and the Netherlands Institute for Cultural Heritage, 1999, p143-148.

9 Lovett D., Eastop D., “The Degradation of Polyester Polyurethane : preliminary Study of 1960s Foam-Laminated Dresses” in Modern Art, New Museums, Bilbao, 20th IIC International Congress, 13 - 17 September 2004, p.100-104.

10 Martin G., “The identification of modern polymer systems using FTIR”, Modern Organic Materials, ed. C; Meredith and L. Eaton, SSCR Publications, Edinburgh, 1988.

11 Learner T., “Analysis of modern paints”, Research in conservation, Getty publications, 2004.

12 Colombini A., “Analysis of polyurethane foams found in works of art” proceedings of the Theory and Practice in Conservation: a tribute to Cesare Brandi conference, Lisbonne mai 2006.

13 Rezig A., Nguyen T., Martin D., Sung L., Gu X., “Relationship between chemical degradation and thickness loss of an amine-cured epoxy coating exposed to different UV conditions”, Journal of Coatings Technology Research, Vol 1, N°3, 2004.

14 Van Oosten T., “Plastic surgery : conservation treatments for flexible polyurethane foams : from face-lift to donating the corpse to science” in Reversibility – Does it exist?, British Museum Occasional Papers, London, ed. Oddy Andrew and Carroll Sara, 1999, p.33-36.

15 Van Oosten T., Keune P., “Chemical Analysis of the Materials Used” in Modern Art: Who Cares? An Interdisciplinary Research Project and a International Symposium on the Conservation of Modern and Contemporary Art, Amsterdam, The Foundation for the Conservation of Modern Art and the Netherlands Institute for Cultural Heritage, 1999, p142.

16 Blank S., “Rubber in museums: a conservation problem”, AICCM Bulletin, vol.14, n°3-4, December 1988, p.53-87.

17 Rava A., Verteramo R., Chiantore O., “The restoration of a group of works of art by Piero Gilardi”, preprint of IIC Bilbao Congrès, September 2004.

18 Nimmrichter J., Kautek W., Schreiner M., “Laser cleaning of polyurethane foam: an investigation using three variants of commercial polyurethane products”, in Laser in Conservation of Artworks, 2007, 295-301.

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Table des illustrations

Légende Figure 1. ΔE* et Δb* des vernis polyuréthannes: à 70°
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-1.jpg
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Légende Figure 2. Δb*: exposition aux UV-B
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 16k
Légende Figure 3. Comparaison UV-A / UV-B
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-3.png
Fichier image/png, 33k
Légende Fig. 4 : Spectres IRTF du vernis G4 (polyol polyéther, isocyanate aromatique) avant et après vieillissement accéléré. Cycle de 4 heures de condensation d’eau à  50°C suivi de 8 heures d’irradiation UVA à 70°C.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 20k
Légende Fig. 5 : Changements du groupement carbonyle pendant le vieillissement accéléré : cas du vernis G4 (polyol polyéther, isocyanate aromatique). Cycle de 4 heures de condensation d’eau à  50°C  suivi de 8  heures d’irradiation UVA à 70° C
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 16k
Légende Fig. 6 : mécanisme réactionnel induisant la formation de quinoïdes dans le MDI
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 16k
Légende Fig. 7 : jaunissement de la mousse HR-AT bicomposante
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-7.jpg
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Légende Fig. 8 : Mécanisme d’oxydation proposé pour le polyuréthanne de type polyol polyéther
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-8.jpg
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Légende Fig. 9 : Foot Soldier (Godzilla) fut créé en 1991 par Kenji Yanobe et acquis en 1995 par le FRAC PACA (Fonds Régional d’Art Contemporain de la région Provence Alpes Côte-d’Azur)
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-9.jpg
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Légende Fig.10 : détail de la couche peinte révélant la mousse dans une zone lacunaire ainsi que le noircissement de la couche peinte.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-10.jpg
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Légende Fig.11 Spectres Raman: latex standard (spectre bleu), partie noircie du Godzilla (spectre noir). La flèche indique la disparition du signal Raman à 1665 cm-1 attribué à la liaison (C  =C)
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/432/img-11.jpg
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Pour citer cet article

Référence électronique

Alain Colombini, Gwenola Corbin et Vicente Leal, « Les matériaux en polyuréthanne dans les œuvres d’art : des fortunes diverses. Cas de la sculpture « Foot Soldier » de Kenji Yanobe », CeROArt [En ligne], 2 | 2008, mis en ligne le 09 octobre 2008, consulté le 24 mai 2016. URL : http://ceroart.revues.org/432

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