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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 et Joao A. S. Bomfim

Résumés


Cette recherche propose une méthode de réintégration de perte de matière du verre et d’émaux sur supports céramiques et métalliques.Elle vise à remplacer les résines  époxydiques, teintées dans la masse utilisées  comme matériau de comblement, par une résine polymérisable aux UV, colorée à l’aide de poudres de verre.

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Texte intégral

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 élastomères, les matières plastiques, le cuir, le bois ainsi que celle des adhésifs.  Cette propriété est fréquemment  négligée dans le choix d’un adhésif en ce qui concerne la restauration du verre.   Or, lorsque la dureté de l’adhésif est trop élevée,  des tensions peuvent apparaître à l’interface adhésif/substrat.

  • 7  Voir fiche technique de l’adhésif.

9Par contre, la « flexibilité»7 de l’adhésif facilitera le décollage des fragments ainsi que le dégagement des bouchages en cas de dérestauration.  

10Dans le cas des adhésifs, il s’agit de la dureté Shore D dont la valeur est référencée dans un tableau spécifique  à chaque famille chimique. Celle, par exemple, de la résine époxyde Hxtal NYL® -1 est de 78,8 actuellement la plus utilisée dans le domaine de la restauration du verre, du moins dans le collage du verre sain (sans altérations).

Le rayonnement ultraviolet

  • 9  Afsse, InVS, Afssaps – Ultraviolets - Etat des connaissances sur l’exposition et les risques sanit (...)

11Rappelons  que le rayonnement ultraviolet  se situe dans l’intervalle de longueurs d’ondes compris entre 100 et 400 nm.9

12Il existe plusieurs définitions concernant les rayons UV mais en général ils se définissent comme suit :

  • Les UV-A correspondent aux longueurs d'ondes entre 400 et 315 (ou 320) nm.

  • Les UV-B entre 315 (ou 320)  et 280 nm (ou 290).

  • Les UV-C "stricto sensu" entre 280 (ou 290) et 220 nm (ou 100 nm dans la définition plus générale, dans leur transition avec les rayons X)

  • 10  Ibidem p. 15.

13Les sources artificielles de rayonnement UV émettent un spectre de raies présentant des caractéristiques spécifiques à chaque source. Les sources sont des lampes très diverses utilisées en médecine, dans l’industrie, le commerce, la recherche, dans l’espace domestique.10

Fig.1 Appareillage d’irradiation

Fig.1 Appareillage d’irradiation

Appareil Omnicure® 1000, lampe mercure 100 W, pic d’intensité 365 nm - guide de lumière, pédale d’activation, lunettes protectrices.    

© Photo : Caméléon d’Argile

Assemblage et collage

  • 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/techr (...)

14Pour réaliser le collage du verre blanc,11 le choix s’oriente vers des adhésifs transparents, incolores et stables à la lumière.12  Ils appartiennent à la famille des adhésifs optiques car leur indice de réfraction est proche du verre.

15Chaque adhésif et chaque verre ont un indice de réfraction spécifique. Afin de garantir la discrétion des collages,  les deux indices doivent être, idéalement, en adéquation  et ce, dans le cas des verres transparents/incolores.

16Leur durcissement en quelques secondes permet de solutionner des problèmes complexes rencontrés lors du collage des objets  en verre. Par exemple, l’assemblage d’éléments à section réduite ou en porte à faux.   Habituellement, lors des phases successives du pré-collage et du collage, la pose de languettes adhésives, de rivets métalliques assurent la stabilité des assemblages.  Or, dans le cas susdit, cette technique est inapplicable à cause de la finesse des éléments et/ou de leur « géométrie » dans l’espace.

17De surcroît, ces adhésifs facilitent l’alignement sans ressauts (décalages) des fragments, tant que l’adhésif n’est pas exposé aux UV.

18L’application des adhésifs, par enduction sur le plan des cassures ainsi que l’infiltration  de fissures, constituent les interventions pratiquées actuellement pour restaurer le verre.

