La souplesse des mastics by Sarah Le Berre Albertini

REMERCIEMENTS Je tiens tout d'abord à remercier mes promoteurs, Marie-Annelle et Etienne pour la confiance que vous m'avez accordée ainsi que votre accompagnement tout au long du mémoire. Merci à mes professeurs pour nous transmettre leur amour du métier chaque jour avec la même motivation. La Cambre a été plus qu'une formation professionnelle et m'a fait évoluer positivement et profondément. Malgré l'épreuve que la vie a mise à travers mon chemin cette année, vous avez su trouver les mots pour m'encourager à continuer jusqu'au bout. Merci à Jean-Luc Metten pour sa gentillesse tout au long de mes études et en particulier ces cinq derniers mois. Merci à Etienne Van Vyve pour son humour et son savoir-faire qu'il transmet avec beaucoup de générosité. Merci à Isabelle Vranckx pour sa bonne humeur communicative et ce magnifique stage en Égypte. Merci à Marianne Decroly de m'avoir transmis le savoir ancestral du rikiki... et tous ces moments d'insouciance en Croatie. Merci à Rodolphe pour sa disponibilité et sa gentillesse. Etienne Costa pour sa pratique minutieuse et exemplaire. Merci à Laure Mortiaux, Etienne Van Vyve, Bart Devolder, Françoise Rosier, Hughes Tavier, Emmanuelle Mercier, Thierry Martel, Simon Egan, Audrey Jeghers, Peter Eyskens, Erika Rabello, Mara Kolic Pustic, Aline Genbrugge, Hans Portsteffen, pour avoir répondu si gentillement à mon questionnaire. Merci à Simon Deroover de l'institut Meurice pour ses nombreux conseils. Merci infiniment à Olivia Barani pour son aide précieuse et pour m'avoir aidé à me remettre en selle. Merci à Militza Ganeva pour son aide et ses encouragements. Merci aussi aux filles de ma promo et en particulier à Camille Giordani (et Gwendal, car l'un ne va pas sans l'autre) à Rosalie Compère, pour ces mois de blocus-mémoire intenses. Également à Laura Rizzonelli, pour LA PASTA, pour le soutien, pour les rires! Merci à ma petite Violette Demonty. Merci à Louise Füeg pour ces belles années où on a appris à se connaître et pour avoir réussi à ouvrir ma coquille. Merci à Sofiia, Eri et juju, vous allez toutes me manquer. Une pensée particulière pour ma mère et ma petite sœur, j'ai de la chance de vous avoir. Aussi pour mon amour Lisandru, la distance ne sera bientôt plus qu'un mauvais souvenir. Enfin, je dédie ce travail et mes années d'études à mon père. Son absence donne un goût amer à cette étape importante de ma vie, lui qui attendait tellement mon retour. A mo babbu, ti tengu caru.

"ELLE A TANT SONNÉ , MA SENSIBILITÉ , QUE J 'AI MIS DU MASTIC AUX FÊLURES" G. FLAUBERT

Table des matières AVANT-PROPOS PARTIE 1 ÉTUDE TECHNOLOGIQUE ET COMPORTEMENTALE DU MASTIC ET DE SON SUBSTRAT CHAPITRE 1. PRESENTATION GENERALE DES MASTICS 1. RÔLE 2. COMPOSANTS 2.2. LES CHARGES INERTES 2.2.1. Les carbonates 2.2.2. Les sulfates 2.3.3. Les silicates 3. LES AGGLUTINANTS 3.1. Colle de peaux 3.2. Cires 3.3. Huiles 3.4. Adhésif synthétique thermoplastique - BEVA 371® 3.5. Adhésif synthétique thermoplastique -pvac 3.6. Adhésif synthétique poly(2(ethyl-2-oxazoline) (aquazol®) 3.7. Adhésifs acryliques - plextol b500 ®- primal ac-33® - paraloïd b72® 4. MASTICS COMMERCIAUX CONCLUSION 3. PROPRIÉTÉS ATTENDUES 3.1. COMPATIBILITÉ ET ADHÉRENCE 3.2. STABILITÉ CHIMIQUE ET PHYSIQUE 3.3. DURETE 3.4. OUVRABILITE 3.5. ACCESSIBILITE 3.6. REVERSIBILITE CONCLUSION

5 7 7 7 8 9 9 9 10 10 10 11 12 12 13 13 14 14 15 18 18 18 18 18

CHAPITRE 2. CARACTERISTIQUES DU SUBSTRAT : BOIS ET PRÉPARATIONS INTRODUCTION 2.1. COMPOSITION DES PANNEAUX 2.1.1 ESSENCES DE BOIS 2.1.2 LES CONSTRUCTIONS ET SYSTEMES DE RENFORT 2.1.3 PRÉPARATIONS CONCLUSION 2.2 PROPRIETES PHYSIQUES DU BOIS 2.2.1. TENEUR EN HUMIDITE 2.2.2. POINT DE SATURATION DES FIBRES (PSF) 2.2.3. TENEUR EN HUMIDITE A L’EQUILIBRE (EMC)

1 3 3 5

19 19 19 19 23 25 30 31 31 31 32

2.2.4. MASSE VOLUMIQUE 2.3 VARIATIONS DIMENSIONNELLES DU BOIS GONFLEMENT/RETRAIT CONTRAINTES ET DEFORMATIONS CONCLUSION RECAPITULATIF DES FACTEURS INFLUENÇANT LE CHOIX D'UN MASTIC SOUPLE POUR PANNEAU PEINT

32 35 36 38 41 42 42

PARTIE 2. ÉTUDE THÉORIQUE DES MASTICS SÉLECTIONNÉS INTRODUCTION

45 45 45

1. SÉLECTION DE LA CHARGE

1.1 PROPRIETES GENERALES DES CHARGES 46 COMPARAISON PRATIQUE 49 TESTS PRELIMINAIRES 51 RESULTATS ET INTERPRETATION 54 MISE EN ŒUVRE DU MASTIC A LA COLLE DE PEAUX (8%) : 54 MISE EN ŒUVRE DU MASTIC A LA PVAC /TYLOSE 5 % (1PART/4 PART) : 55 MISE EN ŒUVRE DU MASTIC A L’AQUAZOL 200 (25 % DANS EAU) : 55 MISE EN ŒUVRE DU MASTIC AU PARALOÏD B72 (20 % DANS METHOXYPROPANOL + ACETATE D’ETHYLE (50:50) : 56 Récapitulatif des meilleures concentrations de charge 56 2. SELECTION DES ADHESIFS PROPRIETES GENERALES DES ADHESIFS PRESENTATION DES ADHESIFS SELECTIONNES Colle animale protéinique Poly [2 — éthyle-oxozoline] [PEOX] (Aquazol®) Poly (acétate de vinyle) (Pvac) Paraloïd B72®

57 57 60 60 63 68 73

3. PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES DES MASTICS SÉLECTIONNÉS MASTIC À LA COLLE PROTÉINIQUE DITE « COLLE DE PEAUX» MASTIC AU POLY (2[ETHYL-2-OXAZOLINE]) [AQUAZOL®] MASTIC AU POLY (ACETATE DE VINYLE) MASTIC PARALOÏD B72® CONCLUSION DES INFORMATIONS RECUEILLIES DANS LA LITTERATURE

75 75 77 80 81 83

PARTIE 3 : TESTS RELATIFS À LA SOUPLESSE DES MASTICS SÉLECTIONNÉS. 1. OBJECTIFS DE L’ÉTUDE 2. TESTS CHOISIS 2.1 PREPARATION DES ECHANTILLONS

85 85 85 86 87

3. LIMITES DE L’ÉTUDE 2. PARTIE EXPÉRIMENTALE ESSAI 1 : ESSAI DE RESISTANCE DES MASTICS AUX CYCLES D’HUMIDITÉ ESSAI 2 : PLIAGE SUR MANDRIN CYLINDRIQUE (ISO 1519 -2011) ESSAI 3 : TRACTION (ISO 4624 -2002) CONCLUSION GENERALE BIBLIOGRAPHIE TABLE DES ILLUSTRATIONS GLOSSAIRE ANNEXES : ANNEXE 1 : TESTS PRELIMINAIRES DE CONCENTRATION DE CHARGE ANNEXE 2 : COURBES DU THERMOHYGROGRAPHE ANNEXE 3: REPONSES AU QUESTIONNAIRE DES RESTAURATEURS ANNEXE 4 : RECETTES DE MASTICS DES RESTAURATEURS ANNEXE 5 : NORMES ANNEXE 6 : CLE D'IDENTIFICATION DU BOIS ANNEXE 7: FICHES TECHNIQUES

88 89 89 93 99 105 I IX X I I IV V X XII XIV XVI

AVANT-PROPOS La peinture est une unité dans laquelle tous les matériaux interagissent. En tant que restaurateur nous devons préserver cette unité matérielle et esthétique, parfois par le comblement formel et chromatique des lacunes. Or, nous le verrons, un mastic mal choisi peut avoir des conséquences néfastes sur la peinture originale ainsi que sur la durabilité de la réintégration esthétique. Le sujet de ce mémoire concerne des cas particuliers de traitement de peintures sur bois. À l'origine de ma réflexion, je cherchais à établir un lien entre la recherche en conservationrestauration et les collections d'œuvres d'art qui se situent dans les villages de Corse, mon futur lieu de travail. J'ai pour cela rencontré différents acteurs culturels régionaux, Nadège Favergeon, directrice régionale des affaires culturelles, Eva Poli, restauratrice et Michel Edouard Nigaglioni, historien de l'art et directeur du patrimoine de la ville de Bastia. Ces rencontres ont été enrichissantes et m'ont permis de cerner la principale problématique de la conservation/restauration des œuvres dans cette région. La Corse est riche d'un patrimoine religieux exceptionnel, en effet on estime actuellement à 40 000 objets le patrimoine mobilier insulaire. Les propriétaires sont généralement les communes, nous comptons aujourd'hui 359 communes, dont les deux tiers comptent moins de 400 habitants. Dans chaque commune on peut trouver un, deux, trois voire quatre édifices religieux et de nombreux objets dans chacun des édifices. Ces œuvres sont donc une lourde charge et nécessitent une gestion complexe alors que les lieux de culte sont de plus en plus désertés. De plus, très peu de professionnels de la conservation travaillent sur l'île, les œuvres conservées dans les villages difficiles d'accès sont donc bien souvent abandonnées à leur sort. Nous pouvons aisément imaginer que dans ces conditions, les œuvres sont soumises aux variations naturelles de température et d'humidité. Aussi, elles ne font pas l'objet de contrôles ni de soins réguliers. Même si le traitement des lacunes de ces œuvres apparait comme une goutte d'eau dans un océan face à cette problématique générale, c'est le sujet que j'ai choisi car il me permettra d'adapter le traitement de réintégration au comportement de l'objet dans un milieu donné. Lorsque l'œuvre est conservée dans un lieu exempt de contrôle hygrométrique, nous devons penser en terme de restauration durable. Cela signifie qu'il faudra veiller à ce que notre traitement soit résistant, et évidemment réversible dans le temps, compatible avec les matériaux de l'œuvre mais aussi qu'il vieillisse bien, afin qu'il ne provoque pas de dégâts à long terme sur l'œuvre et ainsi repousser au plus tard une future intervention. La nécessité de choisir les matériaux de réintégration sur base de critères objectifs, assurant la stabilité et la compatibilité dans le temps apparait aujourd’hui évidente. Ces paramètres supposent nécessairement l’utilisation de matériaux qui répondent à un certain nombre d’exigences afin d’approcher au mieux les propriétés mécaniques et structurelles des matériaux originaux. Pour cela nous devrons comprendre et contextualiser l’œuvre à traiter. Nous nous concentrerons sur les peintures sur bois présentant des couches de préparation traditionnelle du nord et du sud de l'Europe. Le nord de l'Europe, car mon expérience actuelle de la restauration est liée à mon lieu de formation qui est Bruxelles. L'école de la Cambre est axée sur le patrimoine artistique belge et donc principalement sur la technologie 1

des Pays-Bas. Le sud de l'Europe, car la peinture corse est principalement une peinture italienne, en raison de sa domination pisanne depuis le 11e siècle et des siècles d'occupations génoise, jusqu'à son indépendance en 1755. Du fait de l’extrême diversité des peintures, nous traiterons des panneaux peints traditionnels, qui correspondent à la majorité des œuvres que nous trouverons dans les édifices religieux. Le choix des matériaux de masticage, pour les peintures en général et les supports bois en particulier, est un domaine qui s’inscrit parfaitement dans notre recherche de restauration durable. En effet, nous verrons que le mastic traditionnel "craie-colle" est adapté à la plupart des cas, toutefois certains panneaux de bois sont très réactifs aux changements hygrométriques et peuvent varier considérablement de courbure en fonction du taux d'humidité de l'air ambiant. Dans ces cas très particuliers, un mastic traditionnel n'est pas adapté car il ne sera pas suffisamment souple pour suivre ces variations du support. Il risque alors d'endommager la couche picturale originale environnante et/ou de se décoller du support. Les panneaux peints sont en permanence sujets à des mouvements, telles que la contraction, l’expansion et la courbure en réponse aux fluctuations environnementales. Il me semble donc important de réexaminer les propriétés des mastics couramment utilisés dans le traitement des peintures sur panneaux. Le choix du masticage dépendra de la nature des dommages, de la réactivité du support bois, des couches de préparation et de peintures originales, ainsi que de l’environnement dans lequel l’objet retournera. Le but de cette recherche sera de discerner les cas nécessitant l’usage d’un mastic souple. La souplesse évoquant la capacité du mastic à suivre les mouvements du support et donc de ne pas rompre l’adhésion ni perdre de sa cohésion au fil du temps. Ceci dans le but de ne pas devoir reprendre trop souvent les traitements de restauration sur les panneaux sensibles aux variations hygroscopiques. Dans une première partie, en récapitulant les connaissances sur le comportement des peintures sur bois du Nord et du Sud de l’Europe. La littérature nous offre de précieux renseignements sur le mouvement du bois, en fonction de l’essence, du débit et de l’humidité ambiante. Dans une deuxième partie, nous chercherons à déterminer le comportement des mastics, en approfondissant 4 types d'adhésifs. Pour commencer, un questionnaire sera envoyé à différents restaurateurs professionnels. Cela nous permettra de connaître les habitudes des praticiens pour ensuite orienter notre choix de mastics à tester. Nous chercherons à éclaircir les recettes des restaurateurs en déterminant expérimentalement les meilleures concentrations de charge en fonction du type de charge et d'adhésif. Dans une troisième partie, essentiellement expérimentale, nous déterminerons sur base de tests quels mastics réagissent le mieux à différentes épreuves de traction et de flexion ainsi qu’à des variations d’humidité relative extrêmes. Dans le but de comparer la souplesse et la durabilité de ces mastics.

PARTIE 1 ÉTUDE TECHNOLOGIQUE ET COMPORTEMENTALE DU MASTIC ET DE SON SUBSTRAT INTRODUCTION Les peintures sont composées de matériaux divers qui interagissent les uns avec les autres. Ces éléments contribuent tous à l'aspect de l'œuvre et à son vieillissement. Les lacunes de la couche picturale sont des altérations qui affectent principalement la perception visuelle de l'œuvre en créant une interruption dans l'unité esthétique et formelle. Toutefois il est parfois préférable de combler les lacunes également pour des raisons de conservation. En effet, une zone altérée et lacunaire, si elle n'est pas consolidée et réintégrée, peut continuer à se détériorer. Il s'agit également d'une voie d'accès directe à l'humidité de l'air et aux micro-organismes. Le masticage des lacunes permet ainsi de rétablir l'unité esthétique, la compréhension formelle ainsi que d'améliorer sa conservation à long terme. Le masticage est aussi une étape cruciale pour permettre ensuite une bonne réintégration chromatique. En effet, un mastic qui n'imite pas parfaitement l'aspect de surface sera visible en fonction de l'incidence de la lumière sur le tableau. Les choix que doivent opérer les restaurateurs parmi les différents matériaux constituants du mastic, sa consistance et son application sont donc influencés par le type de support sous jacent, les caractéristiques de la couche picturale, l'état de conservation de l'œuvre, les interventions de restauration auxquelles celle-ci a été soumise et les conditions environnementales dans laquelle l'œuvre sera exposée. Traditionnellement, le mastic présente des caractéristiques similaires à celles des couches de préparation employées en peinture de chevalet, de part la nature de ses composants. En effet, les mastics 'craie-colle' sont constitués tout comme les préparations d'une charge de craie et de colle animale, généralement de la 'colle de peau de lapin'. Toutefois, les propriétés des préparations sont aussi influencées par le liant huileux de la peinture qui pénètre plus ou moins la totalité de la couche de préparation, selon l'épaisseur et la porosité de celle-ci. Nous avons pu observer, dans les ateliers de l'IRPA, les anciens mastics, réalisés dans les années 1960 par Albert Philippot. Celui-ci polissait son mastic 'kaolin-colle de peaux' avec de l'huile de lin, pour en diminuer l'absorption afin que la retouche à la détrempe ne paraisse pas trop mate. Ce procédé a révélé son efficacité en matière de stabilité mécanique à travers le temps, toutefois il pose le problème du jaunissement des retouches. On constate dans cet exemple que le mastic a parfaitement bien adhéré à son substrat, qu'il se comporte très bien en suivant les importants mouvements du support bois.1Pourtant, aujourd'hui nous ne parvenons pas toujours à trouver le moyen de 1 Les deux panneaux Adam et Eve de Lucas Cranach ont fait l'objet d'une restauration dans les ateliers de l'IRPA (Bruxelles). Nous avons pu observer les courbures de flèches du panneau Adam, qui est passé d'une flèche de 1,9 cm à 4,2 cm en 6 jours

réaliser des mastics ayant un tel comportement. Une grande part d'expérience est nécessaire pour cela, toutefois nous tenterons de déterminer si une meilleure compréhension et donc un meilleur choix dans les matériaux de masticage et dans leurs proportions, nous permettrait d'améliorer les propriétés de nos mastics et en particulier leur souplesse sur le long terme. Pour cela nous allons dans un premier temps, tenter de comprendre le système mastic/support. Nous espérons déterminer comment anticiper le comportement du panneau peint et ainsi diriger le choix des matériaux de masticage.

Figure 1. Détail du ventre du panneau de Eve, traversé d'un mastic d'Albert Philippot. 2

Figure 2. Détail du pied de Eve. Le mastic d'Albert Philippot a eu un bon comportement hormis le jaunissement de la retouche.

pour une humidité comprise entre 38 et 57 % HR. (Communication personnelle Aline Gentbrugge) 2 Fig. 1 et 2: Copyright Marie-Annelle Mouffe, en charge de la restauration du panneau peint Adam et Eve de Lucas Cranach l'ancien, KIKIRPA . «Les photos sont toutes deux prises après l'enlèvement de la dernière couche de vernis (cétone). On peut voir la base de retouche à la détrempe d'Albert Philippot et une zone moins jaune autour des mastics, à ces endroits le vernis ambre plus ancien a été enlevé lors d'une ancienne restauration. Le traitement a donc consisté à corriger les bases à la détrempe de Philippot et ensuite d'intégrer les zones plus dévernies, avec un glacis aquarelle et pigments/vernis Paraloïd B72®.» M.A. Mouffe

CHAPITRE 1. PRÉSENTATION GÉNÉRALE DES MASTICS 1. RÔLE Pour compenser la perte de matière picturale, on applique un matériau de bouchage (qui sera poli ou sculpté), appelé mastic. Les mastics comblent les lacunes jusqu'à la mise au niveau, légèrement en deçà de la couche picturale. L'épaisseur d'un mastic est rarement plus élevée qu'un millimètre, sa superficie et sa forme, sont elles, très variées. C'est sur le mastic que repose la retouche. Le choix du matériau de réintégration et son application déterminent la réussite visuelle de la réintégration esthétique.3 En effet, le mastic doit prendre en compte l'aspect du tableau, son relief, sa couleur, et la brillance de sa surface. 4 De par sa composition, sa couleur et son élasticité, un mastic doit être le plus proche possible de la préparation du tableau à mastiquer. Si ce n'est pas le cas, le mastic risque de se détacher du tableau, rendant la lacune à nouveau visible tout en risquant d'altérer la matière originale qui l'entoure. Si le mastic n'est pas adapté à l'œuvre, celui-ci peut en accélérer le processus de dégradation. Par exemple un mastic qui serait plus dur que la stratigraphie picturale provoquerait des tensions dans celle-ci. En effet, lorsque nous avons un matériau dur et un matériau plus faible en contact, si l'on exerce un choc sur ceux-ci, le matériau le plus dur va répercuter le choc sur le matériau le plus faible.

Figure 3. Peinture sur panneau présentant des soulèvements de la couche picturale autour des mastics contraignants.

Nous pouvons voir sur ces clichés5 appartenant à Etienne Costa, un soulèvement généralisé de la couche picturale sur la planche de droite. Les anciens mastics craie-colle sont beaucoup plus rigides que la couche picturale et celle-ci se soulève d'autant plus aux abords des mastics.

3 Nicolaus K., Manuel de restauration des tableaux, (Handbuch der Gemälderestaurierung) [1998], Cologne, Könemann Verlagsgellschaft mbH, 1999, pp.235 4 Loc.cit. 5 Fig. 3, 4 et 5. Copyright Etienne Costa.

Figure 4. Soulèvements autour d'un mastic craiecolle.

Figure 5. Différence de dureté entre le mastic et la couche picturale craquelée.

2. COMPOSANTS Un mastic, est constitué d'une ou plusieurs charges inertes et d'un ou plusieurs agglutinants.

2.2. LES CHARGES INERTES Le terme 'charge' désigne ici des matériaux constituant le composant solide du mastic, assurant le rôle d'agent de matité, d'épaississant et de dispersant de l'adhésif. La charge doit former un mélange homogène avec l'adhésif dans le but de former un matériau de bouchage stable. Dans la préparation des mastics, les charges utilisées traditionnellement sont la craie ou le gypse (selon les ressources naturelles locales) associés à de la colle de peau. Aujourd'hui d'autres charges comme le blanc de lithopone ou le blanc de titane sont utilisées dans des mastics à la colle de peaux ou à base de résines synthétiques.6 Les charges sont inertes par définition7, ainsi nous pouvons supposer qu'elles sont interchangeables sans grandes conséquences pour le mastic. Or nous verrons que même au sein des différentes familles de charges, nous avons des différences de pureté, de granulométrie qui vont ainsi modifier l'aspect du mastic et nous supposons aussi son comportement.

2.2.1. LES CARBONATES Les carbonates peuvent être de deux origines: 1) Calcaire d'origine détritique 8: -La calcite (CaC03) est le minéral qui constitue les calcaires, c'est du carbonate de calcium. -La dolomite (CaMg(CO3)2 est un minerai magnésien très présent dans la région du Tyrol. -Les marbres sont des roches calcaires formées de cristaux de calcite et de dolomite. 2) Calcaires d'origine organique 9: LES CRAIE La craie est d'origine fossile, végétale ou animale, c'est un sédiment résultant de dépôts de microfossiles divers.10 Les matériaux constitués majoritairement de carbonate de calcium (CaC03) ont des indices de réfraction tels qu'ils sont très opaques dans les enduits gélatineux et transparents dans l'huile.11 La craie est un produit de carrière d'un blanc légèrement crémeux, elle est essentiellement composée de carbonate de calcium naturel et d'impuretés. On utilise une craie presque pure (sans argile), simplement concassée et séchée, parfois après une lévigation12.13 Le carbonate de calcium précipité issu de l'industrie 6 Green, J., Seddon, J., « A study for materials for filling losses in easel paintings and their recepriviness 10 casting of textures ». ICOM Committee for Conservation. 6 » Triennial Meeting, Ottawa, 1981, pp. 12 7 Les charges sont communément dites inertes, or celles-ci ont des propriétés variables qui pourraient possiblement avoir un impact dans le mélange, par exemple la craie est acide, le gypse basique. 8 Petit J., Pincas N., Nouaille O., e.o, Le lustre de la main. Esprit, matière et techniques de la peinture, Paris, 1991., pp.188 9 Loc.cit. 10 Laurent (Aurélie), Le masticage et les mastics employés pour la restauration des peintures de chevalet, ENSAV La Cambre, Mémoire de fin d'études, Bruxelles 2002., pp.53 11 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., El estuco en la restauracion de pintura sobre lienzo, Critrios, materiales y procesos, édité par Universidad politécnica de Valencia, Valencia, 2008., pp.41 12 Voir glossaire 13 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., op.cit., pp.41

chimique est parfois vendu comme blanc de Meudon. La craie est d'autant plus blanche qu'elle est pure, elle peut contenir jusqu'à 99% de carbonate de calcium le reste étant de l'argile. Elle est peu soluble dans l'eau et forme un mélange homogène avec des liants à la colle de peaux ou des liants synthétiques.

2.2.2. LES SULFATES Ce sont des métaux alcalino-terreux. On trouve le Blanc-Fixe (S04Ba), sulfate de baryum. L'albâtre (So4Caa 2H20) qui peut être calcaire ou gypseux. Enfin l'annaline Lenzin qui est du plâtre, obtenu par la cuisson du gypse. 14 LES SULFATES DE CALCIUM , GYPSE , GESSO Le gypse est une roche essentiellement composée de sulfate hydraté de calcium (CaS04. 2 H20) et d'impuretés comme l'argile et la silice. Il se forme en général par sédimentation au cours de l'évaporation de lagunes d'eau salée coupées de la mer, par la cristallisation des sels contenus dans l'eau. Le gypse devient du plâtre, par différentes calcinations, on obtient plusieurs sortes de plâtres: plâtres grossiers, plâtres fins, plâtres à modeler. En ajoutant de l'eau au plâtre on obtient, après la prise, une matière solide qui est de la même composition chimique que le gypse initial mais plus pur et d'une structure cristalline en forme d'aiguilles. La plupart des plâtres du commerce contiennent des additifs. Le terme "gesso" (plâtre en italien) est devenu un terme général pour désigner des enduits qui ne sont par forcément composés de plâtre. Ici nous entendons par mastic au gesso ou au gypse, les mastics à base de sulfate de calcium. S ULFATE DE BARYUM , BLANC FIXE La barytine est un produit naturel comprenant 94 % de sulfate de baryum (BaS04). Le blanc fixe est un sulfate de baryum synthétique (précipité) comprenant, quand il est de bonne qualité, jusqu'à 99,5 % de sulfate de baryum. Il est semi-transparent dans l'huile, opaque dans les gouaches, d'une faible prise d'huile et se disperse bien. Le sulfate de baryum, d'une grande inertie chimique, supporte bien les mélanges pigmentaires. Le minéral soumis aux UV présente une fluorescence rose, plus ou moins prononcé selon l'adhésif employé.15 Cette propriété est intéressante pour permettre de voir aux UV l'étendue des lacunes. Il semble qu'il soit trop dense pour être employé comme charge unique du mastic. Il se mélange bien avec tous les liants.

14 Petit J., Pincas N., Nouaille O., e.o, Le lustre de la main. Esprit, matière et techniques de la peinture, Paris, 1991., pp.188 15 La fluorescence rose est très importante dans la colle de peaux, PVAc et Aquazol®, plus faible dans le Paraloïd B72®.

2.3.3. LES SILICATES Le quartz (oxyde de silicium), est un cristal de roche incolore quand il est pur. Les argiles sont essentiellement constituées de silicate d'aluminium hydraté. Le kaolin (silicate d'aluminium hydraté), est une argile blanche très pure couramment employée dans la fabrication des mastics. 16 KAOLIN Cette argile blanche très pure provenant de la décomposition des feldspaths et des argiles est un silicate d'aluminium hydraté de structure lamellaire, Le kaolin est transparent dans l'huile, sa prise d'huile est importante, comme toutes les argiles il est hydrophile. Dans une colle il atténue le retrait au séchage. Attention à respecter les dosages indiqués dans les recettes: une trop forte concentration peut poser des problèmes d'application. Le kaolin est chimiquement résistant aux acides forts. 17

3. LES AGGLUTINANTS 3.1. COLLE DE PEAUX Traditionnellement, l'adhésif le plus souvent utilisé pour la réalisation de mastics est la colle animale de type colle de peau de lapin. C'est le même adhésif qui est utilisé depuis l'antiquité pour la préparation des supports de la peinture. Nous avons une bonne connaissance du comportement et du vieillissement de cet adhésif protéinique. Il y a un intérêt à utiliser des matériaux similaires à ceux de l'œuvre d'art car ceux ci sont compatibles et réagissent de façon similaire aux mouvements du support. Toutefois, la colle de peau 'Totin', qui était faite uniquement avec des peaux de lapin, n'existe malheureusement presque plus. On trouve pourtant dans le commerce des colles animales sous le nom de 'colle totin'18 ou bien 'colle de peau de lapin' mais ces colles sont inconstantes dans leurs compositions et leur qualité.19 Nous désignerons par 'colle de peaux' les colles animales vendues dans le commerce sous l'intitulé 'colle de peau de lapin' en sachant que celles-ci sont constituées de peaux d'animaux divers. Nous remarquons aujourd'hui que la colle animale devient dure et cassante en vieillissant. Cela est peut-être lié à sa moindre qualité dans sa fabrication actuelle, ou bien aussi à ses propriétés intrinsèques. Cela a, en tous les cas, une influence sur nos mastics composés de colle de peaux. Le mastic traditionnel craie-colle reste un incontournable, très employé par les restaurateurs, tant au nord qu'au sud de l'Europe. Nous testerons donc ce mastic, à titre comparatif. Il serait également intéressant, dans une recherche ultérieure au mémoire, d'étudier si les concentrations de charge et d'adhésif peuvent influencer la souplesse et le

16 Loc.cit 17 Informations recueillies dans le site http://pigmentsrecettes.com/Charges.html#., consulté le 24 novembre 2015. 18 «La marque 'Totin', correspondait à la colle de Cologne et était constante dans sa qualité.» Wacker N., La peinture à partir du matériau brut et le rôle de la technique dans la création d'art. édition Allia, Paris, 2004, pp. 43 19 Communication personnelle, Étienne Costa.

vieillissement du mastic traditionnel. Nous pouvons noter que le choix de la qualité de la colle est primordial pour en assurer un meilleur vieillissement. Pour choisir la colle de peaux il existe quelques indices dont nous ne pouvons assurer la véracité mais qui sont énoncé ainsi par Nicolas Wacker: «La plaque doit plier assez fort et se casser brusquement en beaucoup d'éclats. [...] La colle doit avoir la faculté de gonfler dans l'eau froide sans perdre sa forme et sans se dissoudre. Elle doit se transformer en gelée dans une pièce à température normale, même en solution très faible (10 à 20 g par litre d'eau). »20

3.2. CIRES Traditionnellement, on emploie également des mastics cireux. Ceux-ci ont une souplesse inversement proportionnelle à la quantité de charge inclue dans le mélange. Selon les restaurateurs de l'IRPA consultés, les mastics à la cire s'appliquent essentiellement à la restauration des peintures sur toile. On l'emploie généralement pour mastiquer les bords de la toile, le long des arêtes de pliure du châssis. Il présente une bonne adhésion mais ne suit pas les déformations du support de manière élastique, il est plutôt rigide et dense. En restauration de sculpture sur bois, des mastics à la cire microcristalline ou à la cire d'abeille + blanc de titane ont été employés de manière courante jusque dans les années 2000, en particulier pour les endroits à climat fluctuant. 21 Les restaurateurs de l'IRPA ont constaté le mauvais vieillissement de ces mastics. En effet ceux-ci se sont décollés ou soulevés car ils n'avaient pas accompagné les mouvements du support.22 Les mastics cireux peuvent s'être décollés aussi par manque d'adhésion. C'est pourquoi nous écarterons les mastics cireux de notre étude.

3.3. H UILES Enfin, traditionnellement, on utilisait des mastics huileux, à base de blanc de plomb ou à base d'une émulsion d'huile de lin et de colle de peau. Ce sont des mastics excessivement durs et qui n'ont pas suffisamment de flexibilité. L'huile provoque un jaunissement des retouches. Ces mastics ne sont plus utilisés à ma connaissance et ne sont donc pas étudiés dans le cadre de ce mémoire.

3.4. ADH ÉSIF SYNTH ÉTIQUE THERMOPLASTIQUE - BEVA 371® Les mastics à base d'adhésifs synthétiques forment des matériaux relativement flexibles en fonction de l'adhésif choisi. L'emploi de l'adhésif thermoplastique BEVA 371® dilué dans un solvant aromatique a été testé et offre des résultats mitigés.23 C'est un adhésif flexible qui convient bien pour le masticage de peintures sur toile. Il est facile à réversibiliser, soit par l'apport de chaleur soit grâce à des solvants organiques. Sur bois, il présente une mauvaise 20 Wacker N., La peinture à partir du matériau brut et le rôle de la technique dans la création d'art. édition Allia, Paris, 2004, pp. 43 21 Réponse au questionnaire: Dr Emmanuelle Mercier, Premier Assistant, chercheur et responsable de la cellule étude et de conservation-restauration des sculptures polychromées, IRPA (Belgique). 22 Ibid 23 Fuster Loper, L., "Filling", in Joyce Hill Stoner, Rebecca Rushfield, Conservation of Easel Paintings, Routledge, New York, 2012, pp. 591

adhésion dès qu'il dépasse une certaine épaisseur.24 Nous avons observé qu'il se pèle très facilement et qu'il n'a pas une bonne accroche sur le substrat bois. Il adhère mieux sur la toile qui présente plus d'anfractuosités. Lors des tests comparatifs de notre étude, le mastic BEVA 371® aurait probablement été le plus flexible d’entre tous les adhésifs, mais il n'est pas pour autant, à notre avis, le plus adapté aux peintures sur bois. Au niveau esthétique, il est très difficile d'obtenir un résultat net et lisse. Or les peintures sur panneaux sont souvent des peintures sans empâtement. Pour imiter la texture de la peinture originale, il faut pour cela réaliser une empreinte en silicone et appliquer ce moule sur le mastic, par apport de chaleur. Ce mastic convient donc mieux pour des peintures sur toile avec empâtements, nécessitant un mastic souple, à la fois pour des raisons pratiques d'application que pour des raisons esthétiques. En conclusion, cet adhésif présente des avantages liés à sa stabilité, sa résistance et son élasticité. Cependant, il présente une faible adhésion et esthétiquement, il n’est pas adapté aux peintures lisses et mates.25 Il est à ce titre difficile à comparer avec les autres mastics et ne sera donc pas retenu dans cette étude.

3.5. ADH ÉSIF SYNTHETIQUE THERMOPLASTIQUE -PVAC Dans notre enquête auprès des professionnels de la restauration, nous avons constaté que ceux-ci utilisaient parfois l'adhésif en dispersion aqueuse Poly (Acétate de vinyle) dans le but de réaliser un mastic synthétique souple. Ce mastic est facile à fabriquer et à appliquer, il semble avoir une bonne adhésion et une bonne flexibilité. Nous le testerons afin d'étudier ses caractéristiques et savoir s'il répond à nos critères. Dans la littérature, on trouve également l'usage de mastic à base de Polyalcool vinylique. Ce polymère est obtenu à partir de l'hydrolyse de l'Acétate de polyvinyle. Le Poly (Acétate de vinyle) a la capacité de former une polymérisation de type radicalaire, qui après séchage donne une plus grande force d'adhésion.26 Nous faisons le choix de tester l'Acétate de Polyvinyle car c'est celui qui est le plus employé par les restaurateurs, au vue des réponses au questionnaire. De plus, le Poly (Acétate de vinyle) a une température de transition vitreuse (Tg) plus basse (30°C) que le Poly (Alcool vinylique) (85°C). Dans notre présélection nous avons gardé les adhésifs dont la Tg était la plus proche de la température ambiante, car comme nous le verrons dans la partie II, l'adhésif devient cassant lorsqu'il est soumis à une température inférieure à sa température de transition vitreuse. Or nous cherchons un adhésif qui restera souple en dessous de la température ambiante. L'avantage du PVAC par rapport au PVAL est qu'il est soluble dans les solvants et pas dans l'eau. Le Poly (Acétate de vinyle) peut être employé seul pour la réalisation de mastics27 Cependant, nous avons l'habitude de le mélanger avec un éther de cellulose, la Tylose MH 30028, dans le but d'en améliorer la réversibilité. Le Poly (Acétate de vinyle) sera donc testé selon la recette 'habituelle' en mélange avec la Tylose MH

24 Observation faite lors de tests préliminaires. Application de Beva 371® chargé au Kaolin (1part/1part) sur une languette de bois. 25 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., El estuco en la restauracion de pintura sobre lienzo, Critrios, materiales y procesos, édité par Universidad politécnica de Valencia, Valencia, 2008. pp.93 26 Notes de Cours: Chimie des Polymères. Jana Sanyova ENSAV La Cambre/ KIKIRPA 27 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., op.cit. pp.96 28 Méthylehydroxyethyle cellulose, Fiche technique.

300.29 Il serait intéressant d'étudier la pertinence de ce mélange. De plus, selon J. Down30, la Culminal MHPC 2000 semble présenter un bien meilleur vieillissement. Il serait donc intéressant de tester des mélanges avec un autre éther de cellulose et de comparer leurs propriétés de vieillissement. Cependant, il s'agit là encore d'un sujet à part entière et ne pourra pas être développé dans le cadre de ce mémoire.

3.6. ADH ÉSIF SYNTHETIQUE POLY (2( ETHYL -2- OXAZOLINE ) (AQUAZOL ®) L'Aquazol® est un polymère développé par l'industrie chimique, qui est très utilisé dans les pays du sud. Nous l'avons rencontré notamment lors de la visite du Croatian Conservation Institute, à Dubrovnik en Croatie31. Ils l'utilisent entre autres dans la formulation de mastics, seul ou en combinaison avec d'autres adhésifs auxquels il apporte une certaine plasticité. Cet adhésif au potentiel intéressant sera étudié en détail lors de la partie expérimentale.

3.7. ADH ÉSIFS ACRYLIQUES - PLEXTOL B 500 ®- PRIMAL AC-33® PARALOÏD B 72® Il est également possible d'employer des adhésifs acryliques pour la réalisation de mastics souples. Nous allons choisir parmi les différents adhésifs acryliques possibles. Nous avons le Plextol B500® et le Primal AC-33® qui se présentent sous la forme d'émulsion aqueuse. En ce qui concerne le Plextol B500, sa consistance très liquide fait qu'il présente un fort retrait au séchage. Son temps de séchage est relativement long comparativement à d'autres mastics à base de résines synthétiques.32 Ce mastic a fait l'objet de tests33 et présente une moins bonne adhésion que le mastic traditionnel ‘colle de peaux’, sa souplesse est quant à elle assez bonne.34 Le Primal AC-33 est aussi un adhésif souple mais il n'a pas été retenu car sa Tg est trop basse (16°C). Ensuite nous trouvons un mastic à base d'un copolymère d'éthyleméthacrylate (Paraloïd B 72®). Cette résine a fait l'objet de nombreuses recherches dans le domaine de la restauration, elle est couramment employée et présente d'excellentes propriétés même après vieillissement. En résumé le Paraloïd B 72® présente une grande stabilité, une bonne adhésion et une bonne flexibilité. Il serait donc intéressant de le tester et de le comparer aux autres mastics de notre étude.

29 Nous avons observé que le mélange formait deux phases, lorsqu'il n'est pas chargé. 30 Down, J., Compendium des adhésifs pour la conservation, Institut canadien de conservation, Ottawa, 2015., pp.59 31 Communication personnelle Mara kolic pucic, http://www.h-r-z.hr/ 32 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., op.cit., 2008., pp.83 33 Pour plus d'informations voir, Auclair (Isabelle), Restauration d’un tympanon du XVIIe siècle, recherche sur l’élasticité des mastics, INP, mémoire de fin d’études, Paris, 2001. 34 Loc.cit

4. MASTICS COMMERCIAUX Nous avons pu constater en réponse au questionnaire, que de nombreux restaurateurs employaient des mastics commerciaux. En France et en Belgique, le Modostuc®35 et le Polyfilla® sont très employés, en Italie le Stucco-Zeccho® l'est également. A la cambre, la 'Modeling Paste' Liquitex®, à base de poudre de marbre et de résine acrylique est très utilisée en restauration de sculptures et de céramiques. Il semblerait d’après l’expérience des restaurateurs que ce mastic commercial est souple. Toutefois, les mastics commerciaux ne feront pas partie des mastics testés dans le cadre de cette étude, car nous ne pouvons pas en déterminer la composition ni les proportions exactes et ne sont pas comparables ni ajustables en fonction de nos besoins. En règle générale les mastics commerciaux ne présentent pas une bonne souplesse, selon les études que nous avons trouvées dans la littérature.36

CONCLUSION Le choix de l’adhésif est important, car il influencera les propriétés physico-chimiques du mastic. Dans certains cas, l’adhésif doit être suffisamment fort et flexible pour pouvoir absorber la déformation plastique et les stress dérivés du rétrécissement et des mouvements du support. Pour cela, la force d’adhésion et de cohésion de l’adhésif chargé doit être supérieure à la force générée par le mouvement du support. Il faudra prendre en compte que les propriétés des adhésifs sont modifiées lorsque celui-ci est chargé au-delà de sa concentration volumique pigmentaire, ce qui est le cas dans la formulation d’un mastic. Nous étudierons dans la partie expérimentale le mastic traditionnel colle de peaux, car le plus utilisé et le plus proche des préparations originales anciennes. Nous verrons s’il est possible améliorer ses propriétés plastiques, en variant les concentrations de charge et d’adhésif ou en le combinant avec un autre adhésif. La charge influence aussi les propriétés physico-chimiques du mastic, aussi en fonction de sa concentration dans le mélange. En effet, le type de charge influence la dureté et l’aspect final du mastic après séchage, sa concentration influence aussi la plus ou moins grande porosité du mastic. Nous développerons cela ultérieurement dans la partie II. Nous étudierons l’Aquazol®, car cet adhésif est très utilisé dans les pays du sud, mais non véritablement dans les pays du nord. Nous verrons que cet adhésif a un grand potentiel, mais un inconvénient majeur, sa sensibilité à un taux d'humidité relative élevé. Toutefois, nous nous demandons si l’adhésif une fois chargé, retouché et verni a toujours autant de sensibilité à l’humidité de l’air ? Son attrait majeur est sa plasticité et sa compatibilité avec un grand nombre d’autres adhésifs. Puis nous testerons le mastic PVAc, car c’est celui que l’on emploie généralement lorsqu’on cherche une alternative plus souple au mastic craie-colle de peaux. Nous verrons qu’il existe de nombreux adhésifs PVAc dans le commerce, selon les fabricants, ces adhésifs n’ont pas exactement les mêmes propriétés. Nous verrons ses avantages et ses inconvénients. Enfin 35 Pour plus d'informations voir Kessler (Sabine), Étude et Restauration d'une Jeanne d'Arc en terre cuite conservée au musée historique d'Orléans - Étude d'un matériau de bouchage: Le modostuc®, Institut national du patrimoine, département sculpture, Mémoire de fin d'études, Paris 1997. 36 Fuster Loper, L., "Filling", in Joyce Hill Stoner, Rebecca Rushfield, Conservation of Easel Paintings, Routledge, New York, 2012, pp. 593 et De Luca D., Borgioli L., Sabatini L., Viti V., "Manufatti dipinti su supporto tessile, Reintegrazione delle lacuna, Poposta di materiali alternativi", dans Kermes, n°88, 2012, pp.42-53

nous testerons la résine acrylique Paraloïd B72®, car ce polymère a un excellent vieillissement et nous avons l’habitude de l’employer pour d’autres opérations de restauration. Il révèle un grand potentiel en matériau de masticage. Seul ou en mélange avec un autre adhésif. Le B72 est le plus souple des Paraloïds. Il est soluble dans une large gamme de solvants ce qui permet d’appliquer cette résine sur des matériaux sensibles à l'eau.

3. PROPRIÉTÉS ATTENDUES Le mastic doit idéalement répondre à un grand nombre de critères.

3.1. COMPATIBILITÉ ET ADHÉRENCE

Figure 6. Stratigraphie d’une peinture sur panneau comprenant une lacune mastiquée.

Il doit être compatible avec le substrat. C’est-à-dire que, selon le niveau de la lacune, le mastic devra adhérer au bois, à la couche de préparation ainsi qu’à la couche picturale. Dans certains cas le mastic devra adhérer à un bouchage structurel. Nous allons tenter de résumer brièvement, le principe de l’adhérence entre deux couches. Un adhésif est une substance qui a la capacité de joindre deux surfaces, par adhérence. La liaison qui se fait à la surface des deux matériaux est un lien à la jonction entre l’adhésif et le substrat. Dans le cas d’un mastic, le substrat suppose à la fois le support bois, des bouchages structurels, la préparation et la couche picturale originale. La liaison est garantie par les mécanismes énoncés ci-dessous : 37 L’adsorption : Ce sont les interactions intramoléculaires et intermoléculaires qui se créent lorsque l’adhésif entre en contact avec le substrat. Elles sont classées selon leur énergie de liaison, les plus fortes étant attribuées aux liaisons hydrogènes. Les groupes hydroxyles du bois peuvent réagir avec les groupes hydroxyles présents sur les molécules d’adhésif. Enfin, les forces de Van der Waals sont aussi des liaisons fortes qui interviennent dans l’adsorption. Le verrouillage mécanique : C’est la formation d’un réseau de projections durcies d’adhésif dans le substrat. Ce mécanisme se produit lorsque l’adhésif s’infiltre et prend dans les pores, les trous et les fissures présents dans le substrat. L’interdiffusion : C’est le phénomène par lequel les chaînes de l’adhésif et du substrat s’entremêlent. 37 Down, J., Compendium des adhésifs pour la conservation, Institut canadien de conservation, Ottawa, 2015., pp.2

Les forces électrostatiques : C’est l’attraction entre les charges positives et négatives de l’adhésif et du substrat. Des charges positives et négatives sont présentes à la surface de tous les matériaux. Lorsque ces charges opposées du substrat et de l’adhésif se rencontrent, elles provoquent « la création d’une interphase composée d’une double couche électrostatique ».38 Il existe deux grandes catégories d’adhésifs : les adhésifs à base de solvant, qui se solidifient par évaporation et migration du solvant de la solution dans le substrat et les adhésifs à réaction chimique qui nécessitent le mélange de deux composants pour se solidifier. D’après la nature des adhésifs mis en œuvre dans les masticages des peintures, nous nous intéressons uniquement aux adhésifs à base de solvant. Qu’ils soient synthétiques ou naturels, les liants sont composés de résines thermoplastiques, c’est-à-dire que ces polymères, constitués de chaînes linéaires ou ramifiées à liaisons covalentes, sont susceptibles de réagir à la chaleur. Ainsi, selon la nature de l’adhésif et les conditions environnementales, les propriétés chimiques et physiques du bouchage évoluent et peuvent être modifiées. Pour améliorer l’adhésion du mastic dans la lacune, il est important de procéder au préalable à la « préparation de celle-ci.39 Dans un premier temps, il est nécessaire de nettoyer la surface sans en modifier ses caractéristiques de mouillabilité. Cela peut être fait à partir de solvants comme l’isooctane, qui permet de dégraisser efficacement. La saponification40 de la surface à l’aide de fiel de bœuf, est une opération courante, qui permet d’augmenter le mouillage et donc la bonne répartition du mastic sur toute la surface de la lacune. Enfin, il est possible d’appliquer un revêtement préalable au mastic. Il s’agit en général, d’une fine couche d’encollage, de la même nature que l’adhésif qui sera mis en œuvre dans le mastic. L’adhésif posé sous forme liquide pénètre mieux les anfractuosités et permet ainsi d’améliorer l’accroche du mastic avec la surface de la lacune.

3.2. STABILITÉ CHIMIQUE ET PHYSIQUE Il devra être stable chimiquement, c’est-à-dire qu’il ne devra pas réagir avec les autres constituants de la peinture et devra présenter un bon vieillissement chimique et physique pour ne pas compromettre la bonne conservation de l’œuvre à long terme. Dans le cadre de cette étude, nous nous pencherons prioritairement sur les critères physicochimiques suivants : Résistance aux tensions internes de la peinture. Cela signifie que le mastic doit maintenir sa propre distribution des forces. Sa cohésion doit être suffisante. Toutefois, si la contrainte est très forte, le mastic devra céder avant que le substrat ne soit endommagé. Pour cela, le mastic doit présenter une certaine élasticité, que l’on qualifiera de « souplesse » et qui caractérise sa capacité à suivre les mouvements du support sans rompre, c’est-à-dire sans perdre en cohésion, ni se décoller. 38 Firmery (Gwendoline), Les dispersions de PVAC pour le collage des panneaux peints fragilisés, ENSAV La Cambre, Option conservation et restauration d'œuvres d'arts, Mémoire de fin d'études, Bruxelles, 2013. , pp.56 39 Aufray Meëlenn, Fascicule: Adhésion et Adhérence des Matériaux, 2009, pp.25 40 Cf glossaire

Nous allons nous attarder un instant sur le mot « souplesse ». Il renvoie ici à la capacité qu’aura le mastic à suivre la déformation du support de façon élastique. Ce qui définit la souplesse du mastic est relatif à ses propriétés mécaniques. Nous verrons dans l’étude technologique des peintures sur panneaux que ceux-ci ont des réponses dimensionnelles particulières que l’on peut résumer dans le schéma suivant:

Figure 7. Contraintes exercées sur le mastic et la couche picturale, par le mouvement du bois.

Le mastic devra donc supporter ces 3 types de contraintes tout en gardant à la fois sa cohésion interne et son adhésion au substrat.41 Le comportement et la résistance mécanique des polymères sont caractérisés par leur déformation. Il existe la déformation élastique, qui est une déformation réversible, car lorsque la contrainte cesse, le matériau retrouve sa forme et à son état initial. Au-delà de la limite d’élasticité, le polymère se déforme de façon plastique et irréversible. Si la contrainte persiste, le matériau se déforme jusqu’à la rupture.

Un matériau peut-être qualifié par trois couples déterminant ses propriétés mécaniques: Souple/rigide: Cela indique l'élasticité, la déformation élastique induite par une force étant réversible. Cela dépend des forces intermoléculaires, qui permettent de déplier et replier les chaînes. Le module d'élasticité du mastic doit être assez haut pour qu'il soit contraint en dessous de la limite élastique. Aussi le mastic devra être suffisamment flexible pour permettre au panneau de répondre à son environnement sans développer de tensions autour du mastic. Ductile/fragile: Cela caractérise la capacité de l'objet à se déformer dans sa région plastique. C'est une déformation irréversible, qui se situe après la déformation élastique et avant le point de rupture. Le mastic devra céder de manière ductile et être résistant à la croissance rapide de fêlures. Résistant/fragile: Cela caractérise la capacité du matériau à résister à la propagation d'une fissure et à absorber l'énergie d'un choc. Il s'agit donc de la résistance du matériau. . (D'après Mederos Henry (Francisco), Propiedades fisicoquimicas de los polimeros, Notes des cours dispensés, 2011.)

Figure 8. Processus de déformation élastique et plastique.

Par le schéma ‘figure 9’, nous tentons de résumer simplement l'effet du mouvement du bois sur le comportement du mastic et l'impact que celui-ci peut avoir sur la couche picturale. La colonne de gauche montre le comportement de la stratigraphie lors du gonflement du bois (expansion), la colonne de droite lors de son retrait (compression).42 Ces mouvements peuvent occasionner un décollement du mastic et/ou un soulèvement de la couche picturale, lorsque le mastic agit comme une contrainte sur celle-ci. La troisième ligne montre une situation idéale, où le mastic se comporte de façon très similaire à la couche picturale et présente une souplesse suffisante pour que la couche picturale puisse se compresser sans contrainte.

Figure 9. Schéma illustrant de façon simplifiée, le comportement du mastic en fonction du mouvement du bois.

Le comportement du bois sera développé dans la partie 1, Chapitre 2.2 Propriétés physiques du bois.

3.3. DURETÉ Le mastic doit avoir une certaine dureté pour maintenir sa propre cohésion, mais celle-ci doit être légèrement inférieure à celle de la couche picturale. Idéalement, le mastic devra se comporter comme un matériau tampon en absorbant les contraintes externes et en aucun cas en provoquer lui même.

3.4. OUVRABILITÉ Nous entendons ici la possibilité de réaliser un travail propre. On doit pouvoir obtenir une surface nette pour ensuite travailler sa structure, soit en creux, soit en relief et ce, avant et après séchage. Nous comparerons l’ouvrabilité des différents mastics testés dans la partie expérimentale. Le mastic doit pouvoir être ensuite retouché et verni.

3.5. ACCÉSSIBILITÉ Le fait que les produits utilisés soient facilement disponibles et à moindre frais dans le commerce n'est pas négligeable. L’intérêt étant de pouvoir appliquer les différentes recettes au quotidien. Il sera donc important de sélectionner des matériaux parmi ceux fréquemment employés par les restaurateurs européens.

3.6. RÉVERSIBILITÉ Enfin, un critère fondamental en restauration est d’employer des matériaux qui sont réversibles. La réversibilité suppose que le mastic doit être le moins envahissant possible lors de son application, facile à nettoyer sans endommager la peinture. La réversibilité suppose aussi que le mastic pourra être retiré pour permettre un nouveau traitement, même à long terme. Les mastics peuvent généralement être retirés de façon mécanique, mais cela peut parfois causer l’altération des bords de la lacune. Cela dépend de la fragilité de la peinture originale et doit être pris en considération lors du choix des matériaux composants du mastic. Aussi la réversibilité suppose que le mastic n’affectera pas la suite du traitement. La responsabilité du choix des matériaux et des méthodes d’applications appropriées à l’œuvre en incombe au restaurateur.43

CONCLUSION En règle générale, un matériau qui se déforme facilement (souple et/ou ductile) résiste bien à la rupture, casse difficilement, mais n’a pas une bonne tenue mécanique. La tenue mécanique étant la capacité du matériau à conserver sa forme, ses dimensions. Un matériau plus rigide aura une bonne tenue mécanique, mais cassera plus facilement, c’est notamment le cas du mastic à la colle de peaux. C’est pourquoi nous devrions trouver un compromis, entre ce mastic traditionnel, très compatible et avec une excellente adhésion au substrat, et un mastic synthétique plus souple et avec un bon vieillissement. Nous avons vu que le mastic doit présenter des propriétés qui sont intimement liées à celles de la peinture. Celuici doit être adhérent, cohérent, tout en ayant une dureté inférieure à celle de la peinture. Il

43 Horie C., Materials for Conservation. Organic Consolidants, Adhesives and Coatings, Londres, 1987. 3e édition, 1992., pp. 7

doit avoir une souplesse suffisante pour suivre les mouvements du support, sans s’altérer et surtout sans contraindre la peinture originale. Ces nombreux paramètres relèvent du cas par cas, nous tenterons malgré tout de résumer le comportement mécanique des peintures sur panneaux de manière générale pour mieux comprendre les forces que celles-ci vont exercer sur les mastics.

CHAPITRE 2. CARACTÉRISTIQUES DU SUBSTRAT : BOIS ET PRÉPARATIONS

I NTRODUCTION Les supports bois peints sont composés d’une succession de couches de matériaux divers. Tout d’abord un support de bois (une ou plusieurs planches assemblées entre elles) dont une face est recouverte d’une couche d’encollage à base de colle animale, puis d’une couche de préparation composée de colle animale et d’une charge inerte et enfin d’une succession de couches de peinture plus ou moins riches en liants et en pigments. Il arrive que les deux faces soient peintes dans le but d’équilibrer les échanges hygrométriques avec l’air ambiant. En effet, nous savons que le bois et la colle animale sont des matériaux particulièrement hygroscopiques et qu’ils gonflent lorsque l’humidité est élevée et qu’ils se rétractent lorsque l’air est trop sec. Ces mouvements du support et de la couche d’encollage ont pour conséquence des altérations visibles de la couche picturale, il s’agit principalement de la craquelure et/ou du soulèvement, car celle-ci n’a pas l’élasticité suffisante pour suivre les mouvements du support bois. Le bois est un matériau poreux, hygroscopique et anisotrope dont les propriétés varient en fonction des espèces, mais également d’un arbre à l’autre de la même espèce. Ce sujet constitue donc une matière extrêmement vaste et dépend de nombreux paramètres qui découlent aussi de la fabrication du panneau, dont la diversité relève presque du cas par cas. Cependant, nous pouvons dégager des caractéristiques communes générales qui nous permettent de comprendre le comportement du support bois. Dans ce chapitre, nous allons décrire les propriétés principales du bois afin de comprendre comment ce matériau interagit avec son environnement. Ensuite nous verrons le comportement des couches de préparation appliquées sur ces supports bois. Ainsi nous pourrons déterminer les caractéristiques propres à l’œuvre qui influencent sa réactivité face aux variations hygrométriques et qui justifient à ce titre l’emploi d’un mastic souple.

2.1. COMPOSITION DES PANNEAUX 2.1.1 ESSENCES DE BOIS Le bois occupe une place prépondérante dans notre patrimoine culturel. Lorsque celui-ci est utilisé en tant que support de la peinture, le choix de l'essence reflète la disponibilité de la ressource ainsi que les propriétés de travail et de rendement du matériau.44 En tant que restaurateur, il est important de pouvoir identifier l’espèce du bois constituant un panneau 44 Nous entendons par travail et rendement du matériau, sa facilité à être coupé et à fournir des planches droites.

peint. En effet, cela peut nous éclairer quant à la provenance géographique de l’œuvre, de plus, cela peut nous permettre d’anticiper les propriétés et le comportement du panneau. Nous ne développerons pas en détails les processus d’identification. Cela implique généralement une reconnaissance visuelle des caractéristiques anatomiques du bois. Pour une analyse plus précise, il faut réaliser une analyse microscopique de l’anatomie. Un moyen accessible pour le restaurateur sera d’utiliser des clés d’identification45 et d’observer le bois sous microscope en coupe transversale. Dans cette partie nous allons nous intéresser aux essences de bois que nous pouvons rencontrer dans la peinture européenne du nord au sud des Alpes. Dans nos régions tempérées nous trouvons principalement des gymnospermes qui sont les conifères ou résineux, puis des angiospermes qui sont les feuillus. Ces classes sont divisées en genres et puis en espèces. Chaque espèce est désignée par un nom scientifique latin comprenant son nom de genre puis son nom d’espèce. Les différents bois d’une même espèce sont parfois difficiles à différencier. Dans cette situation, le nom scientifique donné comportera le nom du genre, suivi par la désignation « sp. » (Pluriel : spp.).46 Le tableau suivant présente les essences que l’on retrouve communément comme support de panneau peint dans nos régions.47 Sont inclus certains bois tropicaux que l’on trouve rarement avant le 18 e siècle et qui deviennent plus courants à la fin du 18 e et au 19 e siècle. Tableau 1. Essences de bois rencontrées dans la peinture européenne.

Nom commun

Nom scientifique

Provenance naturelle

Sapins

Abies spp.

Régions tempérées – Altitude - Hémisphère Nord

Sapin blanc

Abies alba

Périalpine à tendance méridionale.

Mélèzes

Larix spp.

Régions tempérées – Altitude -Hémisphère Nord

Mélèze commun

Larix decidua

Épicéas

Picea spp.

Pousse sur des sols pauvres d’Europe centrale entre 300 et 1500 m et principalement dans les Alpes entre 1400 et 2400 m. Régions tempérées, Altitude - Hémisphère Nord

épicéa commun Pins Pin sylvestre

P. abies

Régions tempérées – Altitude -Hémisphère Nord

Pinus spp. P.sylvestris

Hémisphère Nord Espèce eurasiatique et commune aux montagnes

Résineux

45 Une clé d’identification est disponible en annexe. 46 Hoadley, R.B., "Identification of wood in Painting Panels", in Kathleen Dardes and Andrea Rothe (eds), The structural conservation of panel paintings: Proceedings of a symposium at the J.Paul Getty Museum,1995, pp. pp. 20. 47 Roskov Y., Abucay L., Orrell T., Nicolson D., Kunze T., Culham A., Bailly N., Kirk P., Bourgoin T., DeWalt R.E., Decock W., De Wever A., eds. (2015). Species 2000 & ITIS Catalogue of Life, 2015 Annual Checklist. Digital ressource at www.catalogueoflife.org/annual-checklist/2015. Species 2000: Naturalis, Leiden, the Netherlands. ISSN 2405-884X.

d’Europe occidentale.

Feuillus Châtaigniers Châtaignier commun Hêtres

Castanea spp. C. sativa

Hémisphère Nord - Régions froides à tempérées Méditerranée

Fagus spp.

Hêtre commun Frênes Frêne commun Noyers Noyer commun Peupliers Peuplier blanc Peuplier noir

Fagus sylvatica

Hémisphère Nord Régions froides à tempérées Hémisphère Nord - Régions froides à tempérées

Fraxinus spp. Fraxinus excelsior

Hémisphère Nord - Régions tempérées Hémisphère Nord- Régions tempérées

Juglans spp. J. Regia

Hémisphère Nord -Régions chaudes à tempérées Originaire d’Eurasie, il est cultivé en Europe.

Populus spp. P. alba

Merisier Poirier commun Chênes Chêne sessile

Prunus avium Pyrus communis.

Hémisphère Nord - Régions froides à tempérées Europe centrale et méridionale et d’Asie occidentale et centrale Europe occidentale (excepté l’Irlande, l’Écosse et la Scandinavie), Europe centrale et orientale. Europe, Asie de l’Ouest et Afrique du Nord. Régions tempérées d’Europe et d’Asie.

P. nigra

Quercus spp. Q. petraea

Acajous Swietenia spp. Acajou du S. macrophylla Honduras Tilleuls Tilia spp. Tilleul petites feuilles Tilleul grandes feuilles Ormes

à T. cordata

à T. platyphyllos

Ulmus spp.

Europe, Norvège, Russie. Presque dans toute l’Europe, de l’Espagne à la Norvège et en Russie. Amérique centrale (Floride à Bolivie)

Eurasie Eurasie et Médioeuropéen. En France, il est commun dans l’est des Pyrénées, plus rare à l’ouest, rare en région méditerranéenne. France, Espagne, Italie, Belgique

Europe occidentale et Amérique du Nord

Sud de l’Europe : On trouve dans les écrits de Cennino Cennini, des informations traduisant une grande connaissance des diverses essences de bois et de leur utilisation. Les supports en bois étaient réalisés par les menuisiers et on constate que la construction varie en fonction de la période, de la région et du peintre. La Peinture toscane produite jusqu’en 1250-1280 est réalisée sur bois de sapin (Abies alba Mill.).48 À partir de la seconde moitié du 13 e siècle : Le peuplier (Populus alba et autres Populus spp.) était l’essence principale.49 À cette période, les supports étaient souvent renforcés par des traverses et des cadres sculptés. D’autres espèces ont été utilisées occasionnellement à travers les siècles : le noyer (Juglans regia L.), le tilleul (Tilia cordata Mill.), le chêne (Quercus spp.), le châtaignier (Castanea sativa L.).50 Au 13 e siècle, les panneaux et les cadres étaient la plupart du temps réalisés en un seul bloc et en peuplier (Populus alba et autres Populus spp.). Les traverses étaient généralement constituées de bois résistants et rigides, parmi ceux disponibles dans la région.51 Du 15 e au 16 e siècle : Les supports deviennent plus sobres : des panneaux composés de plusieurs planches, enchâssées dans un cadre séparé. 52 Les panneaux du sud de l’Europe, même ceux soigneusement construits, semblent souvent présenter de petits défauts. Pour y remédier, certains nœuds étaient retirés et comblés par de la colle chargée de sciure de bois, comme préconisé par Cennino Cennini.53 Pour des zones plus grandes, des incrustations de bois étaient pratiquées. Le peuplier est un bois approprié à devenir support de peintures. L’absence de tannin améliore l’adhérence des colles et des couches de préparation et évite la coloration en cas d’humidité. Il est homogène et de texture fine. Il a une bonne stabilité dimensionnelle pendant les variations hygrométriques. Il est solide, léger et facile à sécher. Il pousse pratiquement partout en Italie et fournit de grands troncs bien droits. Toutefois le peuplier est peu résistant aux champignons et aux insectes xylophages. Les sapins ont une texture fine et sont également faciles à travailler, mais ils ne sont pas aussi homogènes. Ils présentent moins de stabilité dimensionnelle que le peuplier, car ils réagissent plus rapidement aux variations hygrométriques.

48 Uzielli, L., "Historical Overview of Panel-Making techniques in Central Italy", in Kathleen Dardes and Andrea Rothe (eds), The structural conservation of panel paintings: Proceedings of a symposium at the J.Paul Getty Museum, 1995, pp. 111 48 Loc.cit. 48 Ibid, pp. 114 48 Marette, J., Connaissance des primitifs par l’étude du bois, Paris, Picard, 1962. 48 Uzielli, L., op.cit., pp. 112 48 Cennini, C., Traité de la peinture, édition Maxtor, Rungis, France, 2011.

Nord de l’Europe : De manière générale, le chêne est l’essence la plus commune en Europe du Nord. Au 17 e siècle, quelques exceptions, on trouve du noyer, du poirier, du cèdre. L’acajou commence à être utilisé par les peintres au début du 17 e. En France, jusqu’au 17 e siècle, la plupart des panneaux sont en bois de chêne, quelques-uns en noyer et en peuplier. Les peintres du nord privilégient aussi des espèces de bois disponibles dans leurs régions, mais également des bois d’importation de très grande qualité. Au Moyen-âge, l’épicéa et le tilleul ont été utilisés dans le Haut-Rhin et souvent en Bavière. En dehors de la Rhénanie, des bois résineux, tels que le pin, ont été principalement utilisés. Le tilleul était populaire chez les peintres du 15 e et 16 e siècles, tels que Dürer et Cranach l’Ancien. En Europe du Nord, nous trouvons aussi le noyer et le châtaignier. L’épicéa, le sapin et le pin ont été également utilisés à la fois au nord comme au sud de l’Europe. Le chêne reste donc le support favori des peintres de l’école du nord, bien que celui-ci ne fût pas toujours d’origine locale. Des études ont retracé l’exportation massive de chêne de la région de la Baltique vers les Flandres. Les fabricants de panneaux ont poussé très loin la connaissance technologique du support en bois de chêne. Il était connu que celui-ci devait être clivé dans le sens radial pour une meilleure qualité. La densité du bois avait une grande importance. Jusqu’au 16 e siècle, on trouve rarement de l’aubier dans les panneaux, et ce, grâce au contrôle de qualité effectué par les guildes. Après cette date on trouve des panneaux de moins bonne qualité, ce qui est probablement lié à différents facteurs, dont la raréfaction des bons arbres, engendrant une hausse du prix du bois. Parfois le bois de chêne présente des zones plus claires au milieu de la planche, cette zone est appelée la lunure. Il s’agit d’une zone non duramenisée qui peut être liée à une réaction enzymatique incomplète des tissus du bois, généralement causé par des périodes de grand gel. Ces zones plus claires sont sensibles aux attaques d’insectes xylophages au même titre que le bois d’aubier.

2.1.2 LES CONSTRUCTIONS ET SYSTEMES DE RENFORT Sud de l’Europe : La plupart des panneaux sont constitués de deux ou plusieurs planches, en fonction du débit, de leurs tailles et de leurs formes. Les petits formats sont réalisés en une seule planche. Nous trouvons occasionnellement des planches de plus de 60 à 70 cm de large, qui correspondent généralement à un débit sur dosse. Plus couramment, les planches sont de 20 à 40 cm de largeur. Utiliser des planches plus larges permet de réduire le nombre de joints et donc le risque de rupture. Les planches les plus épaisses confèrent de la rigidité et de la résistance, ainsi qu’une plus grande stabilité dimensionnelle. Toutefois, ces panneaux sont plus lourds, plus difficiles à fabriquer et à manipuler. L’épaisseur des planches était quant à elle, de 30 à 45 mm Pour les panneaux de grandes dimensions, l’épaisseur était réduite au minimum afin de diminuer le poids total. La planéité et la force étant apportées par des systèmes de maintien au revers. Les peintures du 16 e et 17 e siècles ont des panneaux plus épais, de 40 à 45 mm, qui peuvent se maintenir sans traverse. On trouve

souvent des panneaux avec des épaisseurs variables. 54 Les planches sont placées parallèlement les unes aux autres dans le sens longitudinal. Plus rarement, les planches ont été assemblées avec le fil du bois perpendiculaire. Les revers et les bords des panneaux faisaient parfois l'objet de traitement à la cire afin de ralentir les échanges d’humidité, de protéger contre l’accumulation de poussière, prévenir les attaques d’insectes xylophages et aussi peut-être à des fins esthétiques.55 Nord de l’Europe : La construction des panneaux se faisait par assemblage des planches, dont la largeur variait en moyenne de 25 — 29 cm.56 Les panneaux avaient généralement une épaisseur approximative de 1 cm. Les panneaux du 15 e et du 16 e siècles sont plus minces que les panneaux réalisés au 17 e siècle. 57 Les planches d’épaisseurs variables étaient collées et le revers était aplani ou parfois laissé tel quel. Les plus petits panneaux étaient parfois assemblés de sorte que le bois de cœur se trouve vers l’extérieur, le bois plus proche de l’aubier vers l’intérieur, accentuant la fragilité du joint central, à la rupture et à l’attaque d’insectes. La majorité des panneaux furent assemblés à joint vif. Au cours du 16 e siècle, les panneaux deviennent plus minces. 58 Pour stabiliser l’assemblage et aligner les joints durant le collage, les menuisiers inséraient des tourillons et exceptionnellement des queues d’aronde en bois au niveau des joints. Pour renforcer les panneaux, les grands formats en bois de résineux, des bandes de lin étaient parfois collées à la colle animale. Les joints étaient parfois consolidés à l’aide de crins de chevaux et de vaches, transversalement à la jointure, du 15 e au début du 17 e siècle. L’influence des guildes diminue vers la fin du 17 e et 18 e siècles, ce qui s'accompagne d'une baisse de la qualité du bois, dès lors, on décèle la présence d’aubier, des cernes de croissance plus larges. 59

54 Uzielli, L., op.cit, pp. 118 55 Ibid, pp. 120 56 Wadum, J., "Historical Overview of Panel-Making Techniques in the Northern Countries", in Kathleen Dardes and Andrea Rothe (eds), The structural conservation of panel paintings: Proceedings of a symposium at the J.Paul Getty Museum,1995, pp. 154 57 Loc.cit 58 Loc.cit 59 Loc.cit

2.1.3 PRÉPARATIONS En Europe, nous trouvons dans la peinture traditionnelle sur panneau, des préparations de nature similaire, que la couche picturale soit aqueuse ou huileuse, du 13 e siècle au 17 e siècle.60 Il s’agit d’une préparation blanche composée d’un mélange de colle animale et d’une charge inerte, parfois additionné d'une part d'huile. Une couche « d’impression » recouvre parfois la préparation pour lui apporter une coloration particulière. Cette couche composée soit de colle ou d’huile pigmentée permettait aussi d’imperméabiliser la surface de la préparation pour éviter qu’elle n’absorbe trop le liant des couches picturales.61 Nous notons quelques particularités quant au choix des charges entre les différentes écoles de peinture, qu’il est intéressant de relever. En effet, la nature de la préparation peut influencer le choix du mastic à employer. Sud de l’Europe : La principale différence entre les diverses écoles réside dans la nature de la charge. Au sud de l’Europe, nous trouvons principalement des préparations à base de gypse, c’est-à-dire du sulfate de calcium lié à de la colle animale, communément appelées Gesso. Traditionnellement on distingue le Gesso grosso, plâtre gros, du Gesso sottile, plâtre fin. Le Gesso grosso correspond à la première couche de préparation à base d’albâtre gypseux facilement réduite en poudre par broyage.62 Après séchage et aplanissement de cette première couche, venait l’application de Gesso sottile, c’est le même sulfate de calcium, mais hydraté. Ce Gesso sottile était beaucoup plus fin et plus doux, appliqué en couche fine et avec la colle animale chaude au pinceau, en au moins 8 couches, qui seront « raclées » par la suite.63 Les couches de préparations du sud sont plus épaisses que celles du nord. 64 En ce qui concerne les adhésifs, la colle animale est la plus courante. On trouve parfois des préparations à base de colle animale et d’huile. Ces préparations huileuses semblent avoir été utilisées dans un contexte fonctionnel (mobilier d’église) et pour les objets exposés à l’extérieur ou dans d’autres conditions humides.65 Jusqu’au 14 e siècle, la préparation traditionnelle italienne décrite par Cennino Cennini présente cette stratigraphie : Figure 10. Stratigraphie d’un type de préparation italienne.