  • 13 VANRYCKEL, A., Conservation-Restauration de la peinture sous verre « Digitale » (1971) de l’artiste (...)

19En ce qui concerne le comblement des lacunes, leur aptitude à colmater éclats, fentes, perte de matière dans les matériaux vitreux, a été mise en évidence lors de la restauration d’une peinture sous verre, brisée en plusieurs fragments.13

La gamme Norland Optical Adhesive® : NOA®61

  • 14  BRADLEY,S.M., Evaluation of Hxtal Nyl 1 and Loctite 650 adhesives for glass conservation, in 9th t (...)
  • 15 SANDER CONWELL E., SCHMIDT- OTT K.; Vergleichende Untersuchungen zu UV-härtbaren Glasklebstoffen, A (...)
  • 16  Fabricant :Norland Optical Adhesive®.

20Dès 1980, des  publications14 font état des premières expérimentations concernant les adhésifs UV. Une analyse15 comparative des propriétés de l’adhésif NOA® 6116 par rapport à des résines (époxydes et UV) ont influencé la décision de le tester.  L’utilisation de plus en plus fréquente des adhésifs à polymérisation UV dans le secteur de la création artistique et dans le domaine du collage optique, ont appuyé cette décision.

Approche scientifique

  • 17  Centre de Recherche Public Henri Tudor,  Hautcharage, Luxembourg, Advanced Materials & Structure. (...)

21L’adhésif NOA® 61 appartient à la famille chimique tiol-ène.17  Il se polymérise lors de son exposition aux rayons ultraviolets, avec une absorption maximale dans la gamme des 350-380 nanomètres.

  • 18  Le terme absorption fait référence à un processus physique consistant à absorber la lumière alors (...)

22Le spectre d’absorption18 UV/visible de l’adhésif NOA®61 en solution (tetrahydrofurane, 10-3 mol.L-1) est proposé à la Fig.2. Une zone d’absorbance (voir note 18) est clairement mise en évidence entre 320 et 380 nm, correspondant avec les spécifications proposées par le fournisseur.  La longueur d’onde de travail est de 365 nm. 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 la lumière qui le traverse).

23L’adhésif NOA®61 est sensible, dès le départ, à l’irradiation UV malgré l’absence de photo-amorceurs, le monomère réticulable (voir définitions et propriétés) est aussi l’initiateur de la réaction.

24Par définition, un photo-amorceur absorbe le rayonnement UV et limite la polymérisation en surface. En l’absence de photo-amorceurs, appelés également photo-initiateurs, la polymérisation s’effectue dans tout l’échantillon sans discrimination par rapport à l’épaisseur, offrant ainsi un collage homogène.

25Le cas de l’adhésif NOA®61 est particulier car il s’agit de la chimie des thiol-ènes pour laquelle les fonctions S-H sont actives dans le domaine UV-A (315 < < 400).

Fig. 2  Graphique du spectre d’absorption UV/visible NOA® 61

Fig. 2  Graphique du spectre d’absorption UV/visible NOA® 61

Spectre d’absorption UV/visible de l’adhésif NOA® 61 en solution (tetrahydrofurane, 10-3 mol.L-1)

© Th. Fouquet

  • 19  Modification de la viscosité de l’adhésif.   

26En polymérisant en présence d’oxygène, l’adhésif NOA®61 durcit sans poisser (état non-collant en surface) contrairement à d’autres adhésifs UV. Cette particularité offre l’opportunité de confectionner des obturations à « ciel ouvert ». Sa viscosité de 300 cps (à 25°C)  autorise la mise en place de la résine sans ajout de charges19 et ce, avant l’irradiation.