60 Postec (Marie), Les préparations colorées, un état sur la question, ENSAV La Cambre, Mémoire de fin d’études, Bruxelles, 1995., pp.17 61 Ibid., pp.18 62 Cennini C., Traité de la peinture, édition Maxtor, Rungis, France, 2011., pp. 213 63 Ibid., pp. 218 64 Postec (Marie), op.cit., pp.17 65 Nadolny J.," European documentary sources before c.1550 relating to painting grounds applied to wooden supports: translation and terminology", in Townsend (Joyce H) e.a (eds), Preparation for painting: the artist's choice and its consequences, London, Archetype, 2008, pp.1

Au 15 e siècle, la préparation se simplifie. Les bandes de tissu ne sont plus appliquées que sur les zones sensibles du support, telles que les joints ou les nœuds du bois. On trouve également des fibres végétales ainsi que du parchemin mélangés à la colle. L’intention était d’améliorer la relation entre le panneau et la préparation, ou bien de renforcer la préparation elle-même, afin de prévenir de futures fissures dans la préparation et la couche picturale. Un inventaire de ces types de préparations a été étudié, nous pouvons citer ici les 6 variantes proposées par l’auteur.66 Type A : Parchemin ou toile collée sur l’entièreté du panneau, avant l’application de la préparation. Type B : Toile noyée dans la préparation. Type C : Morceaux de toile et/ou de parchemin collés sur le panneau au niveau des joints + une toile collée recouvrant la surface totale du panneau, puis application de la préparation. Type D : Double toile, l’une collée sur le panneau, l’autre noyée dans la préparation. Type E : Bandes de parchemin ou de toile, au niveau des joints, des nœuds, des têtes de clous et autres points de fragilité du support. Type F : Fibres animales ou végétales, non tissées, collées sur toute la surface ou partiellement sur le panneau, avant la préparation. Type F (variante) : Fibres entre deux couches de préparation ou bien fibres mélangées dans la préparation.

Après 1600, il semble que les artistes aient cessé de pratiquer ce type de renfort dans la préparation du panneau. En ce qui concerne les fonctions réelles des types de renforts précités, il serait intéressant d’étudier s’ils ont un effet sur la mécanique de la peinture en regard des fluctuations hygrométriques auxquelles sont soumis les panneaux. Au nord de l’Europe: Au nord de l’Europe, nous trouvons principalement des préparations à base de colle animale et d’une charge de craie, carbonate de calcium. La principale différence entre le nord et le sud consiste donc dans le choix de la charge qui dépend de la disponibilité locale. Aussi les préparations traditionnelles du nord sont généralement constituées de plusieurs couches fines, poncées et lissées de sorte à obtenir une surface lisse comme un miroir, notamment chez les Primitifs flamands.67 Il est plus courant de trouver des préparations huileuses, ou bien comportant une couche d’impression huileuse qui imprègne la fine couche de préparation, dans le nord de l’Europe. Nous trouvons aussi dans les panneaux de l’école du nord, des renforts du support à l’aide de bandes de toile, de parchemin ou de fibres végétales. Ces renforts se rencontrent à la fin du 14 e siècle et au début du 15 e siècle, ils deviennent par la suite exceptionnels.68

66 Skaug E., "Not just panel and ground", in Townsend (Joyce H.) e.a (eds), Preparation for painting: The artist's choice and its consequences, London, Archetype, 2008, pp.26 67 Nadolny J.," European documentary sources before c.1550 relating to painting grounds applied to wooden supports: translation and terminology", in Townsend (Joyce H) e.a (eds), Preparation for painting: the artist's choice and its consequences, London, Archetype, 2008, pp. 10 68 Verougstraete-Marcq H., Van Schoute R., Cadres et supports dans la peinture flamande aux 15ème et 16ème siècles, Heure-le-Romain, Belgique, 1989, pp.53

Que ce soit une préparation à base de carbonate de calcium ou une préparation à base de Gesso, les propriétés mécaniques de la préparation vont dépendre de la concentration de charge par rapport à la colle. On appelle cela la concentration volumique pigmentaire (CVP). En règle générale, plus le volume de charge est important, et moins il contient de colle. La colle aura une réponse dimensionnelle liée à l’humidité, plus il y aura de colle dans la préparation et plus celle-ci sera dure et cassante. La colle animale employée dans l’encollage des panneaux et dans la composition des préparations reste stable à de faibles fluctuations d’humidité relative, on considère qu’elle reste relativement élastique entre 30 et 60 % d’humidité relative.69 Nous pouvons donc déterminer que lorsque l’humidité relative est trop basse ou trop élevée, cela entraîne une dégradation de la colle et rend la préparation soit cassante, soit moins cohésive. La qualité de la colle influence sa dureté et sa souplesse. Nous trouvons dans les différents traités différentes dénominations de colles employées dans la fabrication des préparations et pour l’encollage des panneaux. De la colle de « rognures de parchemin de mouton et de chevreau » pour Cennino Cennini et Eraclius, de la colle de « peau de jeunes porcs » chez Volpato, la colle de « cuir » chez Roger de Piles.70 Or nous savons qu’il existe d’autres colles de protéines qui ne sont pas forcément issues de la peau, mais aussi des nerfs ou des os d’animaux. La colle de peau étant la plus souple et la moins dure. Dans une étude sur le comportement de la colle animale face aux variations de l’humidité relative (HR)71, les chercheurs ont trouvé que la colle de peau de lapin présentait une augmentation de contrainte en cas de dessèchement. Lors d’un passage de 80 % HR à 10 % HR, la colle de peau desséchée a perdu 35 % de son poids sec, s’est contractée d’environ 3,6 % et subi des contraintes. La colle de peau voit son coefficient de dilatation à l’humidité (capacité à s’allonger ou à rétrécir) s’abaisser sous 40% HR< et au-dessus de >75% HR. La colle de peau de lapin peut varier de 6 % lors d’un cycle d’HR (5 % ⇾ 93 %), mais lorsque l’adhésif est chargé, la variation est nettement inférieure.72 Il a été constaté que la résistance à la rupture de la colle de peau de lapin est inférieure lorsque celle-ci est mélangée à une charge.73 La rigidité augmente avec une hausse de la proportion de craie, jusqu’à un seuil critique où ensuite la rigidité diminue. Ce phénomène de comportement différencié entre la colle animale, le support bois et la couche picturale, face aux variations HR, est une des causes à l’origine des craquelures que nous trouvons dans les peintures. Dans le cas des préparations, la quantité de colle animale employée, sa qualité, son épaisseur, sa porosité vont donc influencer la réactivité de la préparation face aux variations HR.

69 M. Mecklemburg, Determining the Acceptable Ranges of Relative Humidity And Temperature in Museums and Galleries, Smithsonian Conservation Institute Museum., 2007, pp. 8 70 Postec (Marie), op.cit., pp.27 71 Down, J., Compendium des adhésifs pour la conservation, Institut canadien de conservation, Ottawa, 2015., pp. 47 72 Ibid., pp 48 73 Loc.cit

Figure 11. Comparaison de la réactivité des matériaux face à une variation HR. 74

Ce schéma est issu de l’étude de Lukasz Bratasz sur le comportement des matériaux face aux variations d’humidité et de température, il a pour but de trouver des variations climatiques « acceptables » pour la conservation des panneaux peints. Celui-ci nous permet de constater que la colle animale suit plus ou moins le même type de variations que le bois de tilleul en direction tangentielle, qui est le sens du bois qui a la réponse la plus importante au retrait et gonflement comme nous le verrons ultérieurement. En comparaison, le Gesso (Colle animale et charge de CVP 92 %) représenté par les étoiles noires a une courbe beaucoup plus basse que les autres matériaux. Le gesso traditionnel varie de moins de 0,4 % sur toute la gamme HR de 0 à 90 %, tandis que la colle de peau non chargée peut gonfler de plus de 6 %.75 Il faut également prendre en compte le point de rendement76 du Gesso. Car le schéma précédent ne prend en compte qu’un seul cycle de changement HR ; or il faut prendre en compte également la « fatigue du matériau » après de nombreuses fluctuations HR. Dans un environnement contrôlé ou non, il existe des changements saisonniers. L’humidité relative diminue en hiver, de surcroit lorsqu’il y a des chauffages allumés par intermittence. En été, l’humidité relative augmente.

74 Bratasz L., "Allowable microclimatic variations for painted wood", in Studies in Conservation 58, 65-79, 2013., pp.36 75 Bratasz L., op.cit., pp.9 76 cf glossaire

Figure 12. Schéma présentant la fatigue à la rupture du gesso. 77

Ce schéma montre la tension du gesso et l’amplitude des variations HR, menant à la fracture du gesso en comparaison avec le nombre de cycles nécessaires pour provoquer la fracture liée à cette tension. L’amplitude de la variation HR a été calculée à partir d’un point de départ de 50 % HR. L’échantillon était composé d’un bois de tilleul en direction tangentielle, non contraint. Ils ont établi que le point de rendement était à 0,002, car à ce point, ils ont appliqué 30 000 cycles équivalents à 100 ans dans la vie du tableau, sans fracturer le gesso. Les peintures ont une plus petite réponse dimensionnelle aux changements HR que le gesso. Le point de rendement78 de la peinture à l’huile se situe généralement autour de 0,005, ce qui est plus de deux fois plus grand que le gesso. Enfin Le gesso réagit plus que le bois dans la direction longitudinale, parallèle aux fibres. Lorsque le gesso gonfle, il va être contraint par le bois dans le sens longitudinal et risque de se craqueler, perpendiculairement au sens des fibres. Nous comprenons que le décalage entre le mouvement du bois, de l’encollage et celui du gesso, mène obligatoirement à la craquelure de la couche picturale. Lors du retrait du bois, dans une atmosphère sèche, le gesso sera comprimé au-delà du niveau critique et pourra ainsi se fissurer et/ou se décoller. Ainsi nous comprenons que notre mastic devra idéalement avoir un comportement similaire que la couche de gesso de la préparation. Si celui-ci possède une meilleure souplesse, il pourra supporter la compression et la traction induite par le support, sans se décoller et sans contraindre à son tour la couche picturale.

77 Kozłowski, R., Bratasz,Ł., Lasyk,Ł., & Łukomski, M. 2011. Allowable microclimatic variations for painted wood: direct tracing of damage development. In : A. Phenix & A.S. Chui, eds. Postprints of Symposium ‘Facing the Challenges of Panel Paintings Conservation: Trends, Treatments and Training ». Los Angeles : Getty Conservation Institute, pp. 158-164. 78 Cf Glossaire

CONCLUSION La production européenne de panneaux peints est différente d’une école à l’autre. Nous avons vu que la distance géographique influence le choix du bois, en fonction de sa disponibilité locale et en conséquence, l’épaisseur des planches, le type de débit et le type de renforts. Ces différents modes de construction des panneaux nous permettent de mettre en évidence les types de contraintes imposées au panneau, qui s’impose alors comme un ensemble technologique complexe dont les différents aspects entraînent des tensions particulières. Nous avons vu également que les matériaux constituant la couche de préparation diffèrent en fonction du lieu de production. Ces facteurs sont déterminants pour le comportement du panneau peint et doivent être pris en considération pour le choix du mastic à appliquer. Par exemple, une préparation épaisse à base de gypse sur un panneau de l’école du sud nécessitera un mastic souple qui puisse être appliqué en couche plus épaisse tout en conservant sa souplesse. Une préparation fine à base de craie de l’école du nord nécessitera un mastic qui puisse être appliqué en couche fine. Pour pouvoir évaluer et comprendre le comportement d’une peinture sur bois, il nous faut connaitre quelques principes des propriétés physiques du bois. La température et l’humidité peuvent influencer trois types de dégradation.79 Dans un premier temps, la dégradation biologique, qui apparait quand l’humidité relative et la température sont dans la zone favorable à la croissance des moisissures. La deuxième est la dégradation mécanique, liée aux changements dans l’humidité relative qui provoque le rétrécissement ou l’expansion des matériaux. Enfin les dégradations chimiques, qui sont influencées par la température et l’humidité dans la mesure où elles accélèrent les processus chimiques. Les études sur les conditions climatiques à appliquer dans les lieux d’expositions80 ont déterminé qu’à 50 % HR ±5 % RH et une température comprise entre 15 °C et 25 °C seraient les meilleures conditions pour la plupart des peintures si le contrôle est précis et qu’il n’y a pas de changements saisonniers. Dès que l’on applique un changement de ±10 % HR, il existe un faible risque de dommage mécanique sur les œuvres de haute vulnérabilité, mais pas vraiment pour la plupart des objets. Si l’on contrôle l’humidité à ±10 % HR et que la température ne monte pas au-dessus de 30 °C et que l’on accepte une température aussi basse que possible pour maintenir le contrôle HR. Il y a un risque modéré de dommage mécanique sur les œuvres hautement vulnérables, un faible risque pour la plupart des peintures. Pour une fluctuation comprise entre 25 et 75 % HR par an, une température rarement au-dessus de 30 °C et généralement en dessous de 25 °C, il existe un grand risque de dommage mécanique sur les peintures très vulnérables et un risque moyen pour la plupart des peintures. Ainsi nous comprenons que même si notre mastic souple doit être résistant aux fluctuations d’humidité, le plus important reste que la peinture soit dans un environnement favorable à sa conservation. Dans ce cas, il faut que le mastic soit aussi résistant aux fluctuations hygrométriques que la peinture, mais pas davantage. Ainsi nous évoquerons plus en détail la dégradation mécanique du bois et des peintures en regard des fluctuations hygrométriques, car c’est celle-ci qui influencera la plus ou moins grande nécessité d’employer un mastic souple et durable. 79 Martens M., Climate risk assessment in museums, degradation risks determined from temperature and relative humidity data, Technische Universiteit Eindhoven, 2012., pp.52 80 Ibid., pp.49

2.2 PROPRIETES PHYSIQUES DU BOIS 2.2.1. TENEUR EN HUMIDITE La teneur en eau ou en humidité est la quantité d’eau que renferme le bois, exprimée en % de son poids à l’état anhydre. Au moment de l’abattage, le bois peut contenir plus d’eau que de matière bois, parfois deux fois plus dans certains peupliers. L’humidité est alors supérieure à 100 %. L’eau contenue dans le bois concerne trois niveaux différents : — l’eau libre : Elle circule dans les cavités cellulaires et en particulier dans les vaisseaux du bois. Elle s’évacue progressivement, après l’abattage, par évaporation, sans que le bois ne subisse de retrait ni de déformation. — L’eau liée : Les parois cellulaires des vaisseaux du bois sont imprégnées par cette eau. Le départ de cette eau liée entraîne des phénomènes de retrait et de déformation. Lorsque le bois a perdu toute son eau libre, on arrive au point de saturation des fibres. — L’eau de constitution : Il s’agit de l’eau intervenant dans la composition chimique des molécules ligneuses (cellulose, hémicellulose et lignine). L’eau de constitution reste dans le bois même après le séchage.

2.2.2. POINT DE SATURATION DES FIBRES (PSF)

Figure 13. Rapport entre l’humidité relative de l’air (HR) et le taux d’humidité du bois (MC = moisture content). 81

Durant le séchage, le bois perd en premier lieu son eau libre, à ce stade il ne change pas de volume. Le bois commence à se rétracter seulement au moment où il a perdu toute l’eau libre et qu’il commence à perdre l’eau liée, c’est à dire au « point de saturation des fibres » qui varie pour la plupart des essences entre 24 % et 30 % d’humidité. 82 En dessous du point de saturation de la fibre, toute reprise d’humidité se concrétise par le gonflement, toute perte d’humidité se traduit par un rétrécissement du bois.

81 Colmars (Julien), Hygromécanique du matériau bois appliquée à la conservation du patrimoine culturel : Etude sur la courbure des panneaux peints, Université Montpellier 2, CNRS — Sciences et Techniques du Languedoc, Thèse, 2011., pp.26 82 Duquesnoy (Paul), Le comportement des panneaux de chêne lors de variations hygrométriques, ENSAV La Cambre, Option conservation et restauration d’œuvres d’arts, Mémoire de fin d’études, Bruxelles, 1996.

2.2.3. TENEUR EN HUMIDITE A L ’EQUILIBRE (EMC) La teneur en humidité à l’équilibre est établie quand la quantité d’eau liée est en équilibre avec l’humidité relative ambiante. Cette valeur est en dessous du point de saturation des fibres et elle est similaire pour toutes les essences.

Figure 14. Teneur en humidité du bois en % en fonction de la température et de l’humidité relative dans l’air. 83

Pour constituer un support de peinture stable, le séchage du bois est nécessaire. Le séchage total n’existe pas, on parle plutôt de la teneur en humidité (EMC) du support bois au moment de sa fabrication, qui doit rester approximativement la même dans son environnement d’exposition. Un bon séchage naturel requiert des années et le nombre d’années diverge en fonction des espèces et de la perméabilité particulière de chaque arbre.84 Il est impossible de déterminer les valeurs exactes d’EMC du support lors de leur fabrication. Nous pouvons seulement faire des estimations, par exemple l’EMC moyenne des peintures sur panneau conservées dans les églises, les bâtiments publics et les maisons, dans le centre de l’Italie, auraient pu être de 12 à 16 %. Ces valeurs correspondent à une température de l’air de 0 à 30 °C et une humidité relative de 60 à 80 %.85 Les bois insuffisamment séchés et montés en support de peinture ont montré des retraits de 4 cm pour une largeur de 293 cm, entre les planches de la Maestà de Duccio ; soit un retrait de 1,31 %.86

2.2.4. MASSE VOLUMIQUE La masse volumique est révélatrice du fait que le bois a eu une croissance lente ou rapide, c’est un des facteurs à considérer dans le comportement du bois. Elle définit le rapport de la masse du bois à son volume, en kg/m3. Pour une même essence, la masse volumique dépend du pourcentage de parois cellulaires et de l’humidité du bois. L’humidité faisant varier la masse et le volume du bois. Toutefois, on observe que la rétractibilité du bois, d’une même essence, peut varier dans de fortes proportions, même à masse volumique proche, par

83 http://www.galaflex.com/info_hardwood.html 84 Uzielli, L., "Historical Overview of Panel-Making techniques in Central Italy", in Kathleen Dardes and Andrea Rothe (eds), The structural conservation of panel paintings: Proceedings of a symposium at the J.Paul Getty Museum,1995, pp.117 85 Loc.cit 86 Ibid, pp.118

exemple pour une humidité du bois à 12 %.87 Dans l’exemple donné par Paul Duquesnois dans son mémoire sur le comportement du bois de chêne, les bois à fortes masses volumiques offrent un bois moins stable. Ils ont néanmoins de meilleures propriétés mécaniques que les bois à faible masse volumique, qui donnent un bois moins dur et moins résistant aux sollicitations de contraintes. En effet, la largeur du cerne de croissance influence la porosité du bois, car un cerne est formé de 2 couches anatomiques distinctes. Le bois de printemps (bois initial) qui est une zone poreuse constituée de gros vaisseaux et le bois d’été, qui est une zone dense et dure constituée de fibres. La vitesse de croissance agit essentiellement sur la largeur du bois d’été, la largeur du bois de printemps quant à elle, ne varie presque pas. En conséquence, plus le cerne est large, plus il contient une grande proportion d’éléments denses. On considère généralement que la masse volumique augmente pour les feuillus hétérogènes avec la largeur des cernes de croissance et dépend donc de la vitesse de croissance. Une croissance lente donne des cernes étroits, une masse volumique plus faible et une meilleure stabilité aux variations hygrométriques. Au contraire, un bois de masse volumique élevée aura un retrait/gonflement plus élevé. Le tableau suivant correspond à des valeurs moyennes, en effet, chaque essence peut exprimer des valeurs différentes en fonction de ses conditions de croissance. Tableau 2. Masses volumiques moyennes par essence.

Nom commun

Nom scientifique

Masse volumique à 12 % (kg/m3)

Sapin blanc

Abies alba

450

Mélèze commun Épicéas Pin sylvestre Châtaigniers Hêtre commun Noyer commun Peupliers Merisier Chêne sessile Ormes

Larix decidua Picea spp. P.sylvestris Castanea spp. Fagus sylvatica J. Regia Populus spp. Prunus avium Q. petraea Ulmus spp.

600 450 530 620 680 660 460 610 710 640

87 Duquesnoy (Paul), Le comportement des panneaux de chêne lors de variations hygrométriques, ENSAV La Cambre, Option conservation et restauration d’œuvres d’arts, Mémoire de fin d’études, Bruxelles, 1996.

La masse volumique générale en fonction de l’essence permet de déterminer la valeur de densité relative sur un échantillon de bois anhydre. La densité relative influence la résistance, la dureté du matériau et les variations dimensionnelles. Plus la densité est élevée et plus le bois est dur et résistant, mais aussi réactif aux variations dimensionnelles. Parmi les essences que l’on trouve dans la peinture sur panneau, le sapin, l’épicéa, le peuplier, le saule et le tilleul appartiennent à la catégorie des bois tendres, le chêne, le hêtre et le noyer à celle des bois durs.88 Le schéma suivant est inspiré d’Hoadley. 89

Figure 15. Densité des essences de bois.

88 Nicolaus K., Manuel de restauration des tableaux, (Handbuch der Gemälderestaurierung) [1998], Cologne, Könemann Verlagsgellschaft mbH, 1999. pp. 19 89 Hoadley, R.B., "Identification of wood in Painting Panels", in Kathleen Dardes and Andrea Rothe (eds), The structural conservation of panel paintings: Proceedings of a symposium at the J.Paul Getty Museum,1995, pp. 4

2.3 V ARIATIONS DIMENSIONNELLES DU BOIS Le bois est un matériau qui cherche en permanence à se mettre en équilibre avec l’humidité de son environnement. Le bois est également un matériau anisotrope, ce qui signifie que ses variations dimensionnelles sont différentes dans les trois directions. En effet, le retrait est plus important dans le sens tangentiel que dans le sens radial et infime dans le sens longitudinal.

Figure 16. Variations anisotropiques du bois, du point de vue du tronc et d'une planche en quartier.

Le bois est en perpétuel mouvement, surtout lorsqu’il est conservé dans un environnement présentant de fortes variations hygrométriques. Les déformations générées par des contraintes extérieures ou le retrait/gonflement répété du bois vont dans un premier temps générer des variations dimensionnelles réversibles. C’est-à-dire que le bois pourra revenir à sa forme initiale lorsque l’humidité relative redeviendra au point d'équilibre ou si la contrainte est relâchée, car le bois a une propriété élastique. Mais lorsque le seuil d’élasticité maximum est atteint, le bois entre dans sa zone de déformation plastique. C’est une déformation irréversible causée par l’écrasement progressif des fibres, si la contrainte continue ou s’accentue, on risque la rupture. Autrement dit, le matériau bois peut être compressé ou étiré dans son domaine élastique de façon réversible jusqu’à un point donné, appelé le seuil plastique qui s’interrompt au point de rupture. La limite d’élasticité existe tant en compression qu’en traction.90 Elle est beaucoup plus faible en compression qu’en

90 Guitard D., Mécanique du matériau bois et composites, édité par Cépaduès, France, 2000, pp.54

traction.91 En conséquence, le retrait du bois cause des dégradations plus importantes que son gonflement. Nous allons à présent tenter de définir les différents aspects de la variation dimensionnelle du bois.

G ONFLEMENT/RETRAIT Le bois gonfle en présence de l’eau contenue dans l’air ambiant. L’eau se diffuse dans toute la structure cellulaire jusqu’à atteindre un point d’équilibre avec l’humidité de l’air. La valeur du retrait est mesurée dans une direction (longitudinale, radiale ou tangentielle). — Retrait longitudinal : Très faible de 0,1 à 0,2 % du volume pour la plupart des essences. — Retrait radial : Il représente près de 5 à 8 % du volume. — Retrait tangentiel : Le plus important, près de 8 à 13 % du volume. Ces valeurs sont calculées en mesurant la variation dimensionnelle d’une pièce de bois de l’état vert à l’état anhydre. De nombreux facteurs peuvent faire varier ces moyennes. Toutefois, elles peuvent donner une indication pour comparer les caractéristiques des différentes essences. Tableau 3. Pourcentages de retrait du bois en fonction des essences.

Nom commun

Nom scientifique

Retrait linéaire radial

Retrait linéaire tangentiel

Sapin blanc Abies alba

4,2 %

9,3 %

Mélèze commun Épicéas

Larix decidua

4,8 %

9,2 %

Picea spp.

5,1 %

9,3 %

Pin sylvestre Châtaignie rs Hêtre commun Noyer commun Peupliers Merisier Chêne sessile Ormes

P.sylvestris

5,1 %

9,0 %

Castanea spp.

4,2 %

6,9 %

Fagus sylvatica

6,0 %

12,3 %

J. Regia

6,0 %

8,1 %

Populus spp. Prunus avium Q. petraea

4,5 % 5,1 % 6,0 %

8,4 % 8,4 % 9,3 %

Ulmus spp.

5,4 %

8,4 %

91 Jodin P., Militon J., Le bois matériau d’ingénierie, École nationale du génie rural, des eaux et forêts, Nancy, 1994, pp. 105-108

Les déformations des panneaux dépendent des échanges d’humidité et de la façon dont la planche a été débitée. Le débit correspond au type de coupe du bois : — le débit sur quartier (dans le sens radial) — le débit sur dosse (tangentiel) — Le débit intermédiaire (semi-radial ou semi-tangentiel, dit en « faux-quartier ») Le bois en tant que matériau hygroscopique réagit à l’humidité relative de façon orthotropique, ce qui signifie qu’il réagit différemment dans les trois directions. Longitudinale (parallèle au fil du bois), radial (perpendiculaire aux anneaux concentriques du bois) et tangentielle (tangent aux anneaux concentriques). Le débit sur quartier donne un panneau qui peut varier de dimension sans dévier du plan, tandis que les débits sur dosse et faux quartier entraînent des tendances à la courbure lors du retrait. La courbure est aussi appelée la flèche correspondant à une perte de volume accompagnée d’une déviation du plan.92 Étant donné le retrait plus élevé dans le sens tangentiel que dans le sens radial, les planches sur dosse, sont prédisposées à la déformation. Une planche sur dosse a une structure hétérogène puisque la face qui est dirigée vers le cœur de l’arbre contient moins de bois tangentiel que la face dirigée vers l’écorce. Lors du retrait, la direction de l’arc de la courbure est opposée à celle de l’arc formé par les cernes de croissance. Le retrait de la face externe est plus important que le retrait de la face interne, ce qui provoque la courbure de la planche vers la face externe.

Figure 17. Débits sur dosse et faux quartier.

La réactivité des planches dépend aussi de leur épaisseur. Plus les planches sont minces, plus le transfert d’humidité se fait rapidement entre le bois et l’air. En conséquence, plus les planches sont minces plus elles sont réactives. Ainsi les planches minces adoptent aisément un équilibre global, car l’ensemble du volume est amené facilement à l’équilibre par le

92 Mateu (Sara), La problématique des joints, fentes et fractures dans les panneaux peints, ENSAV La Cambre, Mémoire de fin d’études, Bruxelles 2012, pp.30.

gonflement ou le retrait. Les planches épaisses, quant à elles, gonflent seulement dans une partie de leur épaisseur, mais sont contraintes par le reste, qui maintient encore son volume initial. Cela crée une compression des fibres gonflantes, l’écrasement de leurs parois et donc une déformation en courbure au moment de la diminution de l’humidité.

CONTRAINTES ET DEFORMATIONS Les panneaux peints sont toujours sous contrainte. D’abord parce que les échanges d’humidité dans les panneaux peints sont asymétriques en raison de la présence de couches isolantes : préparation, peinture, vernis, cire, etc. 93 Cela provoque des déformations particulières liées à ces asymétries. Notamment lorsque le panneau est peint sur une seule face. Ensuite parce que les panneaux lors de leur fabrication sont souvent renforcés avec des fibres animales ou végétales, par des traverses, un encadrement et parfois un parquetage qui empêchent les mouvements du bois.94 Lors de sa déformation, le panneau sort du plan et peut être bloqué par son encadrement, engendrant alors des déformations et des fentes. 95 La contrainte et la déformation sont des concepts liés à la mesure de la résistance. La résistance du bois est sa capacité à supporter une contrainte et elle se caractérise par la réponse aux efforts mécaniques. Lorsqu’on applique une contrainte sur un matériau, celui-ci se déforme. Le comportement mécanique du bois est influencé par deux facteurs : — La densité relative : C’est une propriété physique dont la valeur est spécifique pour chaque essence. La résistance augmente quand la densité relative augmente. — La teneur en humidité : Elle est commune aux essences et influence beaucoup de propriétés. La résistance augmente quand la teneur en humidité est en dessous du point de saturation des fibres. Car le retrait du bois, qui se produit en dessous du point de saturation des fibres, provoque un rapprochement des chaînes de polymères et donc une augmentation des liaisons entre les chaînes de celluloses. Le matériau en devient plus résistant et rigide.96 En conséquence, lorsque l’humidité relative augmente, la déformation augmente même sous une contrainte mineure. Le bois est soumis essentiellement à trois types d’efforts : 1) Traction : Lors du gonflement 2) Compression : Lors du retrait 3) Flexion : Liée à la déformation du support lors de la traction et/ou de la compression. Cela se présente généralement comme la courbure, ou la flèche du panneau.

93 Buck, Richard D, "The use of moisture barriers on wood panels" in Studies in Conservation, vol. 6, 1961, pp. 10-21 94 L. Uzielli,"Historical Overview of Panel-Making Techniques in Central Italy", Symposium at the Getty Museum : the structural conservation of panel paintings - Part II : History of panel-making techniques, Getty Museum, Los Angeles, 1995, pp.110-135 95 Voir Mateu (Sara), La problématique des joints, fentes et fractures dans les panneaux peints, ENSAV La Cambre, Mémoire de fin d’études, Bruxelles, 2012, pp.77 96 Stamm A.J., Wood and cellulose science, The Ronald Press Company, New York, 1964, pp. 274

Pour exemple, la littérature nous offre différents cas concrets de déformations de panneaux peints sous contrainte. Généralement, il s’agit d’un panneau contraint par une structure rigide, qui l’empêche de réagir librement aux variations d’humidité et de température. On trouve aussi des problèmes d’assemblage, par exemple les croix peintes ou les panneaux de grands formats, comme L’Érection de la croix peinte par Pierre-Paul Rubens en 1610-1611. Cette œuvre monumentale, à l’assemblage complexe, présentait des dégradations du support liées à son assemblage, puis par la pose d’éléments de renforts en bois.

Figure 18. Schéma de construction du panneau. (Source 97)

Figure 19. Détail des altérations. (Source98)

Le panneau central est composé de 18 planches assemblées à l’horizontale, ce qui provoque un écrasement des fibres lié au poids de l’assemblage. Ce phénomène est amplifié par le fait que chaque planche se contracte dans sa largeur. La multiplication des joints est aussi une multiplication des risques de rupture. On constate dans l'image ci-dessus, prise avant traitement que les joints sont à différents niveaux d'ouverture, les planches se sont rétractées et déformées au cours des différents cycles de variations HR. On peut supposer que lors de l’augmentation de l’humidité relative, les planches ont gonflé, et se sont écrasées les unes sur les autres, provoquant lors de la baisse de l’humidité, un retrait des planches, et une perte de matière variable selon les planches. En effet, lorsque la planche gonfle ou se rétracte, celle-ci va progressivement opérer un écrasement des fibres. À ce stade, la planche ne pourra jamais retrouver sa forme originelle, elle sera irréversiblement altérée.

97 Vinckier J., Glatigny J.A., Kockaert L., e.a, "Materials and Techniques", in Peter Paul Rubens's elevation of the cross, Study, examination and treatment, Bulletin XXIV - 1992, IRPA, Bruxelles, pp.56 98 Vinckier J., Goetghebeur N., Guislain-Wittermann R., "Condition before Treatment", in Peter Paul Rubens's elevation of the cross, Study, examination and treatment, Bulletin XXIV - 1992, IRPA, Bruxelles, pp.85

Figure 20. Gonflement et retrait du bois sous contrainte.

Situation n° 1, si la planche est vissée, le bois ne pourra pas gonfler librement, lors de la baisse d’humidité, il y a un risque de fracture. Situation n° 2, la planche est vissée sur un seul bord et en gonflant, s’écrase sur une surface rigide lorsque l’humidité diminue, la planche revient à sa position initiale, mais a subi une perte de matière liée à l’écrasement des fibres. Situation n° 3, le bois a gonflé et s’est rétracté sans contrainte et n’a donc pas subi de perte de matière. Les panneaux peints peuvent aussi être contraints par leur encadrement. C’est le cas d’une peinture célèbre ayant fait l’objet d’études dans le but de prévenir la future altération de son support. Il s’agit du : Portrait de Lisa Gherardini, épouse de Francesco del Giocondo, dite Monna Lisa, la Gioconda, ou la Joconde. Leonardo da Vinci, 1503-1519, huile sur bois de peuplier, H 0,77 m x L 0,53 m, Paris, Musée du Louvre.

Illustration 18. Spectrométrie de fluorescence aux rayons x

Illustration 19. Modélisation 3D de la déformation du panneau sous la contrainte du châssis-cadre99

La source de contrainte est le châssis-cadre rigide sur lequel le panneau est cloué. Dans cet exemple, la déformation du panneau est induite par son cadre. Le panneau de bois, support de la couche picturale est constitué d’une pièce unique de bois de peuplier d’environ 13 mm d’épaisseur, dont le fil est relativement droit. Le débit est en faux quartier. La cambrure naturelle du panneau, liée au retrait/gonflement lors des échanges hygrométriques asymétriques sur les deux faces, est contrecarrée par un châssis constitué d’un cadre rectangulaire en chêne, renforcé par quatre traverses en érable, vissé sur le panneau. Ce châssis-cadre est recouvert par un cadre externe (le cadre visible) qui n’agit pas 99 Gril J., Ravaud E., Uzielli L., e. a, Le cas de la Joconde : modélisation mécanique de l’action du châssiscadre, Acte de la journée d’étude Conserver aujourd’hui : les « vieillissements » du bois, cité de la musique, 2007, pp.8

directement sur le panneau, mais qui procure une rigidité supplémentaire au châssis-cadre. Une longue fissure d’environ 12 cm à partir de la partie gauche du bord supérieur (côté peint) a complexifié le comportement du panneau. La flèche qui en résulte est plus importante sur le côté droit, elle est de 11 mm.100 Enfin la contrainte peut aussi être liée à d’anciennes restaurations. On trouve par exemple des parquetages qui empêchent le mouvement naturel du bois. C’est le cas de ce panneau peint, représentant le portrait d’Anne Boleyn, Artiste inconnu, Huile sur panneau, 16e siècle, National Portrait Gallery.

Illustration 19.

Illustration 20.

Illustration 21.

Le site internet de la National Portrait Gallery présente un cas de restauration intéressant pour illustrer notre propos.101 Le panneau a été construit à partir de deux planches de chêne. Au cours de son histoire matérielle, celui-ci fut contraint par un parquetage, avant son acquisition par la National Portrait Gallery en 1882, puis en 1967. Les 6 traverses verticales ont été collées au panneau, et sont donc fixes. Les 6 traverses coulissantes horizontales étaient bloquées sur les bords gauche et droit. On constata que ce parquetage, sensé maintenir le panneau plan, a empêché le mouvement naturel du bois, provoquant des contraintes si fortes que cela a provoqué des fissures, le long du fil du bois. Le panneau fut également aminci, de 0,6-0,8 cm à 0,3-0,4 cm, il fut également victime d’une attaque d’insectes xylophages, sur le bord droit (vue côté peint) et a donc reçu une incrustation en bois de chêne. En lumière rasante, on observe que ce panneau a subi une déformation et des fractures, qui correspondent aux traverses verticales du parquetage. On appelle cette déformation ondulée, le Washboard effect.

CONCLUSION La théorie du comportement du bois et de la peinture face à l'humidité est très vaste, et le lien semble parfois difficile à établir entre ces nombreuses informations que nous venons d'évoquer. C'est pourquoi nous avons tenté de déterminer en 15 points, les éléments que le restaurateur peut observer lors de l'étude technologique de l'œuvre. Ces différents points récapitulent les facteurs influençant la réactivité de l'œuvre à l'humidité et donc de 100 Ibid, pp.83 101 http://www.npg.org.uk/research/programmes/making-art-in-tudor-britain/casestudies/conservation-treatment-of-a-portrait-of-anne-boleyn.php consulté le 30 mars 2016.

possibles déformations justifiant l'emploi d'un mastic souple. Bien sûr, ces 15 points ne sont pas exhaustifs, ces phénomènes étant très complexes. Nous avons tenté de simplifier pour rendre cette matière théorique exploitable pour l'étudiant en restauration. L’étude technologique nous permet ici de déterminer ce qui influence la réactivité du panneau peint aux variations hygrométriques et donc l’intérêt d’employer pour sa conservation, un mastic plus souple que le traditionnel mastic à la colle de peaux.

RÉCAPITULATIF DES FACTEURS INFLUENÇANT LE CHOIX D 'UN MASTIC SOUPLE POUR PANNEAU PEINT

Pouvez-vous déterminer l'essence du bois? Il s'agit d'un bois dense.

Oui

Non

Remarque

Fournit une indication de la densité relative du bois.

Passer à l'étape 3

En Annexe 6, une fiche simplifiée peut apporter une aide au restaurateur.

Plus la densité est élevée, plus le bois est dur et résistant, mais aussi réactif aux variations dimensionnelles. (Chêne, Hêtre, Noyer, orme, frêne) Le bois est donc à croissance rapide. Il est poreux, la masse volumique est élevée, le bois aura un retrait/gonflement plus élevé.

Il s'agit d'un bois tendre. (Sapin, épicéa, peuplier, saule, tilleul) Le bois sera moins réactif aux variations dimensionnelles.

Au niveau des cernes de croissance, le bois d'été est large.

Le débit du bois est tangentiel

Le débit est sur dosse ou en faux quartier, le gonflement/retrait du bois est élevé et le panneau est susceptible de se déformer.

L'épaisseur du panneau est faible?

Le transfert d'humidité sera plus rapide et homogène. Le bois est donc plus réactif mais a moins de risque de se courber. 42

Les cernes sont étroits, le bois est à croissance lente. La masse volumique plus faible et le panneau a une meilleure stabilité aux variations hygrométriques. Si le débit est en quartier, le retrait se fera principalement dans l'épaisseur du panneau. Il y a moins d'impact sur la couche picturale. Le transfert d'humidité sera plus lent et hétérogène. Le bois se contraint lui-même car l'intérieur de la planche sera sèche

Croissance rapide donne des cernes de + de 5 mm ; croissance moyenne + de 2 mm ; croissante lente de 1 à 2 mm.

L'épaisseur proportionnellement à la grandeur et à la largeur des planches.

tandis que l'extérieur, au contact de l'air, sera humide. 6

Le panneau est constitué de plusieurs planches

L'assemblage peut présenter un e contrainte supplémentaire. (cf. remarque)

Le panneau présente une couche protectrice au revers. (Cire, placage)

Les échanges avec l'humidité de l'air sont susceptibles d'être plus lent. Vérifier que ces couches protectrices ne provoquent pas des échanges asymétriques.

Le panneau présente un encadrement contraignant. Le panneau présente un parquetage.

Cela constitue un risque de déformation irreversible, par écrasement des fibres. Risque d'empêcher le mouvement naturel du bois. Risque de fissures et de déformation (effet d'ondulation) Les galeries augmentent la porosité du bois. Si l'attaque est générale, cela signifie que le bois présente une matière moins dense et donc l'amplitude de la réaction à l'humidité peut-être diminuée. Si l'attaque est située de manière hétérogène, cela constitue un risque de déformation. Le bois aura un gonflement/retrait proportionnel à l'amplitude et à la

Le panneau présente des trous d'envol d'insectes xylophages.

Le panneau peint sera soumis à des variations

Il est important d'étudier les planches indépendamment afin de déterminer si cellesci auront des mouvements différents. La courbure peut être La porosité de la due à la couche couche picturale est un picturale. En effet cellefacteur important à ci agit comme une déterminer. Si la couche isolation à couche picturale est l'humidité, tandis que non poreuse elle peut le revers est poreux à occasionner une l'humidité. contrainte/déformation du panneau. Il est préférable d'adapter au mieux l'encadrement pour éviter les contraintes.

Le bois cherchant toujours à être en équilibre avec l'humidité de l'air.

d'humidité ou à de température? Chauffage par intermittence Spots Non-contrôle de la température ni de l’humidité Il n'y a pas d'autres matériaux tampons autour de l'œuvre.

fréquence des variations.

Le bois aura un gonflement/retrait plus important.

La couche picturale présente des problèmes d’adhésion. Elle semble friable, fragile. Les lacunes sont de grandes épaisseurs.

Risque de contrainte du mastic sur la couche picturale.

Les lacunes sont de grandes dimensions.

Plus le mastic sera grand, plus il sera facilement dégradé. (risque de craquelure et de soulèvement)

Un mastic épais sera plus sensible à la rupture en flexion.

Tous les matériaux hygroscopiques absorbent l'humidité de l'air et se la divisent. Les variations seront donc moindre pour le panneau peint.

Il peut-être intéressant d'employer une charge qui présente pour un même volume, une meilleure couvrance. (Gypse naturel ou craie de Bologne)

PARTIE 2. ÉTUDE THÉORIQUE DES MASTICS SÉLECTIONNÉS

INTRODUCTION Dans la Partie 1, nous avons vu que les mastics appliqués dans la restauration des panneaux peints devront tenir compte des caractéristiques technologiques du support, de la couche picturale et de préparation ainsi que des éventuelles autres interventions de restauration. Mais aussi des conditions climatiques de conservation. Nous pourrions nous demander pourquoi ne pas évoquer la peinture sur toile, qui est ellemême soumise à d'importantes contraintes et mouvements en réaction à l'humidité. En effet, la même problématique peut se poser pour la peinture sur toile. Dans le cas des panneaux, la difficulté réside dans le fait que des mastics synthétiques n’ont pas forcément une aussi bonne adhérence sur le substrat bois car celui-ci est souvent plus lisse que sur le substrat toile.102 Nous avons constaté que de manière générale, les adhésifs synthétiques les plus élastiques, étaient ceux qui avaient la moins bonne adhésion sur les substrats. Dans cette deuxième partie, nous allons tenter de spécifier plus en détail, les propriétés des charges et des adhésifs que nous avons sélectionnés dans le cadre de cette étude. Dans un premier temps nous allons tenter de déterminer plus en détail le rôle de la charge. Ensuite, nous verrons les propriétés de quatre adhésifs. Nous avons fait le choix de distinguer dans un premier temps, les charges et les adhésifs, car les propriétés des adhésifs sont modifiées lorsqu'on y ajoute une charge.103 Malheureusement, nous avons très peu d'études sur les propriétés des adhésifs en fonction de leur concentration volumique pigmentaire. C'est pourquoi nous avons, dans un dernier point de cette partie 2, fait un état de la littérature sur les propriétés des mastics sélectionnés. Les recherches à ce propos ne sont pas légion mais nous permettent d'évaluer les comportements des différents mastics. Ainsi nous pourrons comparer ces données de la littérature avec nos résultats de la partie 3.

102 Auclair (Isabelle), Restauration d’un tympanon du XVIIe siècle, recherche sur l’élasticité des mastics, INP, mémoire de fin d’études, Paris, 2001., pp. 162 103 Lorsque l'adhésif est chargé au-delà de sa CVPC. Cf glossaire

1. SÉLECTION DE LA CHARGE 1.1 PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES CHARGES Les charges sont connues comme additifs des peintures, elles permettent d’allonger la peinture et de l’opacifier à moindre coût. On appelle ces matériaux des charges inertes. Or, l’ajout de charges minérales peut avoir d’autres effets sur les propriétés du mastic, en fonction de leur concentration dans l’adhésif. Nous verrons que les charges augmentent la viscosité104 du mélange et réduisent le retrait lors du séchage. La présence de charges dans le film adhésif en diminue aussi la souplesse et le pouvoir collant. Les charges minérales, employées pour la réalisation des mastics, présentent des propriétés spécifiques qui peuvent influencer le comportement du mastic, dont notamment la dureté et la porosité. La dureté Mohs est une mesure de la résistance à l’abrasion ainsi que de la propre abrasivité du minéral. Plus le minéral est dur, mieux il résistera à l’abrasion, au brunissage, etc. Ainsi, ils seront potentiellement plus dommageables si la couche picturale et la couche de préparation sont d’une dureté inférieure à celle de la charge. À titre d’exemple, pour une même granulométrie, on constate que la craie est plus dure que le gypse, cela pourrait orienter l’intérêt du choix d’une charge similaire à celle de la couche de préparation.105 La porosité : La forme des particules exerce une influence dans l’organisation des grains du film de mastic. Par exemple, les particules de forme ronde requièrent une quantité moins importante de liant, car elles s’organisent de façon régulière et compacte. Cette organisation laisse en effet peu d’interstices pour le liant. Il serait intéressant de comprendre l’impact que peut avoir la forme des particules de charge sur le comportement mécanique du film de mastic. La concentration volumique pigmentaire (CVP) exprime la quantité de charges dans le mélange. Par exemple, pour une CVP comprise entre 50 et 60 % nous obtenons une peinture mate, entre 60 et 80 % nous obtenons un apprêt106.107 La concentration pigmentaire volumique critique (CPVC) est une valeur particulière de la concentration pigmentaire volumique pour laquelle le liant remplit très exactement le volume laissé disponible entre les particules de matières pulvérulentes supposées au contact et à partir de laquelle certaines propriétés physico-chimiques sont notablement modifiées. 108 104 La viscosité est relative à la vitesse d'écoulement du fluide. Plus l'adhésif est concentré et plus celui-ci est visqueux. Ici nous considérons que la charge influence la viscosité pour une proportion de colle/solvant gardée. cf. définition de la viscosité dans la Partie II - Sélection des adhésifs. 105 Asselborn E., Chiappero P-J., Galvier J., Minéraux, éditions Artémis, France, 2006., pp.39 106 "Préparation de la surface à peindre" http://www.cnrtl.fr/lexicographie/ 107 Laout Jean-Claude., Formulation des peintures, Physico-chimie et matières pulvérulentes, éditions Techniques de l’ingénieur, 2005.pp.2 108 Ibid.pp.3

CPC < CPVC : La quantité de liant est suffisante pour enrober la totalité des particules pulvérulentes et remplir les « vides » qui existent entre elles, la quantité de liant est alors excédentaire. CPV = CPVC : La quantité de liant est juste suffisante pour remplir le volume disponible entre les particules de matières pulvérulentes supposées au contact ; CPV > CPVC : La quantité de liant est insuffisante pour remplir la totalité des vides existant entre les particules de matières pulvérulentes. Dès lors, on obtient un feuil hétérogène contenant des agglomérats qui favorisent sa porosité. Les charges sont composées de particules de tailles et de formes diverses. Ainsi la mesure granulométrique des charges est relative. On parle donc de distribution de tailles et de distribution de formes. Toutefois cette moyenne de tailles des particules de charge, lorsqu’elle est communiquée sur la fiche technique, nous permet d’évaluer la concentration de matières pulvérulentes que nécessitera le mélange. Plus la charge a une granulométrie faible, plus le mélange nécessitera une quantité de matières pulvérulentes élevée. 109 Dans l’article consacré à l’étude physico-chimique des peintures, le Docteur Laout explique que plus la taille des particules de charge est fine, plus la CPVC diminue.110

Figure 21. Échelle de CVP, graduée de 0 à 100 %. 0 % correspondant à l’absence totale de charge, 100 % à l’absence totale de liant.

Cette échelle illustre l’augmentation de la proportion de charge dans un mélange, de 0 % à 100 %. Plus l’adhésif sera chargé plus celui-ci connaitra111 — un affaiblissement de sa cohésion et de son adhésion. — Une diminution de sa résistance, de sa flexibilité et de son élasticité. — Une augmentation de sa dureté, de sa porosité et de sa perméabilité. — Une élévation de la rugosité superficielle, une atténuation du degré de brillance. Dans les recettes des restaurateurs, nous avons des concentrations peu précises : « À saturation », « 1 part d’adhésif/1 part de charge », ou bien « à consistance désirée, sur la palette ». Nous tenterons de déterminer à quoi correspondent ces concentrations en fonction de la granulométrie des charges et de l’adhésif en présence. Ainsi nous évaluerons

109 Loc.cit 110 Ibid, pp.4 111 Barani (Olivia), Approche des peintures acryliques en dispersion et de la problématique de leur fixage sur support toile, ENSAV La Cambre, Option conservation et restauration d'œuvres d'arts, Mémoire de fin d'études, Bruxelles, 2014.

de façon empirique la meilleure concentration de charge à employer dans la formulation d’un mastic. La comparaison des charges employées dans la fabrication des mastics est peu étudiée. Nous avons trouvé dans la littérature, une seule source qui tentait d’introduire une comparaison générale des mastics à base de carbonate de calcium aux mastics de sulfate de calcium. Il s’agit de l’auteur Laura Fuster Lopez112, dont les observations sont mises en regard avec nos propres observations pratiques. La restauration étant aussi, en partie, un domaine dont les connaissances s’acquièrent de manière empirique.113 Point de vue de l’auteure Laura Fuster Lopez. 114

Nos observations suite à l’expérimentation pratique d’atelier.

— Le mastic à base de craie forme un mastic Ces informations sont à nuancer en fonction plus opaque et plus lisse que le mastic à base de la granulométrie et du degré de pureté de de gypse. la charge. Nous avons pu observer qu’au contraire le mastic à base de gypse formait en général des mastics plus lisses que la craie. Le mot « opaque » peut signifier une moindre brillance ou peut-être aussi une plus grande couvrance. Nous avons observé que les mastics à base de craie sont en effet plus opaques, car ils sont moins lisses que les mastics à base de gypse. En ce qui concerne la couvrance, elle était plus importante pour les gypses, car leur granulométrie était supérieure à celles des craies. — Le mastic à base de craie nécessite une Cela dépend surtout de la granulométrie. Il plus grande quantité de charges que le existe différentes granulométries pour la mastic à base de gypse. craie et pour le gypse. Plus la taille des grains est petite et plus il faudra un grand volume de charge. Dans nos essais, nous avons pu constater effectivement que pour un même volume, le gypse est plus couvrant.

112 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., El estuco en la restauracion de pintura sobre lienzo, Critrios, materiales y procesos, édité par Universidad politécnica de Valencia, Valencia, 2008., pp.41. 113 Notre comparaison expérimentale des charges est détaillée dans l'annexe. 114 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., op.cit., pp.41.

— Le carbonate de calcium possède des particules de tailles et de formes plus régulières que le gypse, ce qui lui permet de mieux remplir l’espace interstitiel entre les particules de charge et de réduire la quantité d’adhésif.

Les carbonates de calcium ont en effet une forme dite « orthorhombique nodulaire »115, tandis que les sulfates de calcium ont une forme plus allongée dite « orthorhombique dipyramidale ». Nous n’avons pas pu déterminer l’importance de la forme des particules dans le cadre de ce mémoire, car il s’agit d’un domaine vaste et complexe, qu’il serait néanmoins intéressant de développer dans une autre recherche. La concentration de charge, mais aussi la taille et la forme des particules pourraient jouer un rôle dans la porosité du mastic. — Les carbonates et les sulfates de calcium Les charges ne sont pas solubles dans l’eau. sont peu solubles dans l’eau.116 Toutefois, nous avons observé de manière empirique que les charges se dispersent plus ou moins bien dans l’eau, en fonction de leur nature et de leur degré de pureté. Dans les tests que nous effectuerons dans le cadre de ce mémoire, nous choisirons une charge identique pour tous les mastics. Ainsi nous pourrons limiter les paramètres d’évaluation de la souplesse des mastics, principalement au comportement des adhésifs.

COMPARAISON PRATIQUE Pour comparer les différences d’application et de texture des charges, nous avons commandé au même fournisseur117 trois types de craies, trois types de gypse, un kaolin, un sulfate de baryum et une poudre de quartz. À la suite de cette comparaison, nous choisirons la charge qui composera les mastics de la partie expérimentale. Nous avons réalisé les mastics suivants: 1) Mastic Colle de peaux 8 % dans eau nipaginée. 2) Mastic Aquazol 200® à 25 % dans eau déminéralisée 3) Mastic [Pvac Pattex Classic D2® (1 part) + Tylose MH300® (4 parts)] 4) Mastic [Paraloïd B 72® à 20 % dans Acétate d’éthyle + xylène (1:1)]

115 http://www.mindat.org/min-307.html (Aragonite) et http://www.mindat.org/min-859.html (Calcite). Le carbonate de calcium étant constitué de ces deux formes cristallines. 116 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., op.cit., pp.55 117 Kremer

Avec les 9 charges suivantes: Nom commercial Kremer

Composition chimique

Prise d’huile118

Carbonate de calcium léger

CaCO3 99.60 % SiO2 0.02 % Fe2O3 0.005 % Al2O3 0.005 % MgCO3 0.33 % Cu < 2 ppm Cd < 0.7 ppm CaCO3 98 % MgCO2 0.5 % Fe2O3 0.2 % HCl, insoluble 1.2 % Natural ground calcium carbonate (CaCO3) Un mélange très fin de sulfate de calcium et de carbonate de calcium Un mélange naturel de sulfate de calcium et de carbonate de calcium CaCO3 Calcium carbonate 48.37 % CaO Calcium oxide 16.98 % SO3 Sulphate 23.45 % SiO2 Silicium dioxyde 0.86 % Al2 O3 Aluminium oxyde 0.34 % Fe2 O3 Iron-IIIoxide 0.12 % MgO Magnesium oxide 1.07 % Bentonit 0.90 % H2 O Water 7.91 % Gypse naturel moulu Hydrated calcium sulfate CaSO4·2H2O Aluminium silicate hydraté Al4 (Si4O10|[OH] 8)

28 g/100g ± 1,3 µm

±9

17 g/100g ± 2,4 µm

±9

8,5-9,5

46 g/100g ±0,40,8 µm

5,5 ± 0,5

Sulfate de baruym

BaS04

13g/100g

±1,7 µm

±9

Poudre de quartz tamisée

SiO2 min. 98.0 %

21g/100g

0,040,15 mm

Carbonate calcique naturel, craie de Champagne Chalk from Belgium, poudre. Craie de Bologne légère (Italie) Craie de Bologne

Lenzine, terra alba, Selenite, Natural Gypsum Kaolin/China Clay

118

Taille des particules

50-60 µm

30-40 µm

16g/100g

2,64 g/cm3

6,8-7,4

L’absorption d’huile d’un minéral dépend du minéral lui-même et de sa finesse, c’est une valeur constante. Plus le minéral est dense, plus il absorbera d’huile. L’absorption d’huile est un rapport de quantité de résine que le minéral est capable d’absorber. L’absorption d’huile affecte la viscosité du mélange lors de son application et ensuite, la brillance, l’adhérence, la durabilité et la résistance à la corrosion du mastic. dans: Laout Jean-Claude., « Formulation des peintures, Physico-chimie et matières pulvérulentes », éditions Techniques de l’ingénieur, 2005., pp.2

TESTS PRELIMINAIRES Pour un même volume de colle, nous avons testé quatre concentrations de charges différentes avec les 9 charges précitées119. Les 4 concentrations de charge sont inspirées des réponses au questionnaire. 120 Le détail de la méthode et des observations en cours d'application sont reprises dans l'Annexe 1. Les mastics à la colle de peaux étant plus liquides, ont été appliqués au pinceau. Les 3 autres mastics ont été appliqués à la carte. Planche 1: - 'A saturation'121 Dans le cadre de ce mémoire nous considérons qu’à saturation correspond au moment où le volume de charge remplit complètement le volume de colle. Le but de ce test est d'évaluer à combien de grammes de charge correspondait le volume « À saturation ». Ainsi nous pourrons observer si la concentration « À saturation » est possible pour toutes les charges, indistinctement. - 'A consistance désirée', Dans le cadre de ce mémoire, à consistance voulue correspond à un mélange dont la consistance semblait acceptable. Cette deuxième concentration contenait toujours une plus grande quantité de charges que la concentration « à saturation ». Planche 2: - 1 part d'adhésif / 1 part de charge, avec broyage. Cet essai nous permettra de mesurer si cette recette se rapproche du volume 'A saturation'. Aussi nous observerons l'importance du broyage. - 1 part d'adhésif/ 2 parts de charge, avec broyage. Voir si la quantité de charge n'est pas trop importante en fonction du type de charge et si on observe une différence en fonction des adhésifs. Ces tests préliminaires nous permettrons de nous familiariser avec les différences d'ouvrabilité des mastics. Ils nous permettront d'étudier quelle est la meilleure concentration de charge, en fonction du type de charge et pour chaque adhésif testé. A l'issue de cette étude, nous sélectionnerons une charge unique, pour les tests de la Partie 3 de ce mémoire.

119 Les tests à la poudre de quartz n'ont pas été reportés en image dans le tableau suivant car leur dureté nous a semblé inappropriée au masticage des lacunes sur panneau peint. Nous avons donc réalisé 144 échantillons pour les tests préliminaire de la Partie 2. 120 Cf Annexe 2 121 La proportion 'à saturation' est employée par les restaurateurs, cependant tout le monde ne l’interprète pas de la même façon. Certains considèrent qu’à saturation correspond au moment où la charge remplit complètement le volume de colle, d’autres trouvent qu’il est préférable d’arriver légèrement en deçà du niveau de la colle. D’autres considèrent que pour 100 ml de colle on ajoute 100 gr de charge pour arriver à saturation.

Figure 22. Essais de concentration 'à saturation' et 'à consistance voulue'. Planche 1: Pour chaque image, le mastic de gauche est à concentration 'saturation' et celui de droite 'à consistance voulue'

Figure 23. Concentrations 1part/1part et 1part/2 parts. Planche n°2: Les mastics de gauches sont 1 part d'adhésif pour 1 part de charge, les mastics de droite sont 1 part d'adhésif pour 2 parts de charge. Une erreur lors de la prise photo fait que l’image du mastic Craie de bologne 30 µm dans colle de peau est inexploitable.

R ÉSULTATS ET INTERPRÉTATION122 Tableau 4. Résultats des proportions de charge selon les concentrations

Kaolin Craie de champagne Craie légère Craie de Belgique Gypse Les craies de Bologne Sulfate de baryum

À saturation

Consistance voulue

40 gr / 100 ml 61 gr / 100 ml 53 gr / 100 ml 127 gr / 100 ml 137 gr / 100 ml 179 gr / 100 ml 187 gr / 100 ml

49,5 gr / 100 ml 66 gr / 100 ml 132 gr / 100 ml 144 gr / 100 ml 145,5 gr / 100 ml 200 gr / 100 ml 210 gr / 100 ml

1 part/ 1 part

2 parts / 1 part

33 gr / 100 ml 94,4 gr / 100 ml 88,2 gr / 100 ml 84,9 gr / 100 ml 85,6 gr / 100 ml 105,3 gr / 100 ml 117 gr / 100 ml

66 gr / 100 ml 188,8 gr / 100 ml 176,4 gr / 100 ml 169,8 gr / 100 ml 171,2 gr / 100 ml 210,6 gr / 100 ml 234 gr / 100 ml

M ISE EN ŒUVRE DU MASTIC A LA COLLE DE PEAUX (8% ) : Ces essais ont révélé que seulement trois charges présentaient une bonne ouvrabilité « à saturation »: La craie de Bologne, le gypse et le sulfate de baryum. La craie de Bologne est un mélange naturel de sulfate de calcium et de carbonate de calcium. Nous avons testé deux granulométries différentes : 1 : (30-40 µm) et 2 : (5060 µm). Pour 179 gr de charge, on est au-delà de la saturation pour la charge 1 et juste à saturation pour la charge 2. Le résultat à l’application est identique. C’est une charge qui permet un mélange très onctueux et agréable à appliquer. Elle semble plus « grasse »123 que les craies. Le résultat est homogène et lisse, moins pulvérulent que les craies. C’est donc une très bonne charge pour les mastics. Toutefois, les charges à base de sulfate de calcium semblent s'immiscer plus facilement dans les anfractuosités de la couche picturale. En résulte un blanchiment autour des lacunes. Cette charge est donc plus difficile à nettoyer que les craies. Ensuite le gypse, forme à saturation, pour 137 gr de charge, un mastic agréable à appliquer, pas trop liquide. Plus l’eau s’évapore du mélange, plus il est agréable à appliquer. Le rendu est homogène et lisse. Enfin le sulfate de Baryum, à saturation à 187 gr de charge, a le plus grand pouvoir couvrant. Il forme tout de suite une pâte qui peut s’appliquer en couche 122 Le détail des tests préliminaires sont dans l'annexe 1. 123 Selon notre ressenti manuel, une charge 'grasse' définit une charge qui forme une pâte onctueuse lorsqu'elle est mouillée et dont les particules sèches ne donnent pas une impression d'assèchement de la peau.

relativement épaisse. Par contre son séchage est excessivement rapide et des bulles d’air apparaissent au cours du séchage. La craie de Belgique (granulométrie inconnue) nécessite 144 gr de charge, pour une bonne ouvrabilité, ce qui est au delà de la concentration à saturation. Sa granulométrie doit se situer autour de 2 µm (entre la craie légère et la craie de champagne). Son séchage est beaucoup plus long et sa couleur beaucoup moins blanche. C’est la craie la plus « grasse ». La craie légère, est à saturation pour 53 gr de charge. C’est la craie la moins « grasse »124. Pour une bonne ouvrabilité, il faut 132 gr de charge. À saturation, le kaolin est à 40 gr de charge, ce qui n'est pas suffisant. Il se mélange mal et nécessite d’être broyé ou mixé. Malgré que dans le cas de cette expérience, le mastic kaolin ne fut pas broyé, le rendu final est le plus fin et homogène parmi toutes les charges testées. La craie de Champagne (2,4 µm) nécessite 66 gr de charge. Ce résultat est très similaire de la concentration utilisée lors d'une étude que nous évoquerons ultérieurement.125 Pour cela, nous choisirons la craie de Champagne pour la réalisation de nos échantillons. Pour la plupart des charges, il faut dépasser largement le seuil « à saturation » pour obtenir un mastic couvrant et avec une bonne texture.

M ISE EN ŒUVRE DU MASTIC A LA PVAC /TYLOSE 5 % (1PART /4 PART ) : Pour l’adhésif PVAc il était impossible de faire à saturation, car la viscosité était trop élevée et la couleur blanche opaque ne permet pas de voir la craie. C’est pourquoi la recette du mastic PVAc est toujours « à consistance voulue ». Deux recettes ont été testées : - 1 part d’adhésif pour 1 part de charge. (1/1) - 1 part d’adhésif pour 2 parts de charge. (1/2) Dans la planche n° 1, les charges ont été mélangées à la spatule. Dans la planche n°2, les charges ont été broyées à la molette. Selon nos observations, il est préférable en général de mettre deux parts de charge pour une part de colle. Le mastic à base de sulfate de baryum ne nécessite qu’une part de charge pour une part de colle. Le mouillage, le pouvoir couvrant et l’adhérence sont excellents dans la plupart des cas. Au séchage, on constate que les charges forment des agrégats. Il est donc important de bien broyer ce mastic à la molette avant son application afin d’obtenir un mastic homogène. Les craies forment plus d’agrégats que les gypses.

M ISE EN ŒUVRE DU MASTIC A L’AQUAZOL 200 (25 % DANS EAU) : Ce mastic présente en règle générale une consistance gel. Ce qui signifie que même lorsque celui-ci est très peu chargé, il peut s’appliquer en couche épaisse et forme un mastic transparent. Son application est donc très aisée, il sèche rapidement et peut être appliqué en plusieurs couches. Au séchage on observe aussi que quelque soit la charge incorporée, elle se regroupe sous forme d’agrégats. La préparation du mastic nécessite donc un broyage à la molette.

124 Observation empirique lors de nos essais 125 Cf page 75

Pour la craie de champagne, il faut compter deux parts de charge pour une part de colle pour obtenir une bonne consistance. L’Aquazol forme des mastics extrêmement homogènes, lisses et faciles à appliquer lorsqu’il est chargé avec 2 parts de sulfate de calcium. Avec le kaolin, les deux essais sont transparents. Il faut donc plus de deux parts de charge. Le mastic à base d’une part de sulfate de baryum n’est pas assez chargé, avec deux parts, il devient très épais et se décolle du substrat au séchage.

M ISE EN ŒUVRE DU MASTIC AU PARALOÏD B72 (20 % DANS M ETHOXYPROPANOL + ACETATE D ’ETHYLE (50:50)

Chacune des charges a été testée pour 1 part puis pour de parts de charge. Une part de charge forme en général des mastics visqueux et collants sur la spatule. Il est plus facile de les appliquer à l’aide d’une carte souple. On constate après séchage que les mastics adhèrent mieux lorsqu’ils sont appliqués en une seule couche. Au séchage, tous les mastics composés de craies se sont décollés et craquelés. Les mastics à base de sulfate de calcium à 2 parts sont les meilleurs mastics. Ils ont une bonne épaisseur et une bonne adhérence et ne présentent pas de craquelures. Le mastic à base de kaolin a tendance à se décoller du substrat et présente un aspect peu homogène. Récapitulatif des meilleures concentrations de charge La concentration de charge influence le mouillage. Plus il y a de charges et meilleur est le mouillage, même sur une surface grasse telle que la peinture à l'huile sur laquelle nous avons réalisé ces essais.126 Pour toutes les charges, on observe que le broyage ou le mixage permet d’obtenir un mélange beaucoup plus homogène. La planche 2 présente des proportions de charges broyées à la molette. On observe que pour une même concentration, le broyage permet de réduire les agrégats et de mettre une moins grande quantité de charge. Ces résultats sont donc ceux obtenus avec broyage du mastic à la molette avec 100 ml de colle de peaux à 8% : Tableau 5 Concentration des charges pour différents adhésifs Colle de peaux PVAc-Tylose Kaolin 50 gr / 100 ml 66 gr / 100 ml Craie de 66 gr / 100 ml 94,4 gr / 100 ml champagne Craie légère 88 gr / 100 ml 176,4 gr / 100 ml Craie de Belgique 144 gr / 100 ml 169,8 gr / 100 ml Gypse 137 gr / 100 ml 171,2 gr / 100 ml Les craies de 179 gr / 100 ml 210,6 gr / 100 ml Bologne Sulfate de 187 gr / 100 ml 117 gr / 100 ml baryum

Aquazol 200 >66 gr / 100 ml 188,8 gr / 100 ml

Paraloïd B72 33 gr / 100 ml <94,4 gr / 100 ml

176,4 gr / 100 ml 169,8 gr / 100 ml 171,2 gr / 100 ml 210,6 gr / 100 ml

<88,2 gr / 100 ml <84,9 gr / 100 ml 171,2 gr / 100 ml 210,6 gr / 100 ml

234 gr / 100 ml

117 gr / 100 ml

126 Le choix de ce substrat permettait de définir la meilleure cohésion des mastics car l'accroche des mastics maigres, sur ce substrat gras, empêche une adhésion parfaite. Les mastics ont en général bien adhéré malgré tout.

2. SÉLECTION DES ADHÉSIFS PROPRIÉTÉS GÉNERALES DES ADHÉSIFS Nous avons conscience que les propriétés des adhésifs changent lorsque celui-ci est chargé au-delà de sa concentration volumique pigmentaire critique. Or nous n’avons pas trouvé dans la littérature d’études scientifiques sur les propriétés des adhésifs, une fois ceux-ci chargés pour l’emploi en matériau de masticage. Nous allons donc nous baser sur les propriétés des adhésifs employés seuls pour les étendre à celles des mastics. Les critères de sélection sont ordonnés selon le changement de phase de l’adhésif de l’état liquide vers l’état solide.

M OUILLAGE Le mouillage caractérise l’aptitude de l’agglutinant à s’étaler sur la surface à coller. Il est lié à la tension superficielle et à l’énergie de surface. La tension superficielle du liquide est sa capacité à s’étaler (tension superficielle basse) ou à se rassembler sous forme de goutte (tension superficielle élevée). 127 Pour un bon mouillage, il faut donc une tension superficielle basse. Pour un bon collage, il faut un nombre important d’interactions entre l’adhésif et le substrat.128 On peut déposer une goutte de l’adhésif sur la surface du matériau à mastiquer et en mesurer l’angle de contact, afin de déterminer le degré de mouillabilité de l’adhésif sur cette surface. En effet, un même liquide ne se comportera pas d’une manière identique d’une surface à l’autre.

V ISCOSITÉ La viscosité d’un liquide exprime sa résistance à l’écoulement. Cela a une influence sur la capacité à pénétrer au sein du substrat et donc de permettre une bonne accroche mécanique. La viscosité de l’adhésif doit être adaptée à la porosité du substrat. La viscosité a une influence sur le mouillage des surfaces non lisses.129 Selon Laura Fuster Lopez, un adhésif de basse viscosité sera plus fluide et aura donc un meilleur pouvoir pénétrant. Cependant, plus la viscosité sera grande et plus l’adhésif aura une bonne résistance mécanique.130 En maîtrisant cette propriété physique de l’adhésif, le restaurateur peut déterminer la fluidité ou la texture du mastic. La viscosité dépend de : — La température ambiante : La viscosité diminue lorsque la température augmente. — La quantité et la nature du solvant — La masse moléculaire du polymère : Plus la taille de la chaîne macromoléculaire augmente, plus sa résistance et sa capacité d’étirement augmentent, mais plus sa capacité à se solubiliser diminue. En conséquence, plus la masse moléculaire est élevée, plus les solutions sont visqueuses. À l’inverse, un polymère de faible masse moléculaire est plus soluble, moins visqueux, mais peu résistant aux déformations mécaniques. Ainsi le restaurateur peut augmenter la viscosité de l’adhésif en ajoutant un polymère ayant une masse moléculaire plus élevée, les deux polymères devant être miscibles. On peut ainsi 127 Masschelen-Kleiner L., Les solvants, 1994, Bruxelles, p.16 128 Ibid, p.121-122 129 Horie, C.V., Materials for Conservation. Organic Consolidants, Adhesives and Coatings, 1987, pp. 72 130 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., El estuco en la restauracion de pintura sobre lienzo, Critrios, materiales y procesos, édité par Universidad politécnica de Valencia, Valencia, 2008., pp.96

déterminer le temps de travail, diminuer la pénétration du liquide dans le substrat, et augmenter la résistance à l’étirement du mastic.