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

27Cette technique destinée au comblement d’éclats et de lacunes est difficilement réalisable avec les adhésifs époxydes et acryliques.20

28Outre les propriétés évoquées ci-dessus, les premiers tests en atelier de l’adhésif NOA®61  ont dévoilés d’autres caractéristiques, à savoir sa facilité d’emploi grâce à la rapidité du durcissement, l’absence de mélange ainsi que la possibilité de reprendre les interventions ultérieurement.  Le mélange, non polymérisé, est réutilisable plusieurs fois s’il est conservé l’abri de la  lumière.

La coloration d’un adhésif UV

  • 21 Par exemple : Hxtal NYL® -1 - Araldite® 2020 – Epo-tek® 301-302.
  • 22  KOOB, S., BENRUBI, S., van GIFFEN, N. Astrid R., HANNA, N., "An Old Material, a New Technique: Cas (...)

29Habituellement, les techniques de restauration pour confectionner un matériau de comblement  (de surface ou de masse), consistent à utiliser une résine époxyde21 optique ou une résine acrylique.22  Elles sont soit appliquées seules, soit colorées à l’aide de pigments secs ou de colorants industriels sous forme de poudres fines. (Fig. 3).

Fig. 3 Verre en cristal doublé (Val Saint Lambert)

Fig. 3 Verre en cristal doublé (Val Saint Lambert)

Comblement d’une lacune traversante à l’aide d’une résine époxyde colorée.

© Photo : Caméléon d’Argile

  • 23  RAEDEL, M., TORGE, M., BUECKER, M., BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Germ (...)

30Quant aux agents de coloration et charges utilisés pour confectionner les masses de remplissage à partir des époxydes, la polymérisation s’accomplit, en général, sans altérer leurs propriétés mécaniques.23  

  • 24  DOWN, J., L., "The Yellowing of Epoxy Resin Adhesives: report on High - intensity Light Aging", in (...)

31Cependant, en ce qui concerne les résines  époxydes, elles sont souvent laborieuses à mettre en œuvre.  En effet, d’une part,  pour assurer leur polymérisation, elles nécessitent l’emploi d’un durcisseur à ajouter à la résine dans des proportions pondérales précises (adhésif bi-composants), et d’autre part elles se décolorent24 en laissant des joints de collage inesthétiques ainsi que des comblements jaunâtres (Fig. 4).  

  • 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 (...)

32Le durcisseur est, en partie, à l’origine de leur décoloration et par conséquence de leur jaunissement.25 Cependant, d’autres causes sont à prendre en compte, notamment l’exposition à la lumière du jour et l’exposition aux NOx (oxydes d’azote).26

33Enfin le temps de prise de ces résines est lent, ce qui freine la maîtrise des décalages lors d’assemblages complexes. Par exemple, le film (O, 2 mm à 25°C) de l’adhésif Hxtal NYL® -1, durcit hors poussière après 17 h, atteint sa dureté après 7 jours et sa solidité mécanique finale après 14 jours.27

34Par contre, elles permettent le collage des objets en verre indépendamment de leur coloration et leur opacité.

Fig. 4 Décolorations

Fig. 4 Décolorations

Anciennes restaurations, couvercle d’une soupière en porcelaine, décor aux barbeaux

Photos : © M. Fossoul  - S. Calonne

35Pour ces raisons, la recherche s’est orientée vers le remplacement de ces résines par un adhésif mono composant, polymérisable aux UV, sans durcisseur ou photo-amorceur ajoutés. Reste dès lors à savoir si la coloration de ces adhésifs UV est réalisable ?

Choix de l’agent de coloration des adhésifs UV : les poudres de verre colorées

  • 28 Colored glass Enamel - Fournisseur :Kremer Pigmente, Dr Georg Kremer, Dipl-Chemiker, Farbmühle, D-8 (...)
  • 29  L’analyse présente une bande asymétrique autour de 1100 nm et une bande autour de 790 (Si-O crista (...)

36Les poudres de verre28 sont élaborées à partir de verre de plomb fritté (pilé) et d’oxydes métalliques colorants. Une analyse IRTF29 indique la présence de silice ((SiO2),  matériau de base de la composition du verre. Leur degré de brillance est intéressant car il correspond à celui du verre.

37Broyées, ces poudres existent en différentes granulométries : de 63 µm à 125 µm et une large palette de couleurs est disponible en version opaque ou transparente.  

38Leur stabilité chromatique constitue, initialement, une sécurité d’emploi car les oxydes colorants, fondus dans la matrice vitreuse, sont inaltérables à la lumière.

Fig. 5  Panoplie de poudres de verre colorées

Fig. 5  Panoplie de poudres de verre colorées

Palette de base utilisée pour les tests

Photo : © Caméléon d’Argile

A l’atelier

39La poudre de verre est incorporée à l’adhésif NOA®61 en proportion pondérale définie par des tests en atelier. Le mélange est déposé, sous forme de pellicule, sur une lame porte-objet afin d’évaluer l’aspect optique de  l’adhésif teinté. Ensuite, pour obtenir un échantillon de masse (en épaisseur)  une autre partie du mélange est coulée dans un godet en polyéthylène (Fig.6) et démoulée après irradiation.

Fig. 6  Mise en œuvre

Fig. 6  Mise en œuvre

Echantillons : mélange  NOA®61 et poudre « bleu 393741 »

Photos : ©  Caméléon d’Argile  

40Toutes les granulométries ont été testées et le choix final se porte sur le grade de 63 µm, la poudre la plus fine et la plus colorante.

  • 30  Norland Product, Norland Optical Adhesiv 61, [en ligne, 9/01/2011], http//www. Norland%20Optical%2 (...)

41Les différentes préparations  sont au départ irradiées pendant 15 secondes,  temps conseillé par le fabricant.30  

42Cette irradiation correspond au pré durcissement de l’adhésif seul (non coloré) et elle doit être adaptée à chaque préparation colorée.  Ces premiers tests renseignent également sur l’interférence entre des oxydes colorants des poudres et la qualité de la polymérisation, interférence constatée  dans certains échantillons (voir infra).

Fig. 7  Dépose en « goutte » et faisceau de lumière ultra violette

Fig. 7  Dépose en « goutte » et faisceau de lumière ultra violette

NOA®61 coloré dans la masse sur lame. Irradiation de 15 secondes sur porte-objet

© Photos : M. Fossoul

43La quantité d’énergie produite à la sortie du faisceau lumineux peut être modulée par réglage de l’appareil d’irradiation.

Fig. 8  Tests de coloration dans la masse

Fig. 8  Tests de coloration dans la masse

Echantillons de ± 5 mm d’épaisseur, NOA®61 coloré

Photo : © M. Fossoul                                        

44Le test de l’aiguille (Fig. 9) consiste à vérifier la dureté finale des échantillons après irradiation.

Fig. 9 Test de l’aiguille

Fig. 9 Test de l’aiguille

Photo : © M. Fossoul

45Polymérisation incomplète du mélange NOA®61/poudre verte « 391141 »

46La plupart des préparations ont durci, excepté l’échantillon de masse rouge qui affiche une faible polymérisation (Fig. 9). L’échantillon NOA®61/poudre verte reste poisseux et se laisse traverser par l’aiguille (Fig. 9).  

47Une palette de référence pourrait être constituée pour confectionner des masses de remplissage en élargissant la gamme de poudres colorées.

Au laboratoire

48Une évaluation relative de la qualité de la réticulation du mélange peut être réalisée au moyen d’un duromètre. Similaire dans son principe au « test de l’aiguille », le duromètre apporte une quantification de la dureté Shore (échelle D) de l’échantillon.

  • 31  Traduction de Norland Product, Norland Optical Adhesiv 61, [en ligne, 9/01/2011], http//www. Norla (...)

49Après irradiation, la dureté shore D de l’adhésif NOA®61 seul est de 85.31  La dureté des mélanges adhésif NOA®61 /poudre de verre mesurée après irradiation est proposée à la Figure 10 ci-dessous.