TEMPÉRATURE DE TRANSITION VITREUSE (TG = GLASS TRANSITION ) Les polymères utilisés dans la formulation des mastics sont composés de macromolécules amorphes. Ils se dilatent comme tous les matériaux sous l’action d’une élévation de température. La température de transition vitreuse (Tg) correspond au passage de l’état vitreux du polymère à l’état viscoélastique.131 À basse température, le polymère offre l’aspect d’une substance dure et rigide, voire cassante. La température de transition vitreuse (Tg) indique donc le début de ramollissement du polymère, car c’est la température à partir de laquelle les chaînes macromoléculaires deviennent mobiles. Après solidification du mastic, si la température de transition vitreuse de l’adhésif est inférieure à la température environnante, la matière prend la consistance d’un liquide caoutchouteux. Le mastic se ramollit, l’adhésion au support diminue et les propriétés initiales du bouchage seront dégradées. Dans la formulation de nos mastics, il est donc intéressant de trouver un adhésif dont la tg est légèrement supérieure à la température ambiante. Toutefois nous ne pouvons pas nous baser uniquement sur la Tg de l’adhésif pur. En effet, la Tg de l’adhésif mis en solution dans un solvant est diminuée par la rétention du solvant. 132 Il faut donc prendre en compte que la Tg de nos adhésifs en solution dans un solvant sera fortement abaissée. La Tg peut également être diminuée par la fatigue du matériau, soumis à une pression constante et de longue durée.133 En règle générale, plus la Tg est élevée, plus le polymère sera rigide et cassant à température ambiante, ne permettant pas d’amortir les variations dimensionnelles de l’objet, ce qui est tout le contraire de ce que nous cherchons. Au contraire, si la Tg est basse, le polymère risque de fluer et ne plus assurer son rôle adhésif de manière optimale. Il est donc préférable de choisir un adhésif dont la Tg sera supérieure à la température ambiante, hors du cycle de variations de température ambiante. La Tg doit dans le domaine de la restauration, être inférieure à 65 °C, car sinon elles sont trop cassantes à température ambiante. 134 La Tg de notre adhésif devra donc se situer idéalement entre 40 et 65 °C.

RÉSISTANCE MÉCANIQUE La résistance mécanique de l’adhésif et donc du mastic, doit être d’une force inférieure à celle de la peinture originale. En effet, si nous sommes en présence d’une couche picturale « fragile », il faut que sous contrainte, la rupture se fasse au niveau du mastic et non au sein de la couche picturale originale. La résistance et la force adhésive du mastic doivent donc être modulées en fonction du substrat. Le bois est un matériau généralement dur, la couche picturale, elle, ne l’est pas toujours.

131 Laout Jean-Claude., Formulation des peintures, Physico-chimie et matières pulvérulentes, éditions Techniques de l’ingénieur, 2005., pp.3 132 Genin (Sophie), Étude comparative des Paraloid™ B-72 et B-44, purs ou en mélanges, adaptés au collage de la porcelaine et du verre, ENSAV La Cambre, Mémoire de fin d'études, Bruxelles 2015., pp. 31 133 Podany, J., Garland, K.M., Freeman, W.R. et Rogers, J., « Paraloid™ B-72 as a Structural Adhesive and as a Barrier within Structural Adhesive Bonds : Evaluations of Strength and Reversibility », 2001, p. 30. 134 Horie, C.V., Materials for Conservation. Organic Consolidants, Adhesives and Coatings, 2010, seconde édition, p.105.

STABILITÉ PHYSICO -CHIMIQUE La stabilité physico-chimique d’un adhésif est relative à son comportement au vieillissement. En effet, grâce à de nombreuses études et recherches menées par les scientifiques, dont tout récemment la publication du compendium des adhésifs de l’ICC, nous avons à notre disposition des résultats du comportement de certains adhésifs à long terme. Tant à propos du changement de pH, du dégagement de vapeurs acides, de la perte de souplesse ou de la perte d’adhésion. Cependant ces résultats ne sont que des indications. Là encore, nous ne savons pas si l’adhésif en mélange dans une charge aura le même vieillissement que s’il est employé seul. A priori, la charge inerte pourrait fonctionner comme une barrière de protection de la résine, du moins une protection contre la lumière (UV, IR et rayons visibles). Toutefois, même à l’abri de la lumière, des changements s’opèrent au sein des matériaux. Là encore, nous nous baserons donc sur les résultats de tests de vieillissement des adhésifs employés seuls.

RÉVERSIBILITÉ La réversibilité de l’adhésif déterminera la facilité à enlever le mastic, même après vieillissement. La solubilisation des adhésifs après vieillissement est parfois difficile, car elle peut nécessiter l’utilisation de solvants qui risquent d’être dommageables pour la peinture originale. Il est parfois préférable de ramollir le mastic et de le retirer progressivement par action mécanique.

TOXICITÉ Les solvants entrant dans la composition des adhésifs peuvent présenter une certaine toxicité pour le restaurateur. 135 Le contact prolongé avec certains solvants peut se manifester par des troubles neurologiques, cutanés, digestifs, hépatiques, rénaux, ainsi que porter atteinte à la reproduction et aux glandes endocrines.136 Certains solvants peuvent également avoir un effet mutagène et cancérigène.137 Il est donc important de se protéger au mieux en choisissant les solvants les moins nocifs pour l’homme, ainsi que pour l’environnement.

D ISPONIBILIT É ET PRIX Il est important de considérer la disponibilité et le prix des produits que nous allons tester. En effet, il est à la fois intéressant de découvrir de nouveaux produits, mais aussi d’exploiter au mieux les ressources que nous avons à disposition. Nous trouvons important de pouvoir appliquer les adhésifs et les charges étudiés au-delà du mémoire, dans la pratique quotidienne d’atelier. Pour cela, les adhésifs devront être disponibles chez les fournisseurs européens et présenter un coût raisonnable.

135 Palmade-Le Dantec, N. et Picot, A., « La prévention du risque : le remplacement des solvants les plus toxiques par des solvants moins toxiques », Acte du colloque "Conservation-Restauration et sécurité des personnes" 3-5 février 2010, INP, pp. 1. 136 Données de base sur la toxicité des principaux solvants industriels, Service de Pathologie Professionnelle, Hôpital Cochin, 2002. http://www.uvmt.org/Multimedia/solvants.pdf 137 Genin (Sophie), op.cit, pp.33

PRÉSENTATION DES ADHÉSIFS SÉLECTIONNÉS COLLE ANIMALE PROTÉINIQUE Colle de peau Molécule Soluble dans Tg

Force adhésive Viscosité Toxicité

Protéinique Eau, Eau/Éthanol138 220 °C (sans présence d’eau)139 45 °C à 50 % HR, 22 °C à 80 % HR Modérée Moyenne à élevée Atoxique et biodégradable

La colle de peau est une colle protéinique que l’on trouve sous différentes appellations : Colle de peau, Colle Totin, Colle de peau de lapin, colle de peaux de lièvres, Colle d’os, Colle de nerfs, etc. On emploie de la colle de peau disponible dans le commerce, sous l’appellation de « colle de peau de lapin », il devrait par conséquent être réalisé uniquement à partir de la peau de lapin. Or des déchets collagéniques de divers mammifères s’y trouvent.140 La colle de peau de lapin véritable, composée de peaux de lapins est aujourd’hui pratiquement introuvable. De plus les informations sur la source, le prétraitement ou les additifs contenus dans la colle de peau de lapin ne sont pas toujours connues.141 Lors de la fabrication de la colle de peau, on part du matériau brut issu de déchets du tannage, des abattoirs, des fabricants de cuir, des cordonniers, etc. Avant la cuisson, les déchets sont lavés dans une solution alcaline pour éliminer la graisse et les salissures. On y ajoute du phénol, du formaldéhyde et de l’acide borique pour en réduire la putréfaction. Les résidus d’animaux lavés étaient cuits dans différents bains pour libérer le collagène qui produisait une colle gélifiée. La première cuisson donne un adhésif fort et de meilleure qualité, l’adhésif est alors clair et transparent. Les colles ou les gélatines de qualité moyenne sont obtenues lors d’une deuxième extraction et sont généralement jaunes à brun clair. Les colles de moindre qualité sont brunes et proviennent de l’extraction finale.142 La colle obtenue est purifiée pour éliminer les sels organiques et autres contaminants, puis concentrée et parfois blanchie avant séchage. Alice Cannon a publié une recherche concernant les additifs retrouvés dans la composition des colles animales lors de leur fabrication143, récapitulée dans le tableau suivant : 138 Horie C., Materials for Conservation. Organic Consolidants, Adhesives and Coatings, Londres, 1987. 3e édition, 1992., pp.234 139 Down, J., Compendium des adhésifs pour la conservation, Institut canadien de conservation, Ottawa, 2015., pp.41 140 Schellmann Nanke. C, Animal glues : a review of their key properties relevant to conservation, 2007, IIC Reviews in Conservation 8, pp. 55. 141 Loc.cit. 142 Down, J., op.cit., pp.42 143 Cannon Alice « The age of animal glue », in ICOM-CC 17th Triennial Conference Preprints, Melbourne, 15-19 September 2014, ed. J. Bridgland, art. 0601, pp.8

Additifs

Ingrédients

Agents gonflants (réduire le coût). Plastifiants (flexible ou élastique, résistant à la craquelure).

Sucre, amidon et farines

Durcissants (insoluble à l’eau)

Sels d’aluminium, vanadium, nickel, cobalt et chrome, huiles et graisses, incorporés à chaud : asphalte, terpènes, tannins, caséine. Chlorure de calcium, parfois avec des sulfates de sodium comme un antichlore. Les colles françaises et les colles de doreurs sont supposées être traitées ainsi.

Éclaircissant (blanchir la colle)

Liquide à température ambiante.

Masquer l’odeur Pigmenter, rendre opaque Accélérer la prise Améliorer la résistance à la détérioration Durcisseur

Glycérine, sucre, miel, chlorure d’ammonium, chlorure de calcium

Acides (nitriques ou acétiques), alcools, hydroxyde de calcium ou autres minéraux alcalins, hydrate de chloral, enzymes ou bactéries Huile de lavande, sassafras, Gaulthérie. Sulfate de baryum, craie, blanc de plomb, oxyde de zinc. Oxyde de zinc Borax, chlorure de calcium, formol, camphre, acide carbonique, hydrate de chloral, chlorure de magnésium, oxyde de zinc, chlorure de zinc. Sulfate de calcium (plâtre de Paris), sels de plomb, chlorure de zinc, oxyde de zinc.

Les colles animales préparées peuvent donc contenir des additifs qui en changent les propriétés. Par exemple si elle contient de l’huile de lin, des résines végétales, cela peut réduire sa solubilité. Il serait intéressant d’étudier l’histoire de la fabrication de ces colles, afin de nous aider à identifier les propriétés de ces adhésifs. Toutefois la colle de peau de lapin vendue sous forme de plaques pourrait avoir subi moins de traitements et contiendrait moins d’additifs. La colle de peau de lapin reste un adhésif incontournable, facile à employer, qui ne tâche pas et peu toxique.144 La toxicité dépend des additifs en présence. Elle peut être poncée une fois sèche, elle a une excellente résistance au fluage, aux solvants et aux chocs. Les colles animales ont un bon pouvoir collant, sont économiques et se conservent bien dans un endroit sec. L’inconvénient majeur est qu’elles peuvent devenir trop rigides et donc cassantes en vieillissant.145 Solubilité La colle de peau de lapin gonfle dans l’eau froide et passe en solution autour de 43,3 °C. Cette colle est très hygroscopique et peut absorber 6 à 8 fois sa masse. Insoluble dans les solvants organiques, mais peuvent être solubles dans l’éthanol.

144 Down, J., op.cit., pp.43 145 CANNON (Alice), « The age of animal glue », in ICOM-CC 17th Triennial Conference Preprints, Melbourne, 15-19 September 2014, ed. J. Bridgland, art. 0601, pp.8

Température de transition vitreuse (Tg) et température de ramollissement Selon le compendium de l’ICC146, les colles protéiniques ont en règle générale, la Tg suivante : 45 °C à 50 % HR, 22 °C à 80 % HR. Les colles de peaux chaudes sont les moins sensibles aux fluctuations de l’HR parmi toutes les colles animales.147 La colle de peau de lapin serait plus stable en raison de sa teneur en gras, et sa résistance à l’eau serait améliorée par l’ajout d’agents de tannage.148 Résistance à la traction La résistance à la traction de la colle de peau de lapin serait d’environ 39 MPa, celle de la colle de poisson liquide à froid serait de 22 MPa.149 La colle de peau de lapin présente donc une meilleure résistance à la traction. Des tests comparatifs sur la résistance mécanique de différents mastics ont montré que le mastic à base de colle de peau de lapin présentait une piètre résistance à la traction par rapport aux mastics synthétiques.150 Viscosité La viscosité d’une solution de colle dépend de la distribution des masses moléculaires (plus celles-ci sont élevées plus la viscosité sera élevée). La colle de peau a selon le compendium des adhésifs de l’ICC151, une viscosité moyenne à élevée. La colle de peau de lapin aurait une viscosité élevée. Toutefois ces informations dépendent de la concentration de la colle dans l’eau, ce qui n’est pas précisé dans le compendium des adhésifs précités. Réversibilité En théorie, les adhésifs à base de collagène restent solubles dans l’eau, en particulier dans l’eau et les solutions d’eau alcaline chaudes. La plupart des colles animales gonflent et se dissolvent de nouveau même après plusieurs siècles. Selon J. Down, plus la concentration en colle est faible, plus il sera difficile de solubiliser le feuil sec. 152 Nous n’avons pas retrouvé cette information ailleurs dans la littérature.

146 Down, J., op.cit., pp.41 147 Ibid., pp.49 148 Ibid., pp.49 149 Ibid., pp.41 150 De Luca D., Borgioli L., Sabatini L., Viti V., "Manufatti dipinti su supporto tessile, Reintegrazione delle lacuna, Poposta di materiali alternativi", in Kermes, n°88, 2012, pp.45. 151 Down, J., op.cit., pp.43 152 Ibid., pp. 49

POLY [2 — ÉTHYLE -OXOZOLINE ] [PEOX] (A QUAZOL ®) Aquazol® 200 ou 500 Molécule Soluble dans Tg Force adhésive Élasticité Viscosité Toxicité

Poly [2 — éthyle-oxozoline] [PEOX] Eau et solvants [éthanol, acétone, méthyle, éthylecétone, toluène...] 69-71 °C 153 Modérée Supérieure à la BEVA 371® 200 : 18-24 cTs, 500 : 60-80 cTs 154 Atoxique et biodégradable 155

Polymère développé pour l’industrie chimique aux propriétés permettant diverses applications. Il a acquis le label vert grâce à sa biodégradabilité et sa nature non ionique, stable et non toxique. Cet adhésif est compatible avec de nombreux polymères et soluble dans de nombreux solvants, dont l’eau, l’acétone et l’éthanol. Il est utilisé comme adhésif ou comme liant dans les divers domaines de la conservation. En effet, on le retrouve tant dans la restauration des céramiques et des verres, que dans le domaine de la restauration des arts graphiques, des peintures et des sculptures. Son avantage est qu’il peut-être employé comme liant de mastic pour les traitements qui nécessitent des solutions non aqueuses, tant que pour des solutions aqueuses. Il est compatible avec les substrats de bois, les préparations traditionnelles, la cire, etc. Cet adhésif est produit dans 4 formules différentes (Aquazol 5, 50, 200 et 500). Ces numéros multipliés par mille nous donnent le poids moléculaire moyen, qui est donc de 5000 à 500 000. Solubilité L’Aquazol est soluble dans l'eau et une large gamme de solvants (éthanol, acétone, méthyle, éthylecétone, toluène) Il peut être miscible avec d’autres polymères utilisés en conservation. À faible concentration, il aurait le pouvoir de plastifier un second polymère, prolonger sa durée de vie, sans mettre en péril leur force globale. 156 L’Aquazol® est notamment compatible à la fois avec la colle de peau ainsi que le Paraloïd B72. R. Wolbers a proposé de mélanger l’Aquazol 200 à la résine Paraloïd B72, dans une proportion d’environ 10 % du poids total du film de Paraloïd en solution dans l’acétone. Cela abaisse sa tg à 30 °C. L’Aquazol® est un matériau hygroscopique. Il met plus de temps que la gélatine et la colle d’esturgeon pour atteindre la phase d’équilibre et le volume d’humidité acquis en relation avec le taux d’humidité relative. C’est-à-dire qu’il possède un temps de réaction plus long 153 http://www.polychemistry.com/dl/PCI18_Aquazol.pdf 154 Ibid 155 Ibid 156 Ruiz P., « L'aquazol et ses applications », dans Conservation restauration des biens culturels, 2013, n° 31, pp. 38. 156 Wolbers R., Macginn M., Duerbek D., « Poly(2-Ethyl-2-Oxazoline) : a new consolidant», In Painted wood: history and conservation Proceedings of a symposium., Williamsburg, Virginia, 11-14 November 1994, Los Angeles, Getty Conservation Institute, 1998, pp. 522.

aux fluctuations de l’humidité relative de l’air. Nous pouvons émettre l’hypothèse que sa réaction lente peut dans certains cas, être un point positif. Toutefois l’Aquazol® absorbe plus d’eau que les autres adhésifs et à des taux d’humidité élevés [HR ~ 85 %] il subit une perte d’adhésivité. Les gessos à base d’Aquazol® sont poisseux et sensibles à l’humidité. Son module d’élasticité subit une chute importante, à un taux d’humidité de 75 % HR.157 Lors d’un test comparatif, l’Aquazol® 200 et l’Aquazol® 500 ont fait l’objet d’une retouche, en comparaison avec un Gesso craie-colle animale. L’Aquazol® 200 se comporte comme la craie-colle, tandis que le mastic à l’Aquazol® 500 absorbe plus lentement la couleur et le vernis. Température de transition vitreuse [Tg] et température de ramollissement L’Aquazol est thermoscellable. Il possède une température de transition vitreuse comprise entre 69 et 71 °C et une température de ramollissement Vicat de 70 °C. Lorsque le film adhésif est formé par une solution aqueuse, la tg baisse à 55 °C.158 Cela pourrait être expliqué par la présence de résidus d’eau dans la structure. Selon Julie Arslanoglu, la Tg pourrait dépendre du poids moléculaire, si c’est effectivement le cas, l’Aquazol 500® aurait une Tg supérieure à l’Aquazol 200®. Du fait que l’Aquazol® est un adhésif miscible et thermoscellable, il peut être employé en mélange avec d’autres polymères pour en modifier la tg. Sa tg est proche de celles de la BEVA 371® et de l’acétate de polyvinyle. Sa température de fusion est de 110 à 120 °C, il a une haute stabilité thermique. Propriétés physiques : Résistance à la traction [R.Wolbers] [ASTM D1776]159 Richard Wolbers aborda le sujet des propriétés mécaniques des adhésifs à travers deux facteurs : le solvant et l’effet des plastifiants. Il constate que le Paraloïd B72® a des propriétés mécaniques qui sont affectées par la rétention du solvant initial ou des résidus de celui-ci, qui à terme, rendent l’adhésif moins plastique, voire cassant. Il étudie l’Aquazol 200® comme plastifiant pour pallier ce problème. Films d’Aquazol 500® à 20 % dans acétone, largeur de 2,5 cm et épaisseur de 0,450 mm, à différents niveaux d’humidité relative en combinaison avec une série de pressions et de tensions. Le polymère s’est montré extrêmement plastique même à de faibles taux d’humidité relative. Il a un bon allongement à la rupture, jusqu’à 380 % pour 8 % HR, par rapport à un allongement à la rupture de 3 % pour la gélatine dans les mêmes conditions. En conclusion les films d’Aquazol® sont flexibles, voire caoutchouteux, il n’y a pas de craquelures ou de fentes à la différence de la gélatine, très fragile. 157 Lobet, Émilie, Aquazol, évaluation en vue du fixage d’une couche picturale, mémoire de diplôme, Bruxelles, Ecole nationale supérieure des Arts Visuels de La Cambre, 2012, pp. 33. 158 Wolbers R., Macginn M., Duerbek D., « Poly(2-Ethyl-2-Oxazoline) : a new consolidant», In Painted wood: history and conservation Proceedings of a symposium., Williamsburg, Virginia, 11-14 November 1994, Los Angeles, Getty Conservation Institute, 1998, pp.522 159 CESMAR7 (éd) pp.111-118.

Utilisé comme plastifiant du Paraloïd B72®, il n’en modifie pas la force de traction ni celle du point de rupture à l’allongement. Ce mélange a permis de préserver les qualités du Paraloïd B72® tout en le rendant plus plastique et moins brillant. Dans une étude comparative, l’Aquazol® a montré une résistance optimale à la traction et une très bonne adhésion, même après l’apparition des fissures. La formulation Aquazol® à 10 % dans l’eau a montré la meilleure résistance.160 Test d’adhésion [J.Arslanoglu] [ASTM D 335 997] Méthode du ruban adhésif sur une toile de lin avec une couche de préparation huileuse et sur une toile de coton avec une couche de préparation acrylique, dans des conditions standards [21 °C, 55%HR]. Le test est répété en exposant les échantillons à différents taux d’humidité relative [33 %, 75 %, 84 %, 94 %]. Le résultat de cette étude montre que l’Aquazol® est moins cassant que la colle animale, ils ont une force d’adhérence similaire. Toutefois lorsque le taux d’humidité relative atteint 75 % HR, l’adhésion de l’Aquazol® diminue. En comparaison avec d’autres adhésifs, J. Arslanoglu observe que l’Aquazol® est comparativement moins adhésif que la PVA, mais qu’il a une meilleure pénétration. L’adhésif n’a pas une adhésion suffisante pour les collages structuraux, il ne résistera pas à une contrainte de cisaillement due au poids, ou dans le cas d’une force appliquée dans une certaine mesure. Dans le cas d’un mastic, nous recherchons une force d’adhésion moyenne puisque c'est le mastic qui doit céder en cas de contrainte. Il doit être moins dur que la couche picturale, mais présenter une adhérence similaire. Séchage et variation dimensionnelle Après séchage du film et évaporation du solvant, les changements sont infimes en comparaison à la gélatine et à la colle d’esturgeon qui subissent un retrait et se déforment.161 On observe un meilleur mouillage lorsque l’adhésif est solubilisé avec de l’alcool. Il forme un film très régulier. Le mastic à l’Aquazol® 200 a montré un retrait au séchage de 0,23 %, ce qui est assez faible, tandis que le mastic craie-colle de peau a montré un retrait de 1 %.162 Test de flexibilité Julie Arslanoglu évalue la flexibilité des films adhésifs en pliant manuellement et successivement sur des mandrins de diamètre décroissant jusqu’à l’apparition de craquelures. Outre la flexibilité, cet examen permet de connaitre l’élasticité, l’adhérence et les propriétés de craquèlement d’un matériau sec et plat. Ses résultats montrent que le film de colle de peau est cassant et n’a pu être plié. Les films d’Aquazol® sont eux flexibles, voire caoutchouteux, et aucune craquelure ne se forme. L’Aquazol® en solution aqueuse est

160 De Luca D., Borgioli L., Sabatini L., Viti V., "Manufatti dipinti su supporto tessile, Reintegrazione delle lacuna, Poposta di materiali alternativi", dans Kermes, n°88, 2012, pp.42-53. 161 Arslanoglu, J., "Evaluation of the Use of Aquazol as an Adhesive un Paintings Conservation", in WAAC Newsletter, vol 25, n°2, mai 2003,pp.14-15. 162 De Luca D., Borgioli L., Sabatini L., Viti V., "Manufatti dipinti su supporto tessile, Reintegrazione delle lacuna, Poposta di materiali alternativi", dans Kermes, n°88, 2012, pp.42-53.

moins flexible que dans des solvants organiques. Dans l’eau, la flexibilité est différente en fonction du poids moléculaire 200>500. Pauline Ruiz compare les propriétés de différentes résines synthétiques, à celles des Aquazol® 50, 200 et 500. On peut lire dans les résultats les notes sur 6 qu’elle a attribuées aux différents adhésifs:

Molécule

Soluble dans

Tg Force adhésive Élasticité

Plexisol P550 Homopolymère de méthacrylate de butyle

Esters, cétones, hydrocarbures aromatiques, chlorés et aliphatiques, éthers et acétates de glycol, peu dans les alcools 25 °C Inférieure à la Beva 371 Supérieure à la Beva 371

Primal AC 33 Copolymère acrylate d’éthyle, méthacrylate de méthyle et un peu de méthacrylate d’éthyle en émulsion Hydrocarbures aliphatiques

Aquazol 200 Poly (2 — éthyleoxazoline)

Aquazol 500 Poly (2 — éthyleoxazoline)

Eau, solvants (méthanol, éthanol, acétone, méthyle éthylcétone, toluène...)

16 °C Supérieure au Plexisol Assez élastique

69-71 °C Modérée

69-71 °C

Un peu plus que Plexisol

Comportement au séchage (Tension, cohésion et adhésion)

4/6 Bonne adhésion aux parois Beaucoup de retrait

3/6 Adhésion aux parois Beaucoup de tensions au centre

3,5/6 Adhésion aux parois Beaucoup de retrait au centre

3,5/6 Adhésion aux parois Beaucoup de retrait au centre (moins qu’Aquazol 200)

Après séchage (élasticité) Après vieillissement (élasticité) Couleur

2,5/6 Peu élastique 2,5/6 Peu élastique

3,5/6 Bonne élasticité 3,5/6 Plus dur

6/6 transparent

4/6 Légèrement jaune pâle laiteux

4,5/6 Bonne élasticité 4/6 Plutôt bonne poisseux 5/6 Transparent

4,5/6 Bonne élasticité 4/6 Plutôt bonne poisseux 4/6 Transparent jaune clair

Test de dureté au crayon [ASTM D 3363-00] Exécuté sur des plaques de verre, comme l’examen d’adhésion à haut taux d’humidité relative. J. Arslanoglu constate que les films d’Aquazol® sont plutôt mous, comparés à la gélatine, ils sont plutôt creusés que rayés par le crayon. Viscosité On le trouve dans le commerce sous différentes formes correspondant à différents poids moléculaires. Il s’agit du poids d’une mole d’un composé qui s’exprime en g/mol. Nous trouvons notamment l’Aquazol 200® [200,00 g/mol] et 500 [500,000 g/mol] chez le fournisseur spécialisé Kremer. Ces deux types d’Aquazol® se différencient par la longueur de leur chaîne moléculaire. Ils sont miscibles entre eux. Le poids moléculaire joue un rôle sur la viscosité, le point de fusion et la solubilité du matériau. Il a une très faible viscosité par rapport au polyvinyle acétate [PVAc]. À haute concentration en solution aqueuse, l’Aquazol® peut être utilisé sans avoir un épaississement excessif. Dans l’alcool, sa viscosité baisse.163 Puisque la masse molaire a un impact direct sur la viscosité de la solution de polymère, plus sa masse molaire est élevée, plus la longueur du polymère est grande et plus haute sera sa viscosité en solution. L’Aquazol 200® a donc une plus faible viscosité que l’Aquazol 500®. Pour arriver à une même viscosité de 2000 centipoises, il faut 30 % d’Aquazol 200® pour 20 % d’Aquazol 500®. Dans son étude164, P. Ruiz décrit la préparation de l’Aquazol®. Les cristaux d’Aquazol® se solubilisent dans le solvant à température ambiante. Ils sont pesés poids pour poids ou poids pour volume. Le polymère est entièrement solubilisé après 24 heures. Le mélanger de temps en temps pour éviter l’agglomérat de cristaux. On conseille également de solubiliser l’Aquazol® dans un pot fermant hermétiquement. Test de réversibilité [ASTM D 4338-97] Sur les solvants suivants : Eau déminéralisée, isopropanol, éthanol, acétone, on constate que l’Aquazol® réagit à l’ensemble des solvants. L’acétone est retenu pour son efficacité, l’éthanol est écarté, car il se propage rapidement et laisse l’adhésif collant. 165 L’avantage est l’Aquazol® est soluble même dans des solvants différents de celui avec lequel il a été solubilisé à l’origine. Toutefois ces données sont à nuancer, car ils n’ont pas été testés sur des échantillons vieillis.166 Malgré tout, cela peut-être un véritable avantage pour le nettoyage après masticage autour de la lacune. Si le mastic a été appliqué dans un alcool, il peut-être nettoyé avec de l’eau, l’acétone ou même la salive.167 Selon une étude réalisée par R. Wolbers en 1998, l’Aquazol® est stable à la lumière et son pH ne varie après un vieillissement accéléré d’environ 30 ans.168

163 Arslanoglu, J., "Evaluation of the Ise of Aquazol as an Adhesive un Paintings Conservation", in WAAC Newsletter, vol 25, n°2, mai 2003, pp.12. 164 Ruiz P., "L'aquazol et ses applications", Conservation restauration des biens culturels, 2013, n° 31, pp. 36. 165 Lobet (Emilie), Aquazol : évaluation en vue du fixage d’une couche picturale, mémoire de diplôme, Bruxelles, Ecole nationale supérieure des Arts Visuels de La Cambre, 2012, pp. 31. 166 Ibid., pp. 38. 167 Ruiz P., « L'aquazol et ses applications », Conservation restauration des biens culturels, 2013, p. 41 168 Ibid, p.42

POLY ( ACÉTATE DE VINYLE ) (PVA C) PVA Pattex® Classic Bois D2 Molécule Soluble dans Tg Force adhésive Élasticité Viscosité Toxicité

Poly (Acétate de vinyle) Gonfle dans l’acétone et l’acétate d’éthyle. 30 °C élevée élevée élevée Irritant, Nocif pour l’environnement.

Il s’agit d’une dispersion aqueuse de grosses particules solides à base de Poly (Acétate de vinyle) (0,1 et 10 microns en général, et 0,5 à 3 microns le plus souvent169).170 Le monomère Acétate de vinyle fait partie de la famille des esters de vinyle. Il est soluble dans les solvants organiques et légèrement dans l’eau. L’acétate de vinyle est synthétisé à partir de l’acide acétique et de l’acétylène. Le monomère, qui est peu miscible dans l’eau, se disperse dans l’eau sous forme de gouttelettes à l’aide d’un surfactant, aussi appelé tensio-actif qui a pour but de diminuer la tension superficielle.171 Ensuite un agent dispersant est introduit dans le mélange, pour éviter que les particules ne s’agglomèrent entre elles. Puis un amorceur radicalaire est également introduit dans le mélange, pour amorcer le processus de polymérisation. (Peroxydes organiques ou des sels inorganiques)172 Pour contrôler la viscosité et stabiliser l’émulsion, les fabricants ajoutent aussi un colloïde protecteur qui se trouve être généralement le Poly (Alcool vinylique) qui est soluble dans l’eau. Il tient le rôle de tensio-actif et a un léger pouvoir adhésif, augmentant ainsi celui de la dispersion de PVAc. 173 Le mélange final est constitué de 30 à 50 % de résine, 50 à 70 % d’eau et 1-30 % d’adjuvants.174 La PVAC, communément appelée « colle blanche » ou « colle à bois »175 se trouve dans le commerce sous différentes appellations. Aux États-Unis, on trouve la Vinylite AYA®. Au Canada, on trouve la Gelva®. En Allemagne la Mowilith® et la Vinnapas®, en Angleterre la Vinalak®, en Italie la Vinavil® et en France le Rhodopas®. Résumés dans le mémoire de G. Firmery.176

169 Firmery (Gwendoline), Les dispersions de PVAC pour le collage des panneaux peints fragilisés, ENSAV La Cambre, Option conservation et restauration d'oeuvres d'arts, Mémoire de fin d'études, Bruxelles, 2013., pp.23 170 Ibid., pp.20 171Ibid., pp.22 172Ibid., pp.23 173 Loc.cit. 174 Coquerel (Pauline), La réintégration des lacunes du support bois, Etude comparative sur les matériaux de bouchage et les techniques de réalisation. Influence de l'humidité relative sur le caractère hygroscopique, la dureté et la réversibilité des comblements. Mémoire de fin d'études, Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, 2013., pp.28 175 Perrault, G., « Vertus des colles anciennes », 1989, pp. 36, http://www.gillesperrault.com/vertus-descolles-anciennes/ Consulté le 8 mars 2016. 176 Firmery (Gwendoline), op.cit., pp.10

Les propriétés physiques varient considérablement parmi les résines, principalement en raison des différences de poids moléculaires. Ces propriétés comprennent la solubilité, la viscosité, le point de ramollissement, la température de fusion, la résistance à la traction et la température de transition vitreuse. Une évaluation des adhésifs chargés pour le collage des panneaux peints177, menée en 2009, a permis la comparaison de trois dispersions de PVAC (Evo-Stik Resin W®, Jade 403 N® et Mowilith DMC427®). Les charges utilisées étaient des microballons phénoliques et la poudre de noix de coco. Tous les adhésifs ont vu leur force et leur module d’élasticité augmenter avec le vieillissement naturel et thermique. Seul la Jade 403 N® a vu sa force et son élasticité diminuer. Il s’agissait d’une étude pour le collage des joints des panneaux, ce qui nécessite une plus grande force que pour le mastic. Toutefois, nous pouvons voir que la Jade 403 N® diminue fortement en force et en élasticité en vieillissant et de surcroit lorsque celle-ci est chargée. Pourtant, la Jade 403® (Copolymère d’éthylène et d’acétate d’éthyle) a été considérée comme la meilleure PVAc dans le cadre du compendium des adhésifs. 178 C’est-à-dire qu’elle a eu de bons résultats aux vieillissements naturels et artificiels en comparaison avec les autres adhésifs. Le pH varie peu, elle émet moins de composés volatils nocifs. Cette étude a montré que de manière générale les feuils d’homopolymères de PVAc deviennent moins flexibles après vieillissement. Les feuils de copolymères deviennent eux plus flexibles. 179 Dans le cadre de ce mémoire, nous devons nous concentrer sur un seul adhésif PVAC. Le choix se fera en fonction de la disponibilité du produit, en effet, nous cherchons à déterminer les propriétés des matériaux que nous employons habituellement. Ceux-ci doivent donc être faciles à se procurer et présenter un coût raisonnable. Nous allons tester la PVA Pattex® Bois Classic D2 selon la norme NF/EN 204180. Il s’agit d’une colle vinylique à prise normale181. C’est celle qui est utilisée dans les ateliers de l’IRPA (Bruxelles) et également dans les ateliers de La Cambre. Additifs Les différentes formulations peuvent contenir des additifs. Des plastifiants, des diluants, des charges, des pigments, des colorants, des épaississants, des solvants et des agents mouillants. Le phtalate de dibutyle est un plastifiant courant. Les diluants sont utilisés pour modifier la viscosité et la vitesse d’évaporation. Des résines et des gommes sont parfois ajoutées pour modifier la sensibilité à la température et la résistance à l’eau.

177 Young C., New B., Marchant R., «Experimental Evaluation of Adhesive-filler combinations for joining Panel Paintings», dans Facing the Challenges of Panel Paintings Conservation: Trends, treatments, and Training, p. 125-139. 178 Down, J., Compendium des adhésifs pour la conservation, Institut canadien de conservation, Ottawa, 2015., pp.79 179 Loc.cit. 180 (NF-EN-204) est une norme de classification des colles pour usages non structuraux pour l'assemblage des bois et matériaux dérivés du bois (cette norme est actuellement en révision et est appelée à ne couvrir que l'emploi des colles thermoplastiques). ©Centre technique du bois et de l’ameublement – 2007. http://www.cndb.org/live/produits_et_materiaux/produits_assemblage/colles_et_adhesifs.pdf 181 À la différence d'autres produits de la marque, à prise rapide, waterproof, etc.