Fig. 10 Dureté shore D

Fig. 10 Dureté shore D
  • 32  Fiche technique : 391141  colored Glass, Moss-Green, Kremer Pigmente.

50Dureté Shore D des mélanges poudre de verre / adhésif NOA®61 après irradiation (relativement à l’adhésif NOA®61 seul) pour les poudres de verre « vert 391141 »32 , « rouge 390661 » et « bleu 393741 »  

51© Th. Fouquet                          

52Corroborant les résultats des « tests de l’aiguille » réalisés en atelier (Fig. 10), la poudre bleue autorise une réticulation complète avec une dureté du mélange poudre de verre / adhésif presque similaire à l’adhésif seul.

53En revanche, la poudre rouge et plus encore la poudre verte influencent considérablement la réticulation de l’adhésif, les duretés des mélanges poudre de verre / adhésif après réticulation n’étant que de 30% pour la poudre rouge et que de 4%  pour la poudre verte, par rapport à l’adhésif non coloré.

54L’influence des poudres de verre sur le durcissement de l’adhésif NOA® 61 réside dans leur capacité à absorber la lumière UV à la longueur d’onde de travail 365 nm  (Fig. 12).

55Les poudres de verres présentent un spectre d’absorption différent selon leur coloration. Les spectres d’absorption UV/visible des trois poudres de verre « bleu 393741 », « rouge 390661 » et « vert  391141 » sont présentés à la Figure 11.

Fig. 11 Spectres d’absorption des poudres de verre colorées

Fig. 11 Spectres d’absorption des poudres de verre colorées

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

© Th. Fouquet

56En ce qui concerne les trois poudres de verre choisies pour leur représentativité (absence de réticulation de l’adhésif avec la poudre verte, faible réticulation avec la poudre rouge et réticulation complète avec la poudre bleue), il apparaît que :

  • 33  La zone d’absorbance est nulle entre 320 et 400 nm. Absorbance nulle signifie "transmittance" tota (...)

57La poudre bleue est transparente33 entre 320 et 400 nm. En mélange avec l’adhésif NOA® 61, elle n’absorbe pas le rayonnement UV à 365 nm et n’empêche donc pas la réticulation de l’adhésif.

58La poudre rouge présente un continuum d’absorption entre 200 et 600 nm, d’absorbance relative moyenne. En mélange avec l’adhésif NOA® 61, une partie du rayonnement à 365 nm est donc absorbé par la poudre de verre, ne laissant qu’une partie du rayonnement UV effectif pour la réticulation de l’adhésif. Il en résulte un mélange durci en surface mais poisseux à cœur.

59Le spectre d’absorption UV/visible de la poudre verte présente un maximum d’absorbance à 365 nm, soit la longueur d’onde utilisée pour la réticulation de l’adhésif. En mélange, la poudre verte absorbe la quasi-totalité du rayonnement UV et ne permet pas la réticulation de l’adhésif NOA® 61.

  • 34  Problématique déjà évoquée lors du collage : BECHOUX, V., L’utilisation d’adhésifs optiques réticu (...)
  • 35 JEDRZEJEWSKA, B., PIETRZAK, M., ZBIGNIEW RAFFINSKI, Phenyltrialkylborates as co-initiators with cya (...)

60Le spectre d’absorption UV/visible des poudres de verre constituant une propriété intrinsèque,   pour confectionner une masse de remplissage colorée, utilisable avec les poudres vertes ou rouges, il faudra passer soit par l’emploi d’un autre adhésif.34 Soit par l’ajout  d’un photo-amorceur à l’adhésif  NOA®61.35

61La réticulation devra s’effectuer à la lumière visible, dans les domaines de transparence des poudres (entre 500 et 600 nm pour la poudre verte, longueurs d’ondes supérieures à 600 nm pour la poudre rouge), (Fig. 11).

62Cette réticulation sera opérationnelle sous lumière "naturelle", l’éclairage de l'atelier, par exemple, ainsi qu’à la lumière du soleil, sans interférence avec le pigment.