La PVA Pattex® Bois Classic D2 est composée, selon la fiche technique de : « Polychloroprène — Résine — Mélange de solvants organiques ». Les substances « dangereuses » citées dans la fiche de sécurité 182 sont l’acétate d’éthyle (35 %), le cyclohexane (35 %), Naphta léger (20 %), et moins de 1 % de Colophane, d’oxyde de zinc et de n-hexane. En détail, le Polychloroprène est un caoutchouc synthétique. Ce caoutchouc résiste mieux aux hydrocarbures, aux intempéries que les caoutchoucs naturels. C’est un élastomère polaire et semi-cristallin qui possède des propriétés mécaniques élevées. Il nécessite un oxyde de zinc pour être vulcanisé183. > 35 % d'acétate d'éthyle, solvant ester résultant de l'éthanol et de l'acide acétique. Nocif > 35 % cyclohexane, solvant apolaire hydrocarbure alicyclique. Nocif >20 % Naphta léger, pétrole (hydrotraité). Solvant issu de la distillation du pétrole, insoluble dans l'eau. Nocif > -1 % n-hexane Les solvants sont utilisés dans la dispersion dans le but d’augmenter la viscosité, la vitesse du temps de séchage et de diminuer le temps de formation du film. Le solvant pénètre dans les sphères du polymère et les fait gonfler. Le plus souvent, ce sont des hydrocarbures aromatiques, des alcools ou des cétones. Les solvants doivent être insolubles dans l’eau pour éviter la précipitation de la dispersion.184 > - 1% de Colophane, résidus de la distillation de la térébenthine, cette résine peut être ajoutée dans le but d'augmenter le point de Tg, mais aussi pour ses propriétés collantes et hydrophobes. Comme un agent collant et dispersant à la fois. On peut trouver également des stabilisants gel-dégel, le plus souvent de l’éthylène-glycol. Les biocides ou fongicides permettant d’empêcher la croissance de microbes ou de champignons. Tout comme les plastifiants externes, ces fongicides peuvent migrer vers les interfaces et affaiblir le pouvoir adhésif du film sec.185 Enfin des charges peuvent être déjà en présence dans la dispersion, afin d’en augmenter la viscosité et de diminuer le coût de production de l’adhésif. Ce sont en général du talc, du kaolin ou bien du carbonate de calcium. Solubilité Le film d’adhésif à base de PVAC est considéré comme insoluble, car celui-ci n’est pas dissout par le solvant. Toutefois il est possible de faire gonfler le film de colle qui va progressivement redevenir visqueux. Il ne fusera pas dans le support et il sera donc possible de le retirer mécaniquement. Selon le paramètre de solubilité de Hildebrand (δ), le Poly (Acétate de Vinyle) a une polarité située à (δ= 9,4). Les solvants acétone (δ= 9,77) et acétate d’éthyle (9,10) sont donc les plus proches de sa solubilité parmi les solvants employés en restauration.186 Les dispersions PVAC sont également partiellement solubles dans les alcools, les esters et les hydrocarbures 182 Fiche sécurité PVA PATTEX CLASSIC D2 183 Cf Glossaire 184 Firmery (Gwendoline), op.cit., pp. 28 185 Loc.cit. 186 Firmery (Gwendoline), op.cit., pp.37

aromatiques. Dans le cas d’une peinture sur bois, il est intéressant d’employer des solvants qui font moins gonfler le bois que l’eau. Cette propriété de la PVAC pourrait donc se révéler un avantage par rapport aux colles animales. Hygroscopie Les films de PVA sont perméables à la vapeur d’eau. La résistance à l’eau des colles classées D2 est bonne. D2 représente la classe de sollicitation de l’adhésif, en l’occurrence : « Intérieur en contact de l’eau de ruissellement ou de condensation occasionnelle pendant un temps court et/ou soumis à une humidité de l’air élevée pendant des périodes limitées, l’humidité relative du bois pouvant atteindre 18 %. »187 Dans une étude comparative entre l’Aquazol® et les adhésifs aqueux naturels ou synthétiques188, la PVA est signalée comme ayant une haute flexibilité, tout comme l’Aquazol®. Tous deux sont résistants à basse HR, la différence réside dans le fait que la PVA est moins sensible à l’absorption d’humidité et que celle-ci est réversible dans les solvants polaires. Dans les tests sur l’hygroscopie et la souplesse des matériaux de bouchage pour les sculptures en bois, Pauline Coquerel a pu remarquer que les bouchages les plus souples étaient ceux qui absorbaient le plus d’humidité. Cela étant en partie lié à la nature des charges utilisées (poudre de chêne, de liège et de balsa). Toutefois, les comblements à base de liant vinylique ont absorbé plus d’humidité que les autres bouchages (Plexigum® PQ611/Esturgeon) et ont perdu plus en masse en cycle sec. Température de transition vitreuse (Tg) La Tg initiale de l’acétate de vinyle est d’environ 30 °C. 189 Viscosité À la sortie du pot, l’adhésif est très visqueux. (8000 - 15 000 mpa. s)190 Toxicité Selon la fiche technique de sécurité de la PVA Pattex™ Classic Bois D2, nous pouvons résumer la toxicité du produit, par les pictogrammes suivants :

R36/53 Irritant pour les yeux et la peau R67 L’inhalation de vapeurs peut provoquer somnolence et vertiges

R50/53 Très toxique pour les organismes aquatiques peut entraîner des effets néfastes à long terme pour l’environnement aquatique.

R11 Facilement inflammable

187 ©Centre technique du bois et de l’ameublement – 2007. http://www.cndb.org/live/produits_et_materiaux/produits_assemblage/colles_et_adhesifs.pdf 188 Ruiz P., « L'aquazol et ses applications », dans Conservation restauration des biens culturels, 2013, n° 31, pp. 35 189 Faust (émilie), Étude des dégradations d'une dispersion vinylique à plastification externe sur panneau dur et comparaison de différentes méthodes de nettoyage aqueux, INP, diplôme de restaurateur du patrimoine, Paris, 2015. pp. 91 190 Fiche sécurité PVA PATTEX CLASSIC D2

Réversibilité Le nettoyage de la PVA avant séchage peut se faire à l’eau. Après séchage, la solubilisation est difficile. La pureté du produit affecte directement les caractéristiques de vieillissement. Normalement, la chaleur ou les solvants aromatiques doivent permettre de ramollir le film de PVA. Dans les recettes des restaurateurs, l’adhésif PVA est généralement couplé à la Tylose, dans le but d’en améliorer la réversibilité. Vieillissement Les résines de PVA semblent être relativement résistantes à la dégradation, à des températures normales. Toutefois, s’il y a des additifs dans la PVA, la migration ou la volatilisation des plastifiants peut conduire à la modification de la composition ce qui entraîne des changements de comportements.191 Les films de colle deviennent alors cassants et s’acidifient. Le vieillissement de chaque dispersion dépendra aussi de sa composition, des additifs en présence et de leur quantité. Les différentes dégradations générales de la PVAC recensées par Gwendoline Firmery192 sont : Des changements dans la chaîne du polymère : Des additifs peuvent provoquer une dégradation des chaînes de polymères et ainsi en augmenter la solubilité et en réduire l’élasticité. Émission de solvants volatils : Les films adhésifs à base de PVAC peuvent émettre de l’acide acétique, durant la première année suivant le séchage et ce pendant ±3 ans. Cela provoque une augmentation de l’acidité du pH, provoquant une diminution du pH du support, surtout lorsque l’acide acétique ne peut s’échapper dans l’air ambiant, ce qui est le cas dans le cadre d’un mastic. Selon J. Down, les feuils secs de PVAC émettent de l’acide acétique volatil durant 3 mois, ensuite la quantité diminue jusqu’à devenir quasiment nulle après 2 années.193 L’impact de ces émissions sur les œuvres n’est pas évoqué dans ces sources.

191 Genin (Sophie), Étude comparative des Paraloid™ B-72 et B-44, purs ou en mélanges, adaptés au collage de la porcelaine et du verre, ENSAV La Cambre, Mémoire de fin d'études, Bruxelles 2015., pp. 18 192 Firmery (Gwendoline), Les dispersions de PVAC pour le collage des panneaux peints fragilisés, ENSAV La Cambre, Option conservation et restauration d'oeuvres d'arts, Mémoire de fin d'études, Bruxelles, 2013., pp.40 193 Down, J., Compendium des adhésifs pour la conservation, Institut canadien de conservation, Ottawa, 2015., pp.79

PARALOÏD B72® Résine

Paraloïd B72®

Molécule

Copolymère de méthacrylate d’éthyle et d’acrylate de méthyle solvants [Acétone, Ethanol, Isopropanol, Methoxypropanol, Toluène, Xylène, Shellsol A] 40 °C

Soluble dans

Tg Force adhésive Élasticité Viscosité Toxicité

Dépends du solvant employé

Paraloïd B-72® est une résine acrylique thermoplastique, copolymère composé de 70 % de méthacrylate d’éthyle et de 30 % d’acrylate de méthyle. Cette résine forme un film durable et qui ne jaunit pas. Compatible avec de nombreux matériaux. Solubilité : Très facilement soluble dans le toluène, l’acétate d’éthyle et l’acétone. Diluable avec le xylène, le Shellsol A, l’isopropanol, l’alcool, le butylglycol, le méthoxypropanol (PM). Insoluble et non miscible dans les hydrocarbures aliphatiques comme le succédané de térébenthine/white spirit. Dans la formulation de nos mastics, nous pouvons imaginer dissoudre la résine Paraloïd dans l’acétone, bien que celui-ci s’évapore très rapidement et présente un taux de rétention de 1-2 % qui fait diminuer la température de transition vitreuse.194 Nous pourrions également solubiliser la résine dans l’acétate d’éthyle qui présente une évaporation lente, sans avoir une rétention trop importante par rapport à d’autres solvants. La force adhésive est moins importante que lorsque la résine est solubilisée dans l’acétone.195 Tg : Température de transition vitreuse (Tg) 40 °C Cette Tg correspond à celle de la résine pure. Les tests réalisés par Sophie Genin à propos de la Tg du Paraloïd en solution à différentes concentrations dans l’acétone ont montré que la Tg était diminuée, et ce en raison de la rétention du solvant dans le film. Si la Tg de la résine pure est à 40 °C, celle du mélange de résine (30 %) dans l’acétone (70 %) est de 38,3, celle du mélange de résine (50 %) dans l’acétone (50 %) n’est plus qu’à 33 °C.196 Elle a également montré l’importance de la température ambiante lors du séchage de l’adhésif, car celle-ci a une influence sur la valeur finale de la Tg. Si la température ambiante 194 Genin (Sophie), Étude comparative des Paraloid™ B-72 et B-44, purs ou en mélanges, adaptés au collage de la porcelaine et du verre, ENSAV La Cambre, Mémoire de fin d'études, Bruxelles 2015., pp.90 195 Genin (Sophie), op.cit., pp.91 196 Ibid., pp.59

est élevée, elle permet une meilleure évaporation du solvant. Il sera donc important de laisser sécher le mastic à l’air libre pendant plusieurs jours avant de procéder à la retouche. La Tg du Paraloïd B72 est donc réellement comprise entre 30 et 45 °C.197 Ce qui est une Tg plutôt bien adaptée à nos mastics. Propriétés physiques : Résistance à la tension : Moyenne avant vieillissement et après vieillissement à la lumière (2-15 MPa) forte après vieillissement dans le noir (>15 MPa). Souplesse (élasticité) : souple (flexibilité – module de Young < 2000 MPa ou extensibilitéélongation à la rupture > 20 %) La résine Paraloïd B72 est souple avant vieillissement et a tendance à se rigidifier après vieillissement dans le noir et la lumière. Toutefois, l’étude menée à l’ICC par Jane Down a mis en évidence que le film de Paraloïd B72 de 1 mm d’épaisseur connait une augmentation de sa résistance avec le temps. Voir dans le tableau198 suivant : Résistance à la traction

Jour 1 6,74 MPa

2 ans (noir) 11,9 MPa

4 ans (noir) 18,1 MPa

12 ans (lux) 11,8 MPa

25 ans (lux) 19,9 MPa

Dureté : Moyenne (10-11 KHN) Viscosité : env. 200 cps dans l’acétone (solution de 40 % à 25 °C) env. 600 cps dans le toluène (solution de 40 % à 25 °C) env. 980 cps dans le xylène (solution de 40 % à 25 °C) Réversibilité : La réversibilité au niveau de l’adhésif, suppose que celui-ci ne tâche pas et soit à nouveau soluble après application et après vieillissement pour permettre sa dé-restauration. La résine reste soluble dans les composés aromatiques et aliphatiques contenant au moins 50 % d'aromatiques. Vieillissement : Résistant à la lumière, non réticulant. Les résines acryliques en solution présentent une grande stabilité physico-chimique. D’après les études menées par Down, la résine Paraloïd B-72 est extrêmement stable, d’autant plus lorsqu’elle est conservée à l’abri de la lumière, ce qui est le cas dans le cadre du mastic. L’effet du vieillissement sur la couleur est très bon, c’est-à-dire que la résine ne jaunit pas.199

197 Ibid., pp.83 198 Ibid., pp.78 199 Genin (Sophie), op.cit., pp.68

3. PROPRIÉTÉS PHYSICO - CHIMIQUES DES MASTICS SÉLECTIONNÉS M ASTIC À LA COLLE PROTÉINIQUE DITE « COLLE DE PEAUX » Outre la compatibilité de ce mastic avec les préparations craie-colle des peintures sur bois, il sont réputés pour leurs stabilités chimiques et leurs réversibilités. Ce mastic offre un support très approprié pour la retouche et le vernis. Le défaut principal de ce mastic consiste en son retrait élevé au séchage et à sa résistance mécanique (en traction et flexion) limitée. Sa dureté après séchage peut présenter un risque pour la couche picturale en cas de mouvements importants du support bois. On peut lire également dans la littérature, que le mastic à la colle de peaux présente une vulnérabilité face aux micro-organismes dans une atmosphère humide.200 Dans une atmosphère très sèche, le mastic peut se contracter, mais c’est le cas aussi de la couche de préparation originale. Le principal problème réside dans le retrait du support bois, lié aux variations climatiques. Le mastic doit donc être aussi souple et moins dur que la couche de préparation et la couche picturale originale. Nous pensons qu’il serait intéressant de voir si le problème de rigidité du mastic craie-colle de peau de lapin ne pourrait pas être lié à une concentration inappropriée, un trop grand pourcentage de colle ou de charge. En effet, la formulation du mastic à la colle de peau diffère dans ses proportions d’un restaurateur à l’autre. Cela a été particulièrement révélé dans les réponses au questionnaire ainsi que dans la littérature trouvée à ce sujet. Toutefois, la concentration d’adhésif varie de 5 à 15 % environ. En ce qui concerne la concentration de charge, les restaurateurs témoignent pour la plupart « mettre la charge à saturation », ou légèrement en deçà du niveau de la colle. Dans l’étude comparative des mastics réalisée entre autres par Alison Murray201, le mastic à la colle de peau de lapin est dilué à 10 % dans l’eau. Testé pour deux concentrations de charges différentes : 67 % et 75 % de CaCO3. L'article conclue que le mastic à la colle de peau est difficile à travailler « en raison de petits morceaux de gélatine » et d'un temps d'application trop court en raison du séchage rapide de la colle. Selon notre expérience, le mastic à la colle de peaux n’a pas un séchage si rapide et n'a jamais présenté de petits morceaux de gélatine. Que celle-ci soit appliquée froide202 (gélifiée) ou à température ambiante203 (liquide). Selon l’étude de la flexibilité de la colle de peau de lapin celle-ci rompt sur un mandrin de 5 cm à 6,5 cm de diamètre : Flexion Colle de peau 67 % Colle de peau 75 % CVP CVP Rupture/Diamètre 5.6 ±1.0 cm 5.0 ±1.5 cm mandrin 200 De Luca D., Borgioli L., Sabatini L., Viti V., "Manufatti dipinti su supporto tessile, Reintegrazione delle lacuna, Poposta di materiali alternativi", dans Kermes, n°88, 2012, pp.43 201 Mirderikvand, G., Doutre M., Murray A., Fuster-López L., Yusà-Marco D., Mecklenburg M., Adhesives in the Formulation of Filling Materials for Easel Paintings: Requirements, Suitability, and Stability. https://www.cci-icc.gc.ca/discovercci-decouvriricc 202 Mastic froid à la sortie du frigo 203 Mastic liquide après avoir été déposé dans le creux de la main.

Nous avons donc une résistance à la flexion similaire pour les deux mastics. Légèrement supérieure en moyenne pour le mastic contenant moins de charges. En ce qui concerne le retrait au séchage : Retrait au Colle de peau Colle de peau à séchage 67 % CVP 75 % CVP Diamètre -13.8 % ±0.0 % -13.5 % ±1.0 % Épaisseur -20.0 % ±11.5 % -15.6 % ±3.6 % Le retrait est supérieur pour le mastic contenant moins de charges. Adhésion : Le mastic craie-colle présente une bonne adhésion sur le bois et les préparations originales. Il faut toutefois veiller à ce que la lacune soit parfaitement nettoyée avant l’application du mastic pour optimiser son adhésivité dans le temps. 204 Séchage : Le séchage est variable. Selon Laura Fuster Lopez, le mastic est sec au toucher au bout de 30 min (approximativement) et le séchage complet se fait au bout de 5 à 6 heures.205 D’après notre expérience, le mastic est sec au toucher en moins de 15 minutes. Dureté : Laura Fuster Lopez écrit que le mastic craie colle présente une dureté similaire à celle de la couche de préparation originale. 206 Or nous pensons que cela ne peut être affirmé ainsi puisque nous devons prendre en compte la dureté spécifique de chaque œuvre. Toutefois, en règle générale, nous comprenons que la formulation du mastic étant très proche de celle de la préparation originale, leur dureté doit par conséquent être aussi similaire. Toxicité : Non toxique Réversibilité : Enlèvement mécanique au scalpel après avoir humidifié le mastic à l’eau.

204 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., El estuco en la restauracion de pintura sobre lienzo, Critrios, materiales y procesos, édité par Universidad politécnica de Valencia, Valencia, 2008., pp.80 205 Ibid 206 Ibid

M ASTIC AU POLY (2[ETHYL -2-OXAZOLINE ]) [AQUAZOL®] Nous avons découvert le mastic à l’Aquazol® lors d'une visite du centre de conservation et de restauration de Dubrovnik en Croatie. Dans cette institution, l’usage de ce polymère est courant et a fait ses preuves. Dans la littérature, on trouve quelques résultats d’observations du mastic à l’Aquazol® dans des cadres d’ateliers. Certains de ces tests ont fait l’objet de mesures précises par un appareillage standardisé en laboratoire.207 C’est le cas de l’étude comparative entre les adhésifs employés dans la formulation des masticages de peintures.208 Les chercheurs y comparent deux concentrations de charge différentes pour un pourcentage d’adhésif précis. Aquazol 200®, à 25 % w/w dans l’eau + 67 % et 75 % de CaCO3.

Aquazol 500®, à 20 % w/w dans l’eau + 60 % et 67 % de CaCO3. Ils précisent qu’à une CVP plus basse, le mélange ne donne pas un mastic suffisamment blanc et à une CVP plus élevée, le mastic devient fragile. En ce qui concerne les qualités d’application, ils notent que la consistance est onctueuse, lisse et facile à étaler avec une spatule. En ce qui concerne plus précisément l’Aquazol 500®, il a la même consistance, mais les effets de structure ne tiennent pas aussi bien qu’avec l’Aquazol 200®. Des tests de flexion sur mandrins cylindriques ont été réalisés sur 3 mélanges de mastics à l’Aquazol®.209 Flexion Rupture/Diamètre mandrin

Aquazol 200® 67 % CVP 3,9 cm ±0,8 cm

Aquazol 500® 60 % CVP 1,5 cm

Aquazol 500® 75 % CVP 3,9 cm ±0,85 cm

On observe que l’Aquazol 200®, à 25 % dans l’eau, chargé à 67 % de craie, rompt au même diamètre que l’Aquazol 500®, à 20 % dans l’eau, chargé à 75 % de craie. En ce qui concerne le retrait au séchage, les tests sont résumés dans le tableau suivant :

207 Liste non exhaustive: La flexion a été mesurée par un test sur mandrins cylindriques. Tous les matériaux ont été analysés avant et après vieillissement par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Les mastics à l'Aquazol ont aussi été examinés par GPC chromatigraphie perméation de gel, afin d'observer d'éventuels changements de longueurs de chaîne du polymère après vieillissement. La traction a été réalisée avec un tensiomètre uniaxial à différents taux d'humidité relative, avec une charge à vitesse constante de 17 %/min, jusqu'à la défaillance du mastic. https://www.cci-icc.gc.ca/discoverccidecouvriricc 208 Mirderikvand, G., Doutre M., Murray A., Fuster-López L., Yusà-Marco D., Mecklenburg M., Adhesives in the Formulation of Filling Materials for Easel Paintings: Requirements, Suitability, and Stability. https://www.cci-icc.gc.ca/discovercci-decouvriricc 209 Ibid

Retrait séchage Diamètre

au Aquazol® 200 à 60 % CVP -2.5 % ±1.0 %

Aquazol 200® à 67 % CVP -9.9 % ±0.9 %

Aquazol 500® à 67 % CVP -11.2 % ±1.7 %

Aquazol 500® à 75 % CVP -7.0 % ±1.2 %

Épaisseur

-21.9 % ±3.6 %

-10.0 % ±0.0 %

-22.5 % ±9.6 %

-17.2 % ±6.0 %

En conclusion, la comparaison entre les mastics à la colle de peaux et les mastics Aquazol 200® à 25 % dans de l’eau et Aquazol 500® à 20 % dans de l’eau, les deux additionnés de carbonate de calcium [de 60 à 75 %], montre que le mastic à l’Aquazol® présente de meilleurs résultats mécaniques que le mastic traditionnel. Excepté dans le test de résistance à la traction : lors de l’augmentation de l’humidité relative, où le module d’élasticité de l’Aquazol® baisse.210 Les échantillons de mastic sont soumis à des mesures colorimétriques. On constate que seul l’Aquazol 500® présente un changement de couleur significatif après vieillissement à la lumière. En 2010, Pauline Ruiz étudie l’Aquazol® dans le comblement d’œuvres contemporaines à l’encaustique et de peintures à l’huile rentoilées à la cire-résine. Elle y compare des mastics à base d’Aquazol® et d’autres à la colle de peau de lapin. Elle y conclut qu’à des concentrations spécifiques, l’Aquazol® a un comportement plus avantageux que la colle de lapin, notamment une meilleure flexibilité. Pauline Ruiz, parle d’un mastic à l’Aquazol® composé:

d’Aquazol 500® à 10 % dans l’éthanol [w/W] (1 part) + carbonate de calcium et kaolin [2 pour 1 environ] (1 part).211 Dans une recherche212 réalisée en collaboration entre des restauratrices, un chimiste et une biologiste, le mastic à l’Aquazol® a été comparé au mastic traditionnel « gesso » à la colle de peaux et à des mastics synthétiques213 prêts à l’emploi, dans le but de déterminer quel mastic est le plus souple pour résister à la tension qui s’exerce sur les toiles de grand format lors de leur transport et notamment lorsque ces toiles sont roulées sur des cylindres. La conclusion de cette étude est que le Beva Gesso® est extrêmement élastique et qu’il ne subit aucun retrait dimensionnel, il est donc un mastic très adapté pour le masticage des toiles. Sa toxicité liée à la composition des solvants de ce mastic est un désavantage. Le mastic Balsite® est aussi résistant à la rupture et au retrait, toutefois, son séchage est trop long et sa réversibilité mauvaise. Dans l’étude, les chercheurs mettent en évidence que l’Aquazol® est quant à lui, vraiment similaire au mastic traditionnel au niveau de son 210 Lobet Emilie, Aquazol : évaluation en vue du fixage d’une couche picturale, mémoire de diplôme, Bruxelles, Ecole nationale supérieure des Arts Visuels de La Cambre, 2012, pp. 34. 211 Ruiz P., « L'aquazol et ses applications », dans Conservation restauration des biens culturels, 2013, n° 31, p. 35-42 212 Burattini S., Baratin L., Borgioli L., "Scanning electron microscopy in monitoring the aging of alternative materials for plastering of canvas manufactured products", in Microscopy, Mars 2014 213 Mastics: Modostuc®, Polyfilla®, Balsite® et BEVA® Gesso.

ouvrabilité. Toutefois le mastic Aquazol® est beaucoup plus résistant à la traction que le mastic à la colle de peau. Ce mastic est facilement réversible, ne présente pas de retrait dimensionnel, et donc ne provoque pas de tension sur les bords de la lacune en contact lors de son séchage. Ils précisent que si le mastic n’est pas retouché et vernis, il faut éviter d’employer l’Aquazol®. En effet, celui-ci absorbe l’eau de l’air à une humidité ambiante élevée. Cela peut porter préjudice à ses capacités adhésives et à la cohésion du mastic. L’étude précise que c’est la formulation d’Aquazol® 200 à 10 % dans l’eau + Craie de Bologne [1/2 parts] qui a présenté les meilleurs résultats. En conclusion, l’Aquazol® est un polymère avec un énorme potentiel. Sa grande qualité est sa grande flexibilité et sa capacité à être modulé en fonction des besoins du restaurateur. Nous pouvons moduler son usage en faisant le choix du poids moléculaire, du solvant, ou d’un autre polymère avec lequel il serait miscible. Richard Wolbers souligne que l’Aquazol® présente de bonnes propriétés aux tests de traction ou d’élongation. Grâce à sa capacité à absorber et à s’équilibrer avec l’humidité ambiante, il conserve un comportement mécanique semblable à un matériau plastique. Il a un bon polymère plastifiant en mélange avec un autre adhésif. Aussi nous avons vu qu’il réagit lentement avant de se mettre en équilibre à l’humidité. Or s’il est employé chargé, recouvert d’une retouche et éventuellement d’un vernis, nous pouvons imaginer qu’il va réagir d’autant plus lentement. Son grand point positif est qu’il reste flexible à un taux d’humidité très bas, il pourrait ainsi subir la contrainte du support lors de la compression sans endommager la couche picturale. Par contre, sa tendance à se gélifier à haute humidité relative [85 %], et par conséquent à perdre son pouvoir adhésif, est un inconvénient majeur dans l’emploi de l’Aquazol® dans un environnement non contrôlé. Toutefois, nous ne connaissons pas le comportement de l’Aquazol® à l’humidité, lorsque celui-ci est chargé de craie, en mélange avec un autre polymère, et protégé par la retouche et éventuellement un vernis, ce qui réduit considérablement l’absorption de l’humidité de l’air.

M ASTIC AU POLY (ACÉTATE DE VINYLE) Le mastic à base de Poly (Acétate de vinyle) est très employé à La Cambre, comme alternative au mastic traditionnel Craie-Colle de peaux, lorsque la souplesse est recherchée. Comme pour la plupart des recettes, nous n’avons pas d’études précises sur la concentration d’adhésif utilisée, ainsi que sur la concentration de charge nécessaire pour obtenir un mastic qui soit adhérent, souple et pas trop dur. Les recettes les plus précises sont reprises dans le tableau suivant : Laura Fuster Lopez (Espagne)

Audrey Jeghers (Belgique)

Laure Mortiaux (Belgique)

Mowilth DMC2 7-9 % dans l’eau + charge à la consistance désirée (approximativement 1part/1 part)214 PVA (1 part) + Tylose (5 %) (1 part) + craie à consistance voulue. 215 PVA Pattex classic ou PVA Pattex Profix 100 (1 part) + Tylose MH300 (méthylhydroxyéthylcellulose) à 5 % dans l’eau déminéralisée (4 parts) + Craie tamisée Faire gonfler 5 gr de Tylose dans 95 ml d’eau déminéralisée, prélever 4 parts Ajouter 1 part de PVA Pattex Profix 100. Bien mélanger. Le mélange se conserve tel quel dans un flacon bien fermé.216 Lors de l’utilisation, ajouter la craie sur la palette selon la consistance voulue.

Réversibilité : Théoriquement le mastic se gélifie lorsqu’on apporte un solvant acétate d’éthyle, acétone ou éthanol. Nous avons vu dans les recettes que les restaurateurs ajoutaient parfois une part de tylose au mastic PVAC. Cela dans le but de rendre le mélange plus facilement réversible dans l’eau. En effet, la tylose gonflera sous l’action de l’eau et le mastic sera ainsi plus facile à retirer mécaniquement, une fois celui-ci ramolli. Ouvrabilité : Facile à appliquer, sa consistance est « yaourt », il est préférable de l’appliquer à l’aide d’une spatule flexible.

214 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., El estuco en la restauracion de pintura sobre lienzo, Critrios, materiales y procesos, édité par Universidad politécnica de Valencia, Valencia, 2008., pp.96 215 Réponse au questionnaire 216 Ibid

M ASTIC PARALOÏD B72® Le mastic Paraloïd B72® n’est pas beaucoup documenté dans la littérature, toutefois nous avons eu connaissance de l’emploi du mastic Paraloïd B 72® par les restaurateurs. Nous n’avons pas eu de réponses précises concernant les concentrations, toutefois nous soupçonnons le potentiel de ce mastic comme mastic souple et stable, par rapport aux résultats donnés par l’étude de l’adhésif employé seul. Cette résine présente l’avantage d’être compatible avec le substrat que nous avons défini, de plus son emploi dans une large gamme de solvants permet de l’utiliser sur des œuvres sensibles à l’eau et aux solvants polaires. Wilson Dawn M. l’a étudié pour le masticage des objets en bois peints, laqués et dorés qui sont particulièrement sensibles à l’eau.217 Il a également été étudié pour le comblement des lacunes sur des ossements conservés dans le Muséum d’histoire naturelle de Yale.218 La problématique du comblement des lacunes sur les ossements étant de trouver un mastic réversible et stable physiquement et chimiquement et suffisamment fort, mais moins dur que l’os. Il est évoqué dans le mémoire de Nicole Paalman219. Il fut testé, mais sans précision concernant le pourcentage de résine (10 ou 20 %) et le solvant employé. La charge était du Kaolin, à concentration 1 part d’adhésif pour 1 part de charge. Elle a noté que ce mastic était souple, contrairement au mastic traditionnel craie-colle de peau de lapin. Ce mastic est aussi testé par Laura Fuster Lopez220, pour le masticage des peintures sur toile. Celle-ci propose deux recettes :

Paraloïd B-72® + Xylène (10:90) (1 part) + charge de CaCo3 (1 part)

Paraloïd B72® + Toluène (20:80) (92 ml) + charge de CaCo3 + Kaolin (2:1 en poids) On ajoute l’adhésif à la charge sans remuer. Petit à petit on va tout mélanger et filtrer dans une toile fine, avant de l’utiliser. Il se prépare de la même façon qu’un mastic traditionnel craie-colle, mais sans nécessiter de réchauffer la colle, ce qui pourrait faire apparaitre des bulles d’air qui risquent de former des cratères dans le mastic.

217 Wilson D., " Further uses for Paraloïd B-72: Infilling systems for gildes, painted and lacquered wood", in WAG Postprints, 1998. 218 Fox Marilyn, "Searching For The Filler of my dreams. An Odyssey in Gaps and Glues.", Preparation.paleo.amnh.org, Yale Peabody Museum of Natural History, New Haven, 2011 219 Paalman (Nicole), Les résines synthétiques utilisées comme liant dans les mastics, ENSAV La Cambre, Mémoire de fin d'études, Bruxelles, 1987., pp.48 220 Fuster Lopez, L., Castell Agusti, M., Guerola Blay, V., El estuco en la restauracion de pintura sobre lienzo, Critrios, materiales y procesos, édité par Universidad politécnica de Valencia, Valencia, 2008., pp.106

Réversibilité Le mastic Paraloïd B-72® + CaCo3 peut être retiré facilement de la lacune en employant un solvant organique aromatique ou l’acétone, avec aussi l’usage d’un scalpel pour sa réversibilisation totale. Selon L. Fuster Lopez, on peut également l’imprégner de toluène.221 Toutefois ce solvant est très toxique, il est préférable de le remplacer par un autre solvant. Propriétés Selon L. Fuster Lopez222, le mastic Paraloïd B-72® est un fluide visqueux. On peut l’appliquer à la spatule en couches fines ou épaisses. Les couches successives adhèrent très bien entre elles après le séchage total de la couche précédente. Le temps de travail dépend de la vitesse d'évaporation du solvant. Par exemple, un solvant acétone séchera beaucoup plus rapidement que si la résine est dissoute dans le Xylène. Ensuite, avec une spatule, on peut lisser la lacune pour obtenir une surface homogène et brillante. Il est possible de donner du relief au pinceau, de la même manière qu’avec le mastic traditionnel craie-colle. Le mastic présente une bonne adhésion. La dureté du mastic est supérieure à celle des mastics élaborés à l’aide de Plextol B-500® et Primal AC-33®.223 Sa flexibilité est bonne. Il s’adapte bien aux mouvements du support textile.224 Ainsi nous pouvons supposer que la flexibilité du mastic au Paraloïd B-72® sera suffisante pour suivre les mouvements du support bois. Il ne nécessite pas d’être imperméabilisé, car sa surface est peu poreuse et son absorption minimale. On recommande de retoucher à l’aide de pigments/résine ou bien de pigments agglutinés dans une résine acrylique. La retouche à l’aquarelle sera difficile sans l’aide d’un tensio-actif. La réintégration proposée par Wilson, dans le cadre de la restauration de bois doré, est constituée de pigments en poudre mélangés à la résine Paraloïd B-67 en solution dans du white spirit. Cela permet d’obtenir une retouche mate dont on pourra ajuster la brillance à celle de la peinture avec un vernis. Toxicité La toxicité est relative à la nature du solvant employé.

221 Loc.cit 222 Loc cit 223 Fuster Lopez, L., op.cit.., pp.106 224 Loc.cit.

CONCLUSION DES INFORMATIONS RECUEILLIES DANS LA LITTÉRATURE Mastic

Avantages

Inconvénients

Colle de peaux

— Très bonne compatibilité avec les matériaux de l’œuvre originale. — Comportement et vieillissement connus. — Facile à niveler dans les grandes et les petites lacunes. — Très bonne compatibilité avec les matériaux de l’œuvre originale. — Bon vieillissement — Facile à appliquer dans les grandes et les petites lacunes — Bonne flexibilité et bonne résistance à la traction — Compatible à la fois avec l’eau ou des solvants organiques. Miscible avec d’autres polymères — Facilement réversible

— Perd rapidement son élasticité et devient rigide et cassant. — Difficile à appliquer et à retirer sans impacter la couche originale, de nature similaire. Nécessite donc une bonne isolation de la lacune avant l’application du mastic. — Présente un léger retrait au séchage

— Facile à appliquer dans les grandes et les petites lacunes. — Excellente adhésion et flexibilité. — Permet de combler des lacunes de grande taille. — Bonne flexibilité et adhésion. — Recommandé pour le comblement des œuvres sensibles à l’eau et aux solvants polaires puisqu’il est soluble dans une large gamme de solvants organiques.

— Rejette de l’acide acétique durant 2 à 3 ans après son application. — Composition exacte inconnue — Réversibilité mécanique uniquement

Aquazol®

PVAc

Paraloïd B72

— Perd en adhésivité au-delà de 85 % HR. — Sensible à l’humidité.

— Le mastic est très collant avant séchage, ce qui peut rendre difficile sa manipulation. — Il est préférable d’imperméabiliser la lacune avec du Paraloïd B-72 à 20 % dans un solvant avant masticage.

Adhésion

Souplesse

Vieillissement

Stabilité aux variations hygrométriques

Retrait au séchage

Facilité d’application

Compatibilité avec les peintures sur panneaux.

Colle de peaux

+++

Aquazol®

+++

PVAc

+++

Paraloïd B 72®

+++

Légende +++ = Beaucoup ++= Assez += Peu - = Non ? = Inconnu

La littérature nous offre des renseignements concernant les propriétés mécanique du mastic colle de peaux et Aquazol®. Nous avons vu que le mastic à la colle de peau à une résistance à la traction de 39 MPa, qu'il rompt en flexion sur un mandrin de diamètre 5,6 cm. Le mastic à l'Aquazol® rompt sur un mandrin d'environ 4 cm de diamètre. Nous ne connaissons pas sa résistance à la traction. Nous ignorons également la résistance à la traction et à la flexion des mastics PVAcTylose et Paraloïd B72®. Dans notre partie 3, nous nous efforcerons à compléter ces connaissances en comparant les propriétés mécaniques des mastics. Nos tests n'auront pas la rigueur de tests scientifiques réalisés dans des conditions optimales. Ainsi, nos résultats seront une approche empirique dans des conditions d'atelier. Ils n'auront pas, de ce fait, la prétention d'exprimer une certitude mais simplement d'aborder une étude comparative de ces mastics. Nous essayerons malgré tout de réaliser des tests contrôlés et une mise en œuvre des échantillons la plus rigoureuse possible afin d'obtenir des résultats comparables.

PARTIE 3 : TESTS RELATIFS À LA SOUPLESSE DES MASTICS SÉLECTIONNÉS. 1. OBJECTIFS DE L’ÉTUDE L'objectif principal de notre étude consiste à déterminer quel mastic présente la meilleure souplesse et la meilleure adhésion parmi une sélection de mastics. Pour cela nous avons désigné, en amont, 4 adhésifs. Dissemblables dans leurs compositions chimiques, mais comparables dans leur ouvrabilité. Nous discernons 2 types de mastics parmi ceux les plus employés actuellement pour le comblement des lacunes des peintures sur bois, selon les réponses au questionnaire : Le mastic à la colle de peaux et le mastic à la PVAC-Tylose. Nous jugerons expérimentalement si le mastic traditionnel colle de peaux est le moins souple parmi tous les mastics testés. Nous examinerons le potentiel du mastic PVAc-Tylose, qui n'est pas documenté dans la littérature. Puis nous introduisons 2 autres adhésifs que nous pouvons mettre en œuvre seuls ou bien en combinaison avec un autre adhésif pour en améliorer les propriétés. L’Aquazol 200® et le Paraloïd B72®. L'Aquazol 200® est considéré dans la littérature comme un polymère stable et souple. Toutefois nous avons noté qu'il était vulnérable à l'humidité. Nous verrons si l'adhésif, une fois mélangé à la charge, voit sa réactivité diminuer. Nous apprécierons la capacité de l'Aquazol 200® à améliorer la souplesse des mastics colle de peaux, PVAc et Paraloïd B72®. Nous découvrirons le potentiel du mastic Paraloïd B72®.

2. TESTS CHOISIS Les 8 mastics à tester choisis sont les suivants : 1) Mastic Craie de champagne (1 part) + Colle de peaux 8 % dans eau nipaginée. (1 part) 2) Mastic Craie de champagne (1 part) + [Colle de peaux 8 % dans eau nipaginée (1 part) + Aquazol 200® à 25 % dans eau déminéralisée (1 part)] 3) Mastic Craie de champagne (1 part) + Aquazol 200® à 25 % dans eau déminéralisée. (1 part) 4) Mastic Craie de champagne (1 part) + [Pvac Pattex Classic D2® (1 part) + Tylose MH300® (4 parts)] (1 part) 5) Mastic Craie de champagne (1 part) + [Pvac Pattex Classic D2® (1 part) + Aquazol 200® à 25 % dans eau (4 parts)] (1 part) 6) Mastic Craie de champagne (1 part) + [Paraloïd B 72® à 20 % dans Acétate d’éthyle + xylène (1:1)] (1 part) 7) Mastic Craie de champagne (1 part) + [Paraloïd B 72® à 20 % dans Acétate d’éthyle + xylène (1:1)+ Aquazol 200® à 20 % dans éthanol] (1 part) 8) Mastic Craie de champagne (1 part) + Aquazol 200® à 20 % dans éthanol (1 part) A) Le pliage sur mandrins cylindriques, qui nous permet de déterminer la résistance à la flexion de nos mastics. Ce test simulera de façon extrême225, la courbure des panneaux peints. B) Puis nous testerons la résistance à la traction de nos échantillons. Cet essai permettra de comparer l’élasticité des mastics en traction. La traction simule le gonflement du bois lors de l’augmentation de l’humidité relative. Pour ce qui est de la compression, on peut supposer que le comportement, pour des faibles compressions, sera le même que le résultat obtenu en traction.226 En effet, nous pouvons observer sur le schéma ci-contre, que "la courbe de Figure 24. Allure schématique du compression prolonge continûment la courbe de traction vers diagramme contrainte-déformation les valeurs négatives. "227 (traction compression) C) Enfin, nous souhaitons comparer le comportement des mastics à des cycles de variations d’humidité. Ceci dans le but de déterminer quel mastic présente le meilleur vieillissement dans des conditions climatiques extrêmement humides ou sèches.

225 La courbure des panneaux peints peut varier du niveau plan à une flèche importante mais cette flèche ne peut pas s'accentuer indéfiniment. Avant cela il y a la rupture du bois ou du joint. Nous nous intéressons à la capacité du mastic à résister à la flexion pour une courbure qui sera bien plus faible que celle à laquelle nous allons les tester. Le diamètre des mandrins est en effet très petit ( le plus grand étant de 25 mm) et représente une situation impossible dans la réalité. 226 Communication personnelle Simon Deroover, Ingénieur au Laboratoire de peintures et vernis. Institut Meurice (Belgique), le 18 mars 2016. 227 Dupeux M. Introduction à la mécanique des matériaux et des structures, Paris, 2009., pp.42

2.1 PRÉPARATION DES ÉCHANTILLONS Les mastics ont été préparés selon les recettes précitées.228 La craie a été broyée dans l’adhésif à l’aide d’une molette en verre sur une palette lisse. 1) Pour l'essai de résistance aux cycles de variations hygrométriques 80 échantillons ont été réalisés, sous diverses formes. - 8 mastics sur toile de lin préalablement préparée à la colle de peaux 8 % + craie de champagne. Nous avons choisi ce support 'toile de lin préparée libre' pour réaliser nos tests car ce support se déforme facilement, devient souple à lorsque l'humidité de l'air augmente et se rigidifie quand l'humidité est basse. - 16 mastics partiellement peints à l'aquarelle229 , appliqués sur une feuille de bois libre et souple, d’une épaisseur de 0,8 mm. - 8 mastics sur des languettes de bois de hêtre, préparées avec de la craie et un liant colle de peaux, dans lesquelles nous avons creusé une lacune de 1 x 5 cm. Les lacunes ont ensuite été comblées par les mastics. Nous avons fait le choix de ne pas appliquer une couche de peinture à l'huile sur ces languettes. Dans la partie 1, nous avons vu que le support bois présente le plus important mouvement de gonflement et retrait face aux variations d'humidité. La couche de préparation quant à elle, a une faible réponse dimensionnelle face aux variations d'humidité. C'est donc le contact entre ces deux matériaux, aux comportements divergeants, qui est à l'origine des craquelures profondes. Si nous avions posé une couche de peinture à l'huile, celle-ci n'aurait pas eu le temps de polymériser complètement. Une couche de peinture à l'huile jeune n'est donc pas représentative de ce que nous cherchons. Ainsi nous avons éliminé ce paramètre pour nous concentrer sur l'observation d'un échantillon Bois-préparation-mastic. 2) Pour la réalisation des tests de traction et flexion, 48 mastics ont été appliqués à l’aide d’un tire film sur de la toile de lin préalablement préparée à la colle de peaux 8 % + craie de champagne (1part/1 part) en une couche. Nous avons choisi ce support 'toile de lin préparée' pour réaliser nos tests car il était ainsi possible de faire des échantillons de format et d'épaisseur plus uniforme. De plus, ce support est souple et approprié pour la réalisation les tests de traction sur la machine à traction et la flexion sur les mandrins cylindriques.

Figure 25. Photographies du tire-film

228 Cf page 86 229 Aquarelle bleu outremer Winsor et Newton, directement sortie du tube.

3. L IMITES DE L’ÉTUDE Dans la limite de temps et de moyens que nous avons à notre disposition pour la réalisation de cette étude, nous avons fait le choix de réduire les paramètres ainsi que le nombre d’adhésifs à tester. L’intérêt pour nous étant de pouvoir observer et comparer ces différents matériaux face à des agressions climatiques et mécaniques. Nos protocoles de tests sont des expériences extrêmes qui restent éloignées des conditions réelles. Or, idéalement, il est préférable de se rapprocher des conditions réelles, tant au niveau de la fabrication des échantillons que dans les tests que nous leurs faisons subir. - Les mastics auraient dû être vieillis. En effet, la souplesse des matériaux varie dans le temps. Il aurait donc été intéressant de comparer nos échantillons à des échantillons 'vieillis'. Le vieillissement des échantillons utilisés dans nos tests de traction et flexion aurait nécessité de poser 48 échantillons de mastics sur toile de lin préparée traditionnellement de 30 x 5 cm dans une enceinte de vieillissement. Ces tests peuvent être réalisés en laboratoire mais présentent un coût important. - La résistance à la compression n'a pu être vérifiée expérimentalement. Or, il s’agit de la contrainte la plus risquée pour une couche picturale déjà fragile. Il aurait été intéressant de soumettre un cas réel de peinture ancienne sur panneau soumise à des variations d’humidité et en l’occurrence à un assèchement de l’humidité relative, pour observer si les différents mastics provoquent des soulèvements de la couche picturale. Ce test aurait nécessité une peinture sur bois ancienne, dont le panneau est sujet à la courbure, sur laquelle nous aurions mastiqué des lacunes de tailles identiques, avec chacun des 8 mastics dans des zones de même fragilité. Cela suppose également la possibilité d'altérer l'œuvre en la soumettant à des variations d'humidité très importantes. Nous comprenons ainsi la difficulté de mise en œuvre et d'interprétation des résultats que nous aurions obtenus. - Les tests de traction et de flexion ont été réalisés dans des conditions environnementales constantes HR ±50 % et T°C ±23 °C. Toutefois, il aurait été intéressant de pouvoir aussi réaliser ces tests dans une atmosphère humide (80 % HR) ainsi que dans une atmosphère sèche (20 % HR). Ainsi nous aurions pu comparer le changement de comportement des mastics en fonction de l’humidité relative. Cela n'était pas réalisable car la machine à traction Amsler, la chambre humide, et les mandrins cylindriques de l'Institut Meurice se trouvent tous dans des lieux différents et il n'était pas possible de les déplacer. Nous comprenons ainsi que dans la limite de temps et de budget qui nous est impartie, nos tests ne seront pas exhaustifs. Nous rappelons qu'il s'agit d'une approche comparative qui ne se targue pas de trouver un mastic souple idéal mais simplement de comprendre le comportement des mastics les plus employés par les restaurateurs, dans le cas spécifique de peintures sur bois.

2. PARTIE EXPÉRIMENTALE E SSAI 1 : E SSAI DE RESISTANCE DES MASTICS AUX CYCLES D ’HUMIDITÉ PRÉSENTATION Pour ce test nous avons réalisé une chambre de 8 m³, fermée hermétiquement par une bâche étanche en polyéthylène. À l'intérieur nous avons disposé un humidificateur et un déshumidificateur branchés sur des minuteries, afin d’alterner de façon automatique les cycles d’humification et de sécheresse de l’air. Un thermohygrographe relevait la température et l’humidité dans la chambre. Cela nous permet de lire sur les courbes, à quelle valeur d’humidité de l’air et de température la chambre est amenée. Un thermohygromètre numérique est placé près du thermohygrographe et permet de comparer les résultats obtenus.230 Dans la chambre humide nous avons mis à l’essai les 8 mastics sous différentes formes pour nous assurer plus de résultats : - Une feuille de bois souple qui est susceptible de se déformer face aux variations d’humidité. - Des languettes de bois rigides, préparées traditionnellement et couverte de pigment ocre à la colle de peaux dans le but de différencier visuellement la zone de préparation de la zone de mastic - Des languettes de toile de lin libres, susceptibles de se déformer. - Une des deux toiles ayant servi aux tests de concentration de charge. Elle pourra ainsi être comparée à celle qui est conservée dans des conditions stables HR ±50 % T°C ±25 °C.

D ESCRIPTION SUCCINCTE Nous avons réalisé des cycles de 12 h, puis des cycles de 24 h, en alternant une humidité maximale (±80 %HR) et une humidité minimale (±20 %HR), pour une température ambiante comprise entre 20 et 25 °C.

Figure 28. Thermohygrographe

Figure 26. Vue extérieure de la chambre humide

Figure 27. Échantillons à l’intérieur de la chambre 230

. Les courbes tracées par le thermohygrographe sont disponibles en annexe. 89

RÉSULTATS Cycles 80 % HR (12h) 30 % HR (12 h) 1 semaine Température entre 20 et 25 °C. _

Cycle d’humidité basse 20 % HR (24 h) Température entre 20 et 25 °C.

Cycle d’humidité élevée 90 % HR (24 h) Température entre 20 et 25 °C.

Cycle d’humidité basse 20 % HR (24 h) Température entre 20 et 28 °C.

Les échantillons sont devenus mous et souples

Colle de peaux + Aquazol 200®

Craquelures visibles. (+)

Pvac Pattex

Les échantillons sont devenus mous et souples Les échantillons sont devenus mous et souples. Retouche légèrement poisseuse. (+)

Paraloïd B72®

Les échantillons sont devenus mous et souples. Retouche poisseuse. (++) Les échantillons sont devenus mous et souples. La retouche à l’aquarelle est devenue poisseuse. (+++)

Paraloïd B72® + Aquazol 200®

Soulèvements très importants du mastic dans la zone peinte. Craquelures (+++)

Aquazol 200®+ eau

Craquelure au niveau de la zone retouchée

Les échantillons sont devenus mous et souples. La retouche est devenue poisseuse. (++) Les échantillons sont devenus mous et souples.

Aquazol 200®+ éthanol

Craquelure au niveau de la zone retouchée

Les échantillons sont devenus mous et souples

Craquelures (++)

Colle de peaux

classic D2®--

Tylose MH300

Pvac Pattex classic D2®--

Aquazol 200®

Légende: - = Rien observé, à l'œil nu. + = un peu ++ = Moyen +++ = beaucoup 90

Craquelures (+++)

CONCLUSION Les mastics ont étonnamment bien résistés à ces cycles extrêmes. Le mastic à la colle de peaux est celui qui a le mieux résisté, la retouche n’a pas changé, même lorsque l’humidité de l’air atteignait le pic extrême de 98 % HR. Cependant, lorsque l’humidité de l’air augmentait significativement (+ de 85 % HR), l’aquarelle se resolubilisait à la surface de certains mastics : - Paraloïd B 72 (+++) - Paraloïd B 72 + Aquazol 200® (++) - PVAc +Aquazol 200® (++) - PVAc + Tylose (+) Nous pensons que ce phénomène est lié au fait que la couche d’aquarelle a plus ou moins pénétré dans les mastics. Bien que cela ne fût pas prévu, ce test nous a donc donné l'occasion de comparer la porosité des mastics en observant le comportement de l’aquarelle à l’humidité. De la même manière nous avons pu observer certain mastics se craqueler, uniquement au niveau de la zone peinte à l’aquarelle. Cela est probablement lié à la tension exercée par la retouche sur le mastic, mais également de la réactivité du mastic à l’humidité. Nous pouvons ainsi instaurer un ordre du mastic le plus craquelé (++++) aux mastics non craquelés récapitulés à la page suivante. Nous pouvons dire que le mastic traditionnel à la colle de peaux a une très bonne résistance aux variations d’humidité. Toutefois nous devons nuancer ce résultat par le fait que le mastic n’est pas vieilli et que les échantillons ne permettent pas d’observer la contrainte sur une couche picturale fragile. Le mastic au Paraloïd B72® présente la plus faible porosité. C’est à dire que la retouche à l’aquarelle n’a pas pénétré dans le mastic. Cela pourrait accélérer la dégradation de la retouche dans des conditions climatiques très humides. Toutefois, dans la littérature, nous avions noté que le mastic au Paraloïd B72® n'est pas très compatible avec une retouche à l'aquarelle et qu'il est préférable de le retoucher avec une résine pigmentée.

1) Paraloïd B72®+ Aquazol® (++++)

5) PVAc + Aquazol ® (+)

2) Aquazol® + éthanol (++++)

6) PVAc + Tylose

3) Aquazol® + eau (+++)

7) Paraloïd B72®

4) Colle de peaux + Aquazol® (++)

8) Colle de peaux

E SSAI 2 : PLIAGE SUR MANDRIN CYLINDRIQUE (ISO 1519 -2011) PRÉSENTATION L’essai de pliage est une méthode empirique permettant d’évaluer la résistance de la couche de mastic au craquelage et/ou au décollement d’un subjectile lorsqu’il est plié sur un mandrin cylindrique dans des conditions normalisées. Cet essai nous permet d’observer à la fois l’adhérence du film de mastic sur le subjectile ainsi que sa flexibilité. L’opération est répétée en utilisant des cylindres de plus en plus petits pour déterminer le diamètre sur lequel la couche se craquelle et/ou se décolle du subjectile. Les mandrins cylindriques nous on été fournis par Le laboratoire des peintures et vernis de l’Institut Meurice (Bruxelles).

Figure 29. Matériel normé pour l’essai de pliage. Institut Meurice (Bruxelles)

RÉALISATION DES ÉCHANTILLONS Les échantillons sont réalisés sur une toile de lin de 5 cm de largeur et 30 cm de longueur. Il y a 3 échantillons par mastic testé, soit 24 bandes de mastics. Les mastics ont été appliqués à l’aide d’un 'tire film' de sorte qu’ils aient une épaisseur régulière de ±1 mm. La difficulté étant que le mastic à la colle de peaux a un retrait plus important que les autres mastics. Nous avons donc réalisé plusieurs couches pour ce mastic afin qu'il soit d'une épaisseur similaire aux autres. Le protocole du test est simple, les bandes de toiles mastiquées sont posées sur un mandrin cylindrique et pliées manuellement autour du cylindre, jusqu'à observer une craquelure. Les échantillons sont tous pliés en premier lieu sur le plus gros mandrin: diamètre (25 mm) ; Puis nous changeons de cylindre en utilisant chaque fois un diamètre plus petit, jusqu'à observer une craquelure au pliage. À la page suivante, lorsque la photo illustre une rupture sur un diamètre de 7 mm c'est que le mastic n'a pas craqué avant. Selon les adhésifs, les mastics sont plus résistants au pliage et peuvent être de ce fait pliés sur des mandrins de très petit diamètre. 93

RÉSULTATS Photographies des premières craquelures formées, pour chaque mastic par l' essai de pliage :

Colle de peaux Rupture au diamètre 25 mm

Colle de peaux + Aquazol 200® Rupture au diamètre 7 mm

PVAcTylose MH300® Rupture au diamètre 20 mm

PVAAquazol 200® Rupture au diamètre 25 mm

Paraloïd B72® Rupture au diamètre 25 mm

Paraloïd B72® + Aquazol 200® Rupture au diamètre 20 mm

Aquazol 200® à 25 % dans l’eau Rupture au diamètre 25 mm

Aquazol 200® à 20 % dans l’éthanol Rupture au diamètre 25 mm

CONCLUSION Les échantillons ont été éprouvés dans cet essai de manière drastique. En effet, les mandrins sont d’un diamètre trop petit pour être représentatifs d’une courbure d’un panneau peint. Cet essai de flexion nous permet néanmoins d’observer la façon dont les mastics se cassent, si la cassure est franche ou faible. Dans tous les cas les mastics ont présenté une bonne adhérence au subjectile. Après pliage, les toiles reviennent à leur forme initiale, les craquelures se referment. Nous avons pu établir une échelle du mastic le moins cassant au plus cassant, en flexion. Cet ordre est directement lié à nos observations.

E SSAI 3 : TRACTION (ISO 4624 -2002) PRÉSENTATION Le produit doit être appliqué en épaisseur uniforme, sur un substrat plat à texture uniforme. Après séchage, les échantillons sont placés dans un appareil de traction (Machine Amsler dans ce cas-ci). Les échantillons sont soumis à un essai de traction contrôlé et on mesure la force nécessaire pour rompre l’adhérence entre le revêtement et le subjectile. On détermine ainsi l’effort de traction nécessaire pour rompre l’interface la plus faible (rupture d’adhérence) ou la composante la plus faible (rupture de cohésion) de l’assemblage éprouvé. Épaisseur : Déterminée par l’outil "tire film" ±1 mm Nombre d'essais par type de mastic : (x 3/mastic) x 8 mastics = 24 essais. Conditions ambiantes : ±23°C - HR 50 % +/-5 % Dimensions : 5 cm de largeur, 30 cm de longueur.

D ESCRIPTION SUCCINCTE Les échantillons sont placés dans les mors de fixation de la machine. Nous octroyons un poids de zéro à 50 kg. Un stylo trace sur un papier millimétré la courbe d’élasticité jusqu’à la rupture du support. Nous constatons qu’ici, la courbe d’élasticité est très faible et ne fournit donc pas une information pertinente pour la comparaison. Nous évaluons donc à quel poids de traction apparait la première craquelure sur le mastic. Nous mesurons aussi l’étirement de la toile avant et après traction. La toile préparée se déchire pour une traction moyenne de 15 kg.

RÉSULTATS ET INTERPRÉTATION Test 1

Test 2

Test 3

Moyenne (kg)

Colle de peaux

3 kg

3,5 kg

2,5 kg

Colle de peaux + Aquazol 200®

7,5 kg

8,5 kg

15 kg

10,3

PVAc Pattex classic D2®Tylose MH300

15 kg

14 kg

12 kg

13,6

PVAc Pattex classic D2®Aquazol 200® Paraloïd B72® Paraloïd B72® + Aquazol 200®

12 kg (rupture toile)

7 kg

9 kg

9,3

10 kg 14 kg (rupture toile)

10 kg 12 kg (rupture toile vers 15 kg)

12 kg 16 kg (rupture toile)

10,6 14

Aquazol 200®+ Eau Aquazol 200®+ Éthanol

5 kg

8 kg

6 kg

6,3

22 kg (rupture toile)

15 kg (rupture toile)

20 kg (rupture toile)



Colle de peaux a la plus faible résistance à la traction. Les craquelures dans ce mastic sont les plus longues et les plus nombreuses, elles apparaissent dès 1 mm d’étirement et pour une moyenne de 3 kg de tension.



Aquazol 200®/eau a une résistance largement supérieure à la traction que la colle animale. Les premières craquelures apparaissent à 1 mm d’étirement de la toile et pour un poids moyen autour de 6 kg. Les craquelures sont courtes et fines. Nous pouvons estimer que l’Aquazol® dans l’eau est deux fois plus résistant à la traction que la colle animale. PVAc Pattex classic D2®+ Aquazol 200® présente une bonne résistance à la traction, les craquelures sont fines et ramifiées. La première craquelure apparait en moyenne à 9,3 kg de traction. PVAc Pattex classic D2®+ Tylose MH300 Ce mélange est plus résistant que PVA Aquazol, la toile est étirée de 2 à 3 mm et le poids moyen est de 13,6 kg. Les craquelures sont courtes, fines et ramifiées. Colle de peaux + Aquazol 200® a pu être étiré jusqu’à 3 mm et pour un poids moyen de 10,3 kg. Les craquelures observées sont fines et ramifiées. Le mélange des deux adhésifs améliore leur résistance mécanique. Paraloïd B72® a pu être étiré jusqu’à 3 mm et pour un poids moyen de 10,6 kg. Les craquelures sont nettes et non ramifiées. Il a une bonne résistance mécanique à la traction. Paraloïd B72® + Aquazol 200® a pu être étiré de 4 mm, pour un poids moyen de 14 kg. La toile a rompu à chaque essai de traction. La résistance du mastic en traction est importante. Lorsque la toile revient à sa position initiale, les craquelures se referment. Aquazol 200®/Éthanol présente très peu de craquelures à la traction. La toile a rompu à chaque essai. La toile a été étirée jusqu’à 5 mm et jusqu’à 19 kg. C’est le mastic le plus résistant à l'étirement.

    



100

Avant traction

Craquelures en traction

Colle de peaux

Colle de peaux + Aquazol 200®

PVAc Pattex Classic D2-

Tylose MH300 PVAc Pattex Classic D2

-Aquazol 200®

Paraloïd B72®

Paraloïd B72® + Aquazol 200®

Aquazol 200®+ eau

Aquazol 200®+ éthanol

101

CONCLUSION Le test de traction a montré que le mastic à Aquazol 200® solubilisé dans l’éthanol ainsi que le mastic au Paraloïd B72® + Aquazol 200® sont les plus résistants à la rupture en traction. Toutefois ces résultats sont à nuancer. En effet, nous avons observé que certains mastics ont une rupture plus brutale et cassante, tandis que d’autres se rompent plus lentement et forment des craquelures fines et ramifiées. Nous considérerons que ce sont ces mastics qui auront un meilleur comportement à la traction, bien que cela ne soit pas quantifiable et est relatif à nos observations. Pour nous, le mastic à la colle de peaux mélangé à l’Aquazol 200® a le meilleur comportement en rupture à traction, bien qu’il se rompe pour une force de traction moyenne, il a une rupture lente et non cassante. Il est intéressant de constater à quel point l’Aquazol 200® modifie les propriétés des adhésifs avec lesquels il est mélangé.

102

CONCLUSION DES TESTS Résistance aux cycles d’humidité/Adhé sion

Résistance flexion/courbure

Résistance traction/compression

Colle de peaux

++++

----

Colle de peaux + Aquazol 200®

+++

Pvac Pattex classic D2®--Tylose MH300 Pvac Pattex classic D2® -Aquazol 200®

++++

+++

Paraloïd B72®

++++

Paraloïd B72® + Aquazol 200®

---

+++

Aquazol 200®+ eau

+++

---

Aquazol 200®+ éthanol

---

----

+++

++++

Légende

Les essais de la Partie 3 ont révélé que les mastics avaient en règle générale une bonne résistance aux cycles de sécheresse et humidité. Les 3 mastics qui ont le mieux résisté sont le mastic traditionnel à la colle de peaux, le mastic au Paraloïd B72® et le mastic PVAc Tylose. Tous les mastics comportant de l’Aquazol® ont craquelé au niveau de la zone retouchée. Nous avions noté dans la partie 2 que le mastic à l’Aquazol® était sensible à l’humidité car son adhésivité diminue au-delà de 85 % HR. Lors de la première semaine d’essai, les échantillons de mastics ont tous résisté aux cycles d’humidité, sauf les deux mastics à l’Aquazol 200® dans l’eau et dans l’éthanol. Nous pouvons donc supposer que lorsque l’Aquazol 200® est mélangé avec un autre adhésif, il devient plus résistant à l’humidité. Les mastics en mélange à l’Aquazol 200® se sont craquelés après avoir atteint des pics d’extrême humidité pendant 24 h. Les retouches à l’aquarelle ont influencé le craquellement des mastics en se resolubilisant à la surface des mastics les moins poreux. Les craquelures concernent toute l’épaisseur des mastics et ont tendance à se soulever. Il s’agit donc, selon nous, d’un manque d’adhésion au bois, seul substrat concerné par ces observations. Paraloïd B72® + Aquazol 200®, Aquazol 200® à l’éthanol et Aquazol 200® dans l’eau sont les mastics qui présentent la moins bonne adhésion.

103

Durant l’essai de pliage, nous avons pu constater que le mastic traditionnel colle de peaux est le mastic le plus cassant. Étonnamment, le mastic le moins cassant était celui composé de colle de peaux et d’Aquazol 200®. Le mastic PVAc - Tylose présentait aussi une bonne souplesse, meilleure que PVAc Aquazol 200®. Le mastic Aquazol 200® dans l’eau est beaucoup moins cassant que le mastic Aquazol 200® dans l’éthanol. Il semblerait que la combinaison colle de peaux + Aquazol 200® accentue les capacités de flexion de la colle de peaux. Nous avons vu dans la littérature que l’Aquazol 200® conserve sa souplesse même après vieillissement, contrairement à la colle de peaux. Il serait intéressant de tester ce résultat sur un échantillon de mastic vieilli. Le test de résistance à la traction a montré que le mastic colle de peaux + Aquazol 200® avait une résistance moyenne mais une rupture faible. Contrairement aux mastics Aquazol 200® dans l’éthanol, Paraloïd B72® + Aquazol 200® et Paraloïd B72® qui présentent une grande résistance mais une rupture brutale et cassante. Le mastic traditionnel est à nouveau le moins résistant à l’épreuve mécanique. Les mastics aqueux sont en règle générale moins résistants à l’épreuve de traction. Nous avons remarqué que les mastics aqueux sont moins cassants que les mastics aux solvants, mais moins résistants à l’étirement. Les mastics aux solvants s’étirent plus mais se rompent de façon brutale. L’essai de traction n’a pas permis de dessiner une courbe d’élasticité sur la machine Amsler, car les mastics ne présentaient pas une élasticité suffisante.231 Cependant nous pouvons supposer que les mastics aux solvants ont une capacité d’élongation plus grande mais une élasticité moins grande que les mastics aqueux.

104

CONCLUSION GENERALE

À travers ce mémoire, nous avons proposé une approche globale de l’étude des mastics adaptés aux mouvements du support des panneaux peints. Cet état des lieux nous a montré l’étendue des possibilités techniques employées à cet effet. Retour sur notre étude Le sujet des mastics pour panneaux peints est complexe de par l’impressionnante diversité des matériaux disponibles à choisir selon les besoins spécifiques de chaque œuvre d’art, ne laissant place à aucun systématisme. Or les informations rassemblées dans la littérature, enrichies par notre enquête auprès des professionnels de la restauration, ont permis de mettre en avant le fait qu’en pratique, une gamme restreinte de matériaux est finalement exploitée. Cela se comprend aisément ; le praticien ne prendra pas le risque d’employer un mélange nouveau sans être certain que celui-ci réponde aux critères de choix déontologiques et techniques. Dans la mesure où il n’existe pas une formulation idéale, nous avons fait le choix d’étudier des adhésifs couramment employés en restauration, répondant à ces critères déontologiques et techniques. Ainsi, en fonction des propriétés particulières des différents adhésifs, le restaurateur, conscient des interactions et des dégradations susceptibles de se produire, orientera ses choix vers les produits qu’il jugera adéquats. Une approche théorique sur le comportement des panneaux peints Pour commencer, nous avons développé dans la première partie une présentation générale des matériaux de masticage, ensuite, une approche théorique du comportement des peintures sur bois. Il est nécessaire de déterminer, en amont de toute intervention de restauration, la réactivité de l’œuvre face aux variations hygrométriques. Un tableau récapitulatif de la partie 1 a permis de mettre en place une passerelle entre cette théorie, vaste et complexe, et la pratique concrète. En effet, le praticien pourra suivre le protocole d’analyse proposé, afin de déterminer la réactivité du panneau peint à l’humidité, justifiant ainsi la nécessité pour l’œuvre, d’employer un mastic souple. La partie 2 appréhendait les spécificités des matériaux de masticage. De manière pratique pour l’étude des charges d’une façon plus théorique en ce qui concerne les adhésifs. Le rôle de la charge — Tests préliminaires L’étude comparative des charges dans les tests préliminaires nous a permis d’évaluer la pertinence des recettes employées habituellement par les praticiens. La phase du masticage est une étape qui est souvent peu documentée, car celle-ci dépend, en grande partie, de l’expérience personnelle du restaurateur. La restauration étant un domaine où les connaissances s’acquièrent aussi par l’expérimentation. C’est pourquoi dans les recettes reçues suite à notre enquête, les quantités de charges ainsi que la nature de la charge 105

manquaient souvent de précisions. Nous avons donc trouvé un intérêt tout particulier à étudier les proportions de charges nécessaires pour obtenir une bonne ouvrabilité, selon l’adhésif et en fonction du type de charge. Nous avons pu observer l’impressionnante diversité de textures et de consistances qu’offrent les différentes charges. Enfin, nous avons découvert le potentiel qu’offrirait l’étude des charges dans le comportement du mastic. Un état de la littérature : Les propriétés de 4 mastics Ensuite nous nous sommes concentrée sur l’étude théorique de 4 adhésifs, en faisant un état de la littérature. Nous avons vu que l’obstacle dans l’étude des mastics réside dans le fait que même lorsque nous connaissons les propriétés des adhésifs purs, nous ne pouvons prétendre que par extension, l’adhésif chargé aura les mêmes propriétés. En effet, celles-ci sont modifiées lorsque l’adhésif est en mélange avec une charge au-delà d’une certaine mesure, appelée concentration volumique pigmentaire critique (CVPC). Nous avons donc pu déterminer grâce à nos tests préliminaires de concentrations de charges, une charge unique, que nous pouvions mélanger dans les mêmes proportions dans chacun des adhésifs. (1part/1part + broyage) Ainsi nous avons rendu le paramètre 'rôle de la charge' identique dans tous nos échantillons. Nous avons pu de cette manière comparer, dans la partie 3, le comportement des mastics en fonction d’un seul critère qui est le choix de l’adhésif. Évaluation de la souplesse des mastics et de leur comportement face aux variations d’humidité La partie 3 a permis d’évaluer et de comparer de façon expérimentale, le comportement de 8 mastics, composés de 5 adhésifs et d’une charge sous différentes combinaisons. Nous avons ainsi pu vérifier que le mastic traditionnel colle de peaux avait un très bon comportement aux variations d’humidité, mais que celui-ci était le moins résistant aux tests mécaniques de traction et de flexion. Cela a donc confirmé que l’emploi du mastic à la colle de peaux est peu adapté dans le cas d’une peinture sur bois ayant une forte réponse dimensionnelle face aux variations hygrométriques. Nous avons observé que l’Aquazol 200® était un mastic très intéressant. Employé seul il présente une meilleure résistance lorsqu’il est dissout dans l’éthanol. En mélange avec un autre adhésif, il agit comme un plastifiant. Nous avons pu observer que l’ajout d’Aquazol 200® améliorait considérablement la souplesse du mastic à la colle de peaux, à la traction, mais surtout à la flexion. Nous avons constaté que le mastic PVAc-Tylose a une souplesse moyenne. Étrangement, le mélange PVAc-Aquazol 200® n’augmente pas sa souplesse. Mais nous avons observé que les ruptures lors des efforts de traction et de flexion étaient plus faibles et donc moins dangereuses avec le mastic PVAc-Aquazol 200®. Dans des conditions climatiques où l’humidité reste en deçà de 85 % HR, nous conseillons le mélange PVAc-Aquazol 200®. Enfin le mastic Paraloïd B72® a montré une très grande résistance à la traction et à la flexion, mais des ruptures très cassantes. Nous avons observé que ce mastic est non poreux et qu’il réagit peu, en conséquence, aux variations d’humidité. Cela pourrait donc être dangereux pour une couche picturale fragile, lors du retrait du bois. Nous excluons de ce fait l’usage de ce mastic dans le cadre de notre recherche spécifique. Nous avons pu vérifier que les mastics utilisés habituellement par les restaurateurs : colle de peaux et PVAc/Tylose ont une bonne adhésion au substrat et un excellent comportement 106

face aux variations hygrométriques, mais sont moins résistants aux efforts mécaniques qu’Aquazol 200® et Paraloïd B72®. Les polymères Aquazol 200® et Paraloïd B72® que nous avons choisi de comparer avaient théoriquement une grande force d’adhésion et une grande souplesse. Nous avons observé qu’une fois formulés en mastics, leur adhésion décroit fortement, mais ils conservent toutefois une grande résistance à la traction et une résistance moyenne à la flexion. Faire un choix cohérent et respectueux de l’œuvre À titre personnel, nous avons été séduite par le potentiel du mélange colle de peaux-Aquazol 200®. Nous pensons que ce mastic présente de grandes qualités tant au niveau de l’adhésivité que de la résistance aux efforts mécaniques. La sensibilité de l’Aquazol 200® à une atmosphère humide est un facteur non négligeable. Mais nous avons observé que ce mastic colle de peaux-Aquazol® avait résisté de façon acceptable à notre test drastique de cycles d’humidité. Or nous avons vu que sur une année, pour une HR comprise entre 25 et 75 % HR et une température de 25-30 °C, il existe un grand risque de dommage mécanique sur les peintures très vulnérables. Ainsi nous comprenons que même si notre mastic souple est résistant aux fluctuations d’humidité, le plus important reste que la peinture soit dans un environnement favorable à sa bonne conservation. Dans ce cas, il faut que le mastic soit aussi résistant aux fluctuations hygrométriques que la peinture, mais pas davantage. Prise de recul La perspective de ce mémoire était d’ouvrir une porte sur un sujet trop peu exploré et ainsi comprendre comment nous pouvions adapter au mieux le choix de nos produits aux cas particuliers des peintures sur panneaux instables. Nous avons conscience que notre apport est infime face à l’immensité du savoir théorique et pratique des matériaux de la peinture et de la restauration. Nous aurions aimé réaliser des comparaisons sur un panel beaucoup plus large d’adhésifs. Nous aurions voulu pouvoir déterminer si le type de charge a une influence sur le comportement du mastic. Beaucoup de choses restent encore à explorer. Mais nous avons pu toutefois, établir le lien entre le savoir faire d’atelier, parfois nébuleux, et une expérience de la recherche, inédite pour nous. Cette expérience passionnante du mémoire nous a permis de coopérer avec des scientifiques et des restaurateurs dans le but de fédérer leurs compétences et d’en extraire, nous l’espérons, une meilleure compréhension du comportement du mastic.