De la transparence à l’opacité

63Plus la concentration pigmentaire augmente, plus la teinte gagne en intensité et en opacité. Ce constat génère une nouvelle problématique concernant  les limites de saturation pigmentaire du couple adhésif/poudre de verre. Au-delà de certaines proportions pondérales, les préparations ne polymérisent plus et cela indépendamment de leur coloration.

  • 36  RAEDEL, M., TORGE, M., BUECKER, M., BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Germ (...)

64Si comme mentionné précédemment, le mélange NOA® 61/poudre bleue est parfaitement induré, le degré de brillance est dans certains cas insatisfaisant : le comblement de la lacune est trouble car visible à la lumière traversante (Fig. 12).  Ce phénomène a été développé dans une recherche concernant la restauration des vitraux36 notamment en testant la dispersion des particules de poudres de verre dans l’adhésif.

65Par contre, le bouchage sur revêtement non transparent (porcelaine, faïence, métal) conserve son éclat « vitreux ».

Fig. 12 Tests de coloration par mimétisme

Fig. 12 Tests de coloration par mimétisme

Variation de transparence et de teintes,  verre bleus et verre à vitraux.

 Photos : ©  C. Goffin  - M. Fossoul

66Le mimétisme consiste à comparer la résine teintée à celle de l’objet à restaurer.  Cette technique est utilisée en restauration de céramiques et du verre. La concordance visuelle, entre les reconstitutions et le verre en présence, est fondamentale aussi bien au niveau de la couleur qu’au niveau de la « luminosité » et de l’aspect de surface (brillant, mat, satiné).

67Si la discrétion de l’intervention est faisable sans trop de complexité pour les émaux en revanche pour le verre cela reste problématique.  Dans ce cas, les réintégrations colorées seront plus claires pour que la lumière traversante puisse apporter un regain d’unité optique.

Applications en atelier

68Les poudres de verre sélectionnées pour les tests ont été écartées et remplacées par d’autres références reprises dans la gamme, par exemple, des rouges et des verts disponibles dans la panoplie proposée par le fabricant.

69Les techniques pour la dépose de la préparation sont les suivantes :

  • Pelliculaire par superposition de couches (Fig.13)

  • Pelliculaire en mono couche (Fig. 14)

  • Directe en relief (Fig. 16)

70La quantité nécessaire, lors du remplissage, s’effectue « au jugé de l’opérateur ».

Fig. 13 Broche, émaux sur ossature en or

Fig. 13 Broche, émaux sur ossature en or

Comblement d’un éclat l’épaisseur de l’émail

© Photos : Caméléon d’Argile

Fig. 14  Retouche pelliculaire monocouche

Fig. 14  Retouche pelliculaire monocouche

Marquis en porcelaine, partie d’un ensemble de personnages joueurs de cartes, attribué à la manufacture de Samson : restauration d’un soulier

© Photo : M. Fossoul

Fig. 15 « Les perles de Mademoiselle de La Vallière »

Fig. 15 « Les perles de Mademoiselle de La Vallière »

Assiette en porcelaine tendre attribuée à la manufacture de Sèvres.

Photo : © M. Fossoul

Fig 16 : Perte de perles, verre transparent coloré, sur le bandeau doré.

Reconconstitution par mimétisme d’une perle.

© Photos : © M. Fossoul

Conclusion

71La coloration des adhésifs à polymérisation aux UV ouvre le champ de nouvelles applications pour réaliser notamment le comblement d’éléments lacunaires présents dans les matériaux vitreux.

72D’autres adhésifs mériteraient une investigation. Plus précisément les résines d’encapsulation, qui polymérisent en épaisseur et les résines époxydes réticulables aux UV.

73Afin d’assurer le suivi des expérimentations et des applications futures, ces recherches devraient être prolongées en testant d’autres marques disponibles actuellement sur le marché des adhésifs.

74La granulométrie des poudres de verre est à revisiter pour améliore l’homogénéité des masses de remplissage, condition sine qua none d’interventions optiques, esthétiques et discrètes dans le domaine de la restauration des objets d’art en verre.

75La miscibilité des poudres de verres mériterait également d’être expérimentée dans le but d’élaborer de nouvelles techniques de comblement de lacunes,  par exemple, des applications en monocouche ou multicouches du binôme adhésif UV/poudres de verre colorées.

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Bibliographie

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

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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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Table des illustrations

Titre Fig.1 Appareillage d’irradiation
Légende Appareil Omnicure® 1000, lampe mercure 100 W, pic d’intensité 365 nm - guide de lumière, pédale d’activation, lunettes protectrices.    
Crédits © Photo : Caméléon d’Argile
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 100k
Titre Fig. 2  Graphique du spectre d’absorption UV/visible NOA® 61
Légende Spectre d’absorption UV/visible de l’adhésif NOA® 61 en solution (tetrahydrofurane, 10-3 mol.L-1)
Crédits © Th. Fouquet
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 84k
Titre Fig. 3 Verre en cristal doublé (Val Saint Lambert)
Légende Comblement d’une lacune traversante à l’aide d’une résine époxyde colorée.
Crédits © Photo : Caméléon d’Argile
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 52k
Titre Fig. 4 Décolorations
Légende Anciennes restaurations, couvercle d’une soupière en porcelaine, décor aux barbeaux
Crédits Photos : © M. Fossoul  - S. Calonne
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 60k
Titre Fig. 5  Panoplie de poudres de verre colorées
Légende Palette de base utilisée pour les tests
Crédits Photo : © Caméléon d’Argile
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 92k
Titre Fig. 6  Mise en œuvre
Légende Echantillons : mélange  NOA®61 et poudre « bleu 393741 »
Crédits Photos : ©  Caméléon d’Argile  
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 64k
Titre Fig. 7  Dépose en « goutte » et faisceau de lumière ultra violette
Légende NOA®61 coloré dans la masse sur lame. Irradiation de 15 secondes sur porte-objet
Crédits © Photos : M. Fossoul
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 60k
Titre Fig. 8  Tests de coloration dans la masse
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 108k
Titre Fig. 9 Test de l’aiguille
Crédits Photo : © M. Fossoul
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 108k
Titre Fig. 10 Dureté shore D
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 68k
Titre Fig. 11 Spectres d’absorption des poudres de verre colorées
Légende 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
Crédits © Th. Fouquet
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 128k
Titre Fig. 12 Tests de coloration par mimétisme
Légende Variation de transparence et de teintes,  verre bleus et verre à vitraux.
Crédits  Photos : ©  C. Goffin  - M. Fossoul
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 104k
Titre Fig. 13 Broche, émaux sur ossature en or
Légende Comblement d’un éclat l’épaisseur de l’émail
Crédits © Photos : Caméléon d’Argile
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-13.jpg
Fichier image/jpeg, 144k
Titre Fig. 14  Retouche pelliculaire monocouche
Légende Marquis en porcelaine, partie d’un ensemble de personnages joueurs de cartes, attribué à la manufacture de Samson : restauration d’un soulier
Crédits © Photo : M. Fossoul
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-14.jpg
Fichier image/jpeg, 136k
Titre Fig. 15 « Les perles de Mademoiselle de La Vallière »
Légende Assiette en porcelaine tendre attribuée à la manufacture de Sèvres.
Crédits Photo : © M. Fossoul
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-15.jpg
Fichier image/jpeg, 80k
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4486/img-16.jpg
Fichier image/jpeg, 98k
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Pour citer cet article

Référence électronique

Viviane Bechoux, Thierry Fouquet, Pierre Verge et 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 [En ligne], 10 | 2015, mis en ligne le 13 avril 2015, consulté le 30 juillet 2016. URL : http://ceroart.revues.org/4486

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Auteurs

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.

Articles du même auteur

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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Droits d’auteur

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