107

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VIII

TABLE DES ILLUSTRATIONS FIGURE 1. MASTIC D’ALBERT PHILIPPOT. ; PHOTO MOUFFE M.A.....................................................................................................4 FIGURE 2. MASTIC D’ALBERT PHILIPPOT. ; PHOTO MOUFFE M.A.....................................................................................................4 FIGURE 3. SOULEVEMENTS DE LA COUCHE PICTURALE AUTOUR DES MASTICS CONTRAIGNANTS. ; PHOTO COSTA. E. .................5 FIGURE 4. SOULEVEMENTS AUTOUR D’UN MASTIC CRAIE-COLLE. ; PHOTO COSTA. E .......................................................................6 FIGURE 5. DIFFERENCE DE DURETE ; PHOTO COSTA. E.....................................................................................................................6 FIGURE 6. STRATIGRAPHIE D’UNE PEINTURE SUR PANNEAU ; SCHEMA LE BERRE ALBERTINI S.ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. FIGURE 7. CONTRAINTES SUR LE MASTIC PAR LE MOUVEMENT DU BOIS. ; SCHEMA LE BERRE ALBERTINI S. ............................. 16 FIGURE 9. COMPORTEMENT DU MASTIC EN FONCTION DU MOUVEMENT DU BOIS. ; SCHEMA LE BERRE ALBERTINI S................ 17 FIGURE 8. PROCESSUS DE DEFORMATION ELASTIQUE ET PLASTIQUE. ; SCHEMA LE BERRE ALBERTINI S................................... 17 TABLEAU 1. ESSENCES DE BOIS RENCONTREES DANS LA PEINTURE EUROPEENNE .; LE BERRE ALBERTINI................................. 20 FIGURE 10. STRATIGRAPHIE D’UN TYPE DE PREPARATION ITALIENNE. ; SCHEMA LE BERRE ALBERTINI S................................ 25 FIGURE 11. COMPARAISON DE LA REACTIVITE DES MATERIAUX FACE A UNE VARIATION HR.; SCHEMA BRATASZ L. .................. 28 FIGURE 12. PRESENTANT LA FATIGUE A LA RUPTURE DU GESSO. ; SCHEMA BRATASZ L ............................................................... 29 FIGURE 13. (MC = MOISTURE CONTENT)., COLMAR J.. ................................................................................................................. 31 FIGURE 14. HUMIDITE DU BOIS EN %, GALAFLEX.COM. ................................................................................................................. 32 TABLEAU 2. MASSES VOLUMIQUES MOYENNES PAR ESSENCE. ; LE BERRE ALBERTINI S............................................................ 33 FIGURE 15. DENSITE DES ESSENCES DE BOIS. ; SCHEMA LE BERRE-ALBERTINI S D’APRES HORIE. .......................................... 34 FIGURE 16. VARIATIONS ANISOTROPIQUES DU BOIS. ; S CHEMA LE BERRE ALBERTINI S. .......................................................... 35 TABLEAU 3. POURCENTAGES DE RETRAIT DU BOIS EN FONCTION DES ESSENCES. SCHEMA LE BERRE ALBERTINI S.. ............. 36 FIGURE 17. DEBITS SUR DOSSE ET FAUX QUARTIER. SCHEMA LE BERRE ALBERTINI S.. ............................................................ 37 FIGURE 19. SCHEMA DE DEGRADATION DATE DE 1845. IRPA BULLETIN .................................................................................. 39 FIGURE 20. GONFLEMENT ET RETRAIT DU BOIS SOUS CONTRAINTE............................................................................................. 40 FIGURE 18. REVERS AVANT TRAITEMENT. IRPA BULLETIN ........................................................................................................ 39 ILLUSTRATION 18. COPYRIGHT : C2RMF/D. VIGEARS. ............................................................................................................ 40 ILLUSTRATION 19. MODELISATION 3D DE LA DEFORMATION DU PANNEAU ; SCHEMA UZIELLI ............................................... 40 ILLUSTRATION 19. PHOTO WWW.NPG.ORG.UK .............................................................................................................................. 41 ILLUSTRATION 20. PHOTO WWW.NPG.ORG.UK .............................................................................................................................. 41 ILLUSTRATION 21. PHOTO WWW.NPG.ORG.UK .............................................................................................................................. 41 FIGURE 21. ÉCHELLE DE CVP, GRADUEE DE 0 A 100 %. SCHEMA MEMOIRE O.BARANI........................................................... 47 FIGURE 22. TESTS PRELIMINAIRE PLANCHE 1 PHOTO S. LE BERRE ALBERTINI ........................................................................ 52 FIGURE 23. TESTS PRELIMINAIRE PLANCHE 2 PHOTO S. LE BERRE ALBERTINI........................................................................ 53 TABLEAU 4. RESULTATS DES PROPORTIONS DE CHARGE S PHOTO. LE BERRE ALBERTINI ......................................................... 54 FIGURE 24. DIAGRAMME CONTRAINTE-DEFORMATION (TRACTION COMPRESSION) S. DERROVER ........................................... 86 FIGURE 25. PHOTOGRAPHIES DU TIRE -FILM PHOTO S. LE BERRE ALBERTINI. ............................................................................ 87 FIGURE 26. VUE EXTERIEURE DE LA CHAMBRE HUMIDE PHOTO S. LE BERRE ALBERTINI. .......................................................... 89 FIGURE 27. ÉCHANTILLONS A L ’INTERIEUR DE LA CHAMBRE PHOTO S. LE BERRE ALBERTINI. .................................................. 89 FIGURE 28. THERMOHYGROGRAPHE PHOTO S. LE BERRE ALBERTINI. ........................................................................................ 89 FIGURE 29. ESSAI DE PLIAGE. INSTITUT MEURICE (BRUXELLES) PHOTO S. LE BERRE ALBERTINI............................................. 93 PHOTOGRAPHIES DES MASTICS PAR L’ESSAI DE PLIAGE PHOTO S. LE BERRE ALBERTINI............................................................. 94

GLOSSAIRE Concentration volumique pigmentaire : Définit le rapport des volumes de matières pulvérulentes contenu dans le produit à la valeur de l’extrait sec. Dans les formulations des peintures, cela permet de rendre compte à la fois de la quantité de pigments et de matières de charges. 232 Fluage : Le fluage est relatif à la déformation du matériau en fonction du temps.233 Humidité relative : Lorsqu’on parle d’humidité, on a recours à la notion d’humidité relative (HR), que l’on définit comme la quantité de vapeur d’eau contenue dans un volume d’air donné par rapport au maximum qu’il pourrait contenir à une température et une pression données. L’humidité relative va de 0 à 100 %. L’air est sec quand l’humidité relative est inférieure à 35 %. L’air est moyennement humide entre 35 et 65 %, et l’air est humide à plus de 65 % d’humidité relative. À l’intérieur d’un même espace, l’HR varie en fonction des changements de température : elle augmente si la température baisse et diminue si elle s’élève.234 Lévigation : Substance réduite en poudre impalpable après broyage, dispersée dans un liquide. Les particules les plus grosses se précipitent au fond du récipient, les particules fines se tiennent en suspension à la surface du liquide, où elles peuvent être extraites après décantation et filtrage.235 pH : Mesure de l’état acido-basique d’une solution contenant des ions H+, définie par pH = − log10 [H+], où [H+] est la concentration de la solution en ions H+ Plastifiant : Un plastifiant rend le plastique souple et flexible. Il abaisse la température de transition vitreuse du matériau final en s’insérant entre les chaînes macromoléculaires et en remplaçant une partie des interactions polymère-polymère par des interactions polymèrediluant plus faibles.236 Plastifiant externe : Molécule rajoutée au polymère permettant de baisser sa température de transition vitreuse. Plastifiant interne : Groupement d’un polymère permettant d’abaisser sa température de transition vitreuse.

232 http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/procedes-chimie-bio-agro-th2/elaboration-desformulations-42335210/formulation-des-peintures-j2270/physico-chimie-des-peintures-j2270niv10002.html 233 Naze, L., Chapitre XV Fluage http://mms2.ensmp.fr/mat_paris/duree/exercices/exercices.php 234 CENTRE DE CONSERVATION DU QUEBEC, « L’humidité relative et la température », [en ligne], URL : http://www.ccq.gouv.qc.ca/index.php?id=171 235 http://www.cnrtl.fr/definition/ 236 LECOMTE BECKERS, J., Physique des matériaux : Partie Polymère. Chapitre 4 : Température de transition des polymères, [en ligne], URL : http://www.metaux.ulg.ac.be/Fichierpourtelech/polym/ch%204.pdf

Plastique : Mélange contenant une matière de base (un polymère) qui est susceptible d’être moulée, façonnée, en Général à chaud et sous pression, afin de conduire à un semi-produit ou à un objet. Se dit de toute substance pouvant être mise en œuvre par modelage ou moulage. Point de rendement : Traduction du terme anglais : 'Yield point'237. En génie mécanique, ce terme renvoie à la limite élastique du matériau. C’est à dire à la fin de son comportement élastique et au passage à son comportement plastique. Polymère amorphe : Les polymères amorphes ne possèdent pas de point de fusion ; mais ils ont une température de transition vitreuse qui est définie selon les conditions expérimentales. Cette température Tg sépare l’état liquide (équilibre métastable), de l’état vitreux (hors d’équilibre). À l’état liquide, les atomes ont un arrangement spatial labile tandis qu’à l’état vitreux, la structure est figée à l’échelle du temps de l’expérience.238 Porosité : Propriété d’un corps, d’un milieu, de comporter des vides interconnectés ou non, exprimée quantitativement par le rapport du volume de ces vides au volume total du milieu546. La porosité d’un film de peinture acrylique dépendra, entre autres, de la Concentration Pigmentaire Volumique (CPV) et du degré de coalescence des particules solides de polymère.239 Saponification : Réaction dans laquelle un ester est décomposé, sous l’action d’une base forte ou d’un enzyme, en alcool et en sel de l’acide correspondant.240 Viscosité : État d’un liquide plus ou moins épais et sirupeux, dû au frottement réciproque des molécules, et qui s’oppose à leur écoulement ; capacité à s’écouler plus ou moins facilement.241 Vulcanisation : Traitement réalisé sur un élastomère brut, tel que le caoutchouc, pour former après cuisson des ponts entre les chaînes moléculaires. Cela permet de rendre le matériau moins plastique mais plus élastique. Généralement ce procédé chimique consiste à incorporer un agent vulcanisant, tel que le soufre. 242

237 http://www.britannica.com/science/yield-point 238 Combette P., Ernoult I., Physique des polymères. I. Structure, fabrication, emploi, Hermann éditeurs des sciences et des arts, Paris, 2005. pp.13 239 http://hydrologie.org/glu/FRDIC/DICPOROS.HTM 240 http://www.cnrtl.fr/definition/saponification 241 http://www.cnrtl.fr/definition/viscosit%C3%A9 242 Jana Sanyova, Notes de cours sur les polymères.

ANNEXES : ANNEXE 1 : TESTS PRELIMINAIRES DE CONCENTRATION DE CHARGE Les mélanges ont été préparés avec des dosettes graduées de 1gr et 5gr. Cela nous a permis de faire à la fois des mélanges en part et ensuite de convertir ces volumes en grammes. Les charges ont toutes un poids différent. C’est pourquoi nous ne tombons pas sur des chiffres ronds. Les résultats de la conversion du volume des dosettes (1 et 5 gr) et du poids réel de ce volume en fonction des charges, sont repris dans le tableau suivant. La pesée a été réalisée sur une balance de précision à 0,01 gr. Volume dosette : 5 gr Carbonate de calcium léger 4,411 gr ca 1 µm Craie de champagne 4,721 gr Craie de Belgique 4,245 gr Craie de Bologne 4,234 gr 50-60 µm Craie de Bologne 5,266 gr 30-40 µm Gypse 4,281 gr Kaolin 1,653 gr Sulfate de baryum 5,857 gr Farine de quartz 6,971 gr

Volume dosette : 1 gr 0,882 gr 0,944 gr 0,849 gr 0,846 gr 1, 053 gr 0,856 gr 0,330 gr 1,17 gr 1, 394 gr

Charge

Concentration 1 « à saturation »

Concentration 2 « à consistance voulue »

Carbonate de calcium léger ca 1 µm Mouillage Couvrance

10 ml de colle de peau 5,29 gr de charge

10 ml de colle de peau 16,76 g de charge

Mauvais -- Mauvaise même après 4 couches -- Liquide +++

Moyen -Moyenne. Bonne couvrance au bout de 3 couches. -Liquide ++

Poreux, rugueux et moyennement couvrant.

Homogène, lisse et très blanc.

10 ml de colle de peau 6,136 gr de charge Mauvais -Moyenne. Bonne couvrance au bout de 3 couches. -Liquide +++

10 ml de colle de peau 6,608 gr de charge Moyen -Moyenne. Bonne couvrance au bout de 3 couches. Liquide +

Cassant.

Homogène, lisse.

10 ml de colle de peau 12,7 gr de charge Bon + Bonne + 3 couches. +++

10 ml de colle de peau 14,43 g de charge Bon ++ Bonne ++ 2 couches sont suffisantes.+ 3 couches sont parfaites. +++ Gel Très agréable à appliquer. Homogène, moins cassant. Bulles d’air également.

Texture à l’application Résultat après séchage Craie de Champagne Mouillage Couvrance Texture à l’application Résultat après séchage Craie de Belgique Mouillage Couvrance

Texture à l’application Résultat après séchage

Craie de Bologne 50-60 µm Mouillage Couvrance Texture à l’application

Gel Très agréable à appliquer. Homogène, cassant. Bulles d’air apparaissent au séchage. Or la colle a été chauffée avec un contrôle de la température (50 °C). Le mastic est mélangé à la spatule dans son récipient en verre. 10 ml de colle de peau 14,38 gr de charge Bon Satisfaisante après 4 couches -Liquide + Sa viscosité augmente

10 ml de colle de peau 16,07 g de charge Bon Satisfaisante après 4 couches -Liquide

Résultat après séchage Craie de Bologne 30-40 µm Mouillage Couvrance Texture à l’application

Résultat après séchage Gypse Mouillage Couvrance Texture à l’application Résultat après séchage Kaolin Mouillage Couvrance Texture à l’application

Résultat après séchage Blanc fixe Mouillage Couvrance Texture à l’application Résultat après séchage

rapidement avec l’évaporation de l’eau. Homogène, lisse. Légers agrégats au séchage. 10 ml de colle de peau 15,79 gr de charge Excellent Peu couvrant à la 1ere couche Très bien dès la 2eme couche. Fluide, mais épaisse. Agréable à appliquer Sa viscosité augmente rapidement avec l’évaporation de l’eau. Homogène, lisse. Légers 10 ml de colle de peau 13,69 gr de charge Excellent Peu couvrant à la 1ere couche Très bien dès la 2eme couche. Fluide et devient de plus en plus onctueuse. S’applique en fines couches. Agréable à appliquer. Homogène, lisse. 10 ml de colle de peau 3,96 gr de charge Mauvais -- 3 couches nécessaires. La charge ne s’est pas dispersée aussi bien que les autres dans la colle. Un broyage à la molette serait utile. Répartition homogène. Forme des petits agrégats. Le mastic est peu épais. 10 ml de colle de peau 18,72 gr de charge Excellent Excellente Onctueux + Séchage très rapide. Forme des petits trous après séchage. III

Homogène, lisse. Légers agrégats au séchage. 10 ml de colle de peau 17, 90 g de charge Excellent Satisfaisante dès la première couche. Idem

Homogène, lisse. 10 ml de colle de peau 14,55 g de charge Excellent Satisfaisante dès la première couche. Idem

Lisse, mais présente des petites bulles d’air au séchage. 10 ml de colle de peau 4,95 g de charge Mauvais Idem Idem

Présente des petits trous de bulles d’air au séchage. 10 ml de colle de peau 21,06 gr de charge Idem Idem Onctueux +++ idem

ANNEXE 2 : COURBES DU THERMOHYGROGRAPHE Semaine 1 :

Semaine 2 :

Nous avions disposé un thermohygrographe numérique pour comparer les données du thermohygrographe. Nous avons constaté que la température correspondait toujours assez bien. Toutefois les pics d’humidité étaient toujours plus important sur la version numérique que sur la courbe papier. Nous pensons que l’humidité relevée par le boitier numérique était plus juste. En effet, l’humidité atteignait des pics très élevés au point de créer de la condensation dans la chambre, tandis que la courbe papier n’indiquait que 75 % HR, le boitier indiquait 97 % HR. IV

ANNEXE 3 : REPONSES AU QUESTIONNAIRE DES RESTAURATEURS Questions : 1) Les peintures que vous êtes amenés à traiter doivent-elles parfois retourner dans des conditions de conservation non idéales ? (Expliquez en quoi les conditions peuvent parfois ne pas être idéales.) 2) Quels types de mastics utilisez-vous pour le comblement des lacunes dans une peinture sur panneau ? 3) Quelles essences de bois rencontrez-vous dans les œuvres que vous êtes amenés à traiter ? 4) Différenciez-vous le type de charge et le type de colle de votre mastic par rapport au type de préparation de la peinture originale (Gesso, Craie, pigments ou autre) ? 5) Quelles charges utilisez-vous et avez-vous un ordre de préférence, des habitudes ou pas ? (Lesquelles et pourquoi ?) 6) Quelles colles utilisez-vous dans vos mastics et avez-vous un ordre de préférence, des habitudes ou pas ? (Lesquelles et pourquoi ?) 7) Vous arrive-t-il d’ajouter des plastifiants dans votre mélange de mastic ? Si oui, lesquels ? 8) Accepteriez-vous de me donner vos recettes de mastics souples ? Si oui, je souhaiterais connaître les proportions précises de charges et d’adhésifs. Réponses : 1) Les peintures que vous êtes amenés à traiter doivent-elles parfois retourner dans des conditions de conservation non idéales ? (Expliquez en quoi les conditions peuvent parfois ne pas être idéales.) (Bruxelles, Restauratrice indépendante) : Souvent, les peintures retournent dans des églises sans climatisation ou des réserves provisoires non contrôlées. Pour les peintures sur bois, c’est souvent ces conditions qui sont les plus extrêmes : variations du taux d’humidité/température. (Nice, Restaurateur indépendant) : Parfois car le milieu de conservation de ces œuvres connaît de nombreuses variations climatiques (église, maison particulière) (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Oui. Églises et/ou habitations particulières dans lesquelles fluctuent régulièrement et brusquement des cycles d’humidité et de température. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Dans la majorité des cas les œuvres retournent dans des conditions instables. Même dans les musées parfaitement conditionnés on doit s’attendre à des fluctuations accidentelles et néfastes à court ou à long terme. (Bruxelles, IRPA, Département sculpture) : L’IRPA travaillant pour l’ensemble des collections publiques y compris les églises, il arrive régulièrement que les œuvres retournent dans un milieu où les conditions varient beaucoup. De nombreuses églises sont chauffées de manière importante et occasionnelle lors des cérémonies liées à des enterrements, mariages… ou pour la messe du dimanche. Ceci crée de brusques variations de l’humidité relative alors qu’avant l’installation des systèmes de chauffage, les sculptures subissaient les variations saisonnières plus douces et progressives. V

(Anvers, Restaurateur) : No, mostly museum climates (of course these are not always optimal) (Liège, Restauratrice) : Oui, les œuvres peuvent retourner dans des églises humides mais chauffées en partie, l’hiver. Également, dans des pièces d’habitation privée exposées au sud. 2) Quels types de mastics utilisez-vous pour le comblement des lacunes dans une peinture sur panneau ? (Bruxelles, Restauratrice indépendante) : - Mastic Craie/colle : Colle totin/craie (8 % dans eau nipaginée) - Mastic PVA/Tylose : 1 part de PVA/4 parts de tylose à 5 % dans eau nipaginée - Mastic cire/craie/pigments (je dois retrouver la recette exacte), à chaud - Modostuc (peinture contemporaine mais jamais utilisé sur panneau) - Mastic Beva (utilisé sur peinture sur toile jamais sur panneau), à chaud pour être structuré (Nice, Restaurateur indépendant) : Soit Modustuc pour les lacunes petites et de faible profondeur, ou, cire-résine chargée en pigment. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Craie-colle animale. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Dans la majorité des cas un mastic craie ou kaolin/colle animale. Parfois du modostuc suivant la finesse de l’état de surface que je veux obtenir. Le plus important étant de bien traiter la surface à mastiquer avant le comblement (Bruxelles, IRPA, Département sculpture) : Dans le cas des sculptures, seules les lacunes jugées très perturbantes pour la perception de l’œuvre et de ses volumes sont mastiquées pour être retouchées (voir par ex traitement Sedes de Seron). Généralement la lacune jusqu’au bois est laissée visible et l’on se contente de retoucher le bord des lacunes montrant la préparation blanche ou les usures laissant apparaitre la préparation blanche. Pour la sculpture en bois polychromé, le mastic traditionnel est le mélange craie-colle animale. Le Modostuc a quelques fois été utilisé car pratique sur chantier (pas de chauffage, facilité d’emploi) mais il est maintenant évité car on ne connaît pas sa composition précise. (Anvers, Restaurateur) : I am a big fan of Beckers Latex Spackel (http://cameo.mfa.org/wiki/Latex_Spackel) I also like the old Helmut Ruhemann recipe a lot, do replace zinc white with Titanium white. I used it for frames and paintings , paintings when the fills were at the edge of the canvas. It stays good for decades!, meaning once you made it, it is nice to have it around in the studio. (Helmut Ruhemann’s putty= 60grams gilders whiting/ 15grams stand oil/ 20grams animal glue in water, rather viscous/ 10 grams zinc white (replaced with titanium white)/ 5grams of bees wax) (Liège, Restauratrice): Mastic craie-colle totin. Éventuellement, Modostuc® 3) Quelles essences de bois rencontrez-vous dans les œuvres que vous êtes amenés à traiter ? (Bruxelles, Restauratrice indépendante) : Chêne le plus souvent, parfois résineux, acajou. (Nice, Restaurateur indépendant) : Pin, peuplier, chêne, noyer. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Chêne (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Chêne, bois exotique, peuplier, tilleul, résineux. (Bruxelles, IRPA, Département sculpture) : Le plus souvent : chêne et du tilleul, du noyer et moins souvent des fruitiers, du saule, peuplier. (Anvers, Restaurateur) : Mostly oak (Liège, Restauratrice) : Principalement du chêne mais j’ai déjà eu un résineux ou contreplaqué (peut-être pas considéré dans l’étude)

4) Différenciez-vous le type de charge et le type de colle de votre mastic par rapport au type de préparation de la peinture originale (Gesso, Craie, pigments ou autre) ? (Bruxelles, Restauratrice indépendante) : Non pas spécialement. J’ai utilisé une fois de la pulpe de papier, comme bouchage plutôt pour combler une fente sur une peinture espagnole dont la préparation était un mélange de gesso et de fibres (paille ?). (Nice, Restaurateur indépendant) : En fonction des caractéristiques des comblements à réaliser, et, en fonction de la réactivité du panneau la composition/concentration des matériaux peut évoluer. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Non (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Dans le cas du gesso, je n’utilise jamais de mastics aqueux. (Bruxelles, IRPA, Département sculpture) : Nous rencontrons principalement la craie sur les sculptures en Belgique. Dans ce cas, les matériaux utilisés pour les mastics ne se distinguent pas des matériaux de l’œuvre. D’où l’importance de la documentation photo et de la localisation des mastics sur des schémas. Des essais avec l’ajout de sulfate de Barium sont prévus. (Anvers, Restaurateur) : No, sometimes maybe coloration, but very rarely. (Liège, Restauratrice) : Non 5) Quelles charges utilisez-vous et avez-vous un ordre de préférence, des habitudes ou pas ? (Lesquelles et pourquoi ?) (Bruxelles, Restauratrice indépendante) : Principalement de la craie tamisée ; parfois kaolin en raison de sa finesse (mais sa couleur peut-être dérangeante) J’aime bien rebroyer mon mastic à la molette une fois préparé. (Nice, Restaurateur indépendant) : Carbonate de calcium : Blanc de Meudon, poudre de marbre, Kaolin, Blanc de Titane. Le choix se fait suivant la consistance et la dureté souhaitées, je n’hésite pas à varier si nécessaire. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Craie, blanc d’Espagne. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Je n’utilise plus de pigments dans mes mastics pour des problèmes de porosité et l’impossibilité avec ce type de charge d’avoir une surface régulière. (Bruxelles, IRPA, Département sculpture) : Craie (la plus utilisée, celle qui a fait ses preuves après plusieurs décennies sans problème constaté), kaolin (lorsqu’une surface très lisse est souhaitée), microbilles de verre comme charge non active ajoutée (pour diminuer la quantité de liant). (Anvers, Restaurateur) : Used to have a preference for kaolin because it is so fine, but it is harder to remove from the surface if you over-fill an area. (Liège, Restauratrice) : Principalement, j’utilise la craie par habitude et le gesso parfois pour une préparation plus fine, lisse. 6) Quelles colles utilisez-vous dans vos mastics et avez-vous un ordre de préférence, des habitudes ou pas ? (Lesquelles et pourquoi ?) (Bruxelles, Restauratrice indépendante) : Colle de peau de lapin/colle totin de préférence en plaque (Lion) ou en granulés PVA Pattex classic Tylose MH300 (Kremer) (Nice, Restaurateur indépendant) : Colle de peau, Colle d’esturgeon, Cire-résine selon la réactivité du panneau. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Colle totin.

VII

(Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Craie parce que cela a fait ses preuves et que je maitrise mieux la matière. (Bruxelles, IRPA, Département sculpture) : Colle de peau de lapin (convient à une majorité de cas). Plus rarement des éthers de cellulose (bouchage plus poreux souhaité). (Anvers, Restaurateur) : If I make them myself it is animal glue; in Antwerp Academy we used to have a mixture of methylcellulose and PVA which was very sticky and also could be kept without going bad for a long time. Sorry do not have the exact recipe. (Liège, Restauratrice) : J’utilise toujours la colle totin en plaques ou en grain. J’ai néanmoins remarqué que ces colles pouvaient être plus ou moins « fortes » sans informations complémentaires. 7) Vous arrive-t-il d’ajouter des plastifiants dans votre mélange de mastic ? Si oui, lesquels ? (Bruxelles, Restauratrice indépendante) : Non (Nice, Restaurateur indépendant) : Non (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Non (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Non (Bruxelles, IRPA, Département sculpture) : Non. Nous évitons les mélanges les produits de natures différentes qui forment des mélanges peu homogènes et dont les interactions au cours du vieillissement sont inconnues. (Anvers, Restaurateur) : No (Liège, Restauratrice) : Non 8) Accepteriez-vous de me donner vos recettes de mastics souples ? Si oui, je souhaiterais connaître les proportions précises de charges et d’adhésifs. (Bruxelles, Restauratrice indépendante) : Mastic craie-colle 8 gr de colle totin (en plaques de préférence ou en grains) 92 ml d’eau nipaginée 100 gr de craie tamisée Préparer l’eau nipaginée (dissoudre la nipagine : 2 gr/1 litre d’eau déminéralisée ; faire chauffer). Faire gonfler 8 gr de colle totin dans 92 ml d’eau nipaginée, pendant min 12 heures. Chauffer la colle sans la faire bouillir. Ajouter 100 gr de craie tamisée (ou à saturation si on veut un mastic plus crayeux) Remuer avec un bâtonnet. Broyer le mastic à la molette pour plus de finesse. Conserver au frigo. Mastic PVA-Tylose Tylose MH300 (méthylhydroxyéthylcellulose) à 5 % dans l’eau déminéralisée (4 parts) PVA (Acétate de polyvinyle) Pattex Profix 100 ou Pattex Classic non diluée (1part) Craie tamisée Faire gonfler 5 gr de Tylose dans 95 ml d’eau déminéralisée, prélever 4 parts Ajouter 1 part de PVA Pattex Profix 100. Bien mélanger. Le mélange se conserve tel quel dans un flacon bien fermé. Lors de l’utilisation, ajouter la craie sur la palette selon la consistance voulue. (Nice, Restaurateur indépendant) : Je n’en ai pas. (Bruxelles, Restaurateur indépendant) : Je sais que pas mal de trucs et recettes d’ateliers sont d’usage, certaines s’éloignent de l’orthodoxie en usage à La Cambre. Je doute donc que ceux qui s’adonnent à des petits bidouillages, sans doute très efficaces, t’en livrent la teneur. En ce qui me concerne, pas de secret. Je suis fidèle à une pratique dont j’ai suffisamment de recul pour estimer qu’elle est amplement satisfaisante.

VIII

(Bruxelles, Restaurateur indépendant) : On peut imaginer beaucoup de recettes de mastic. Le plus important est la mise en œuvre. Les mastics, quels qu’ils soient resteront stables si la surface est bien préparée, préalablement encollée et travaillée en un minimum de couche. (Bruxelles, IRPA, Département sculpture) : Oui au besoin. (Anvers, Restaurateur) : X (Liège, Restauratrice) : Les mastics souples que j’ai pu utiliser n’étaient jamais destinés aux peintures sur panneau. Mais, sinon, j’ai déjà employé le Modostuc pour des huiles sur papier. Le mastic craie colle déformait trop les incrustations très sensibles à l’humidité. J’ai utilisé également un mastic à base de tylose (5 %) et de PVA en proportions 50/50 avec de la craie ajouté selon la consistance voulue. J’ai employé une fois un mastic à base de Beva et de craie à réactiver à la chaleur sur une grande toile devant être roulée (recette du Sral : demander à K. Stickelmann si intéressée).

conditions de conservation des œuvres

Différence de charge en fonction de la préparation originale

Non controlées

oui

controlées

non Parfois

Mastics pour peintures sur panneaux Colle de

Charges employées

peaux PVAc / Tylose

craie

kaolin

Mastic commercial Mastic BEVA

gypse

Essences de bois rencontrées

Ajout de plastifiants Chêne

oui

Résineux

non

Peuplier

parfois

Noyer

ANNEXE 4 : RECETTES DE MASTICS DES RESTAURATEURS Nous avons choisi de laisser l’anonymat des restaurateurs. Certains d’entre eux nous on donné plusieurs recettes, plus ou moins précises. Nous avons restitué ces informations telles quelles. Cela illustre l’aspect empirique et non systématique de la formulation des mastics par les praticiens expérimentés. Il existe presque autant de recettes que de restaurateurs. Nous voyons donc ici l’intérêt à avoir une meilleure connaissance des concentrations d’adhésifs et de charges pour une formulation optimale de mastic. Spécialité du restaurateur/ lieu d’exercice de sa profession/Recette de mastic proposée Sculpture/Bruxelles PVA/culminal Peinture/Bruxelles PVA

Détail de la recette

250 ml culminal MMPC 400 à 2 % + 60ml PVA/eau (1:4) + charge de craie et microbilles de verre (peu) PVA Ponal : 20 % extrait sec dans 80 % d’eau (ex.sec indiqué sur boîte ±45à 50 %) + même quantité de charges (craie) + pigments.

Peinture/Bruxelles PVAL 2 volumes Alcool Polyvinylique 5 volumes Blanc de Meudon Térébenthine de Venise Peinture/Anvers PVA/methylcellulose

Peinture/Bruxelles PVA/Tylose

1 part de méthylcellulose (12,5 gr pour 1 L d’eau) 1 part de PVA 5 parts d’eau Puis ajouter du Kaolin jusqu’à saturation Tylose MH300 (méthylhydroxyéthylcellulose) à 5 % dans l’eau déminéralisée (4 parts) PVA (Acétate de polyvinyle) Pattex Profix 100 ou Pattex Classic non diluée (1part) Craie tamisée Faire gonfler 5 gr de Tylose dans 95 ml d’eau déminéralisée. Prendre 4 parts de Tylose à % et ajouter 1 part de PVA Pattex Profix 100. Bien mélanger. Le mélange se conserve tel quel dans un flacon bien fermé. Lors de l’utilisation, ajouter la craie sur la palette selon la consistance voulue.

Peinture/Bruxelles Mastic tylose

Peinture/Bruxelles Mastic BEVA

3 volumes blanc de Meudon 1 volume de Tylose

Recette 1 : à base de bolus d’Arménie ou de cire microcristalline. 1) Mettre la BEVA 371 sous une hotte pendant 1 jour pour que les solvants (xylène et toluène) s’évaporent.

2) On chauffe la BEVA jusqu’à 80 °C. 3) Quand elle devient pâteuse, on ajoute 2 parts de kaolin (ou de craie) et 1 part de pigments pour arriver à un ton de base. Donc 3 parts de BEVA pour 2 parts de Kaolin et 1 part de pigment. 4) Chauffer jusqu’à 100 °C (liquide) et on le verse sur un papier silicone pour en faire un film. On peut également le repasser entre 2 feuilles pour avoir un film très fin. Recette 2 : Beva : (100gr Beva 371, 30gr Klebe Wachs 626 20 [Kremer], 30/35gr White Mica, 15gr Burnt umber + black pigments) Dubrovnik/Peinture Aquasol/Plextol

Aquasol-Plextol + charge pigmentée Première couche avec + de plextol Deuxième couche avec + de colle de peau (plus facile à travailler)

Peinture et sculpture/Cologne Plexigum/Esturgeon

[Plexigum PQ611 (50:100) in Shelsoll T/Toluene (9/1)]+[Sturgeon glue (10 %)] (1/1) [Calcium Carbonate (chalk of Champagne)/phenolresin microballoons / thin corkpowder] (1/1/1)

Peinture/Bruxelles 1 vol. Plextol B 360 1 vol. Tylose 3 % 4 vol. Blanc de Meudon Bois/Égypte (restaurateurs espagnols) Araldite sv 427 "pour bois" + mastic synthétique soluble à l’acétone Peinture/Bruxelles Craie/Colle totin

8 gr de colle totin (en plaques de préférence ou en grains) 92 ml d’eau nipaginée 100 gr de craie tamisée Préparer l’eau nipaginée (dissoudre la nipagine : 2 gr/1 litre d’eau déminéralisée ; faire chauffer). Faire gonfler 8 gr de colle totin dans 92 ml d’eau nipaginée, pendant min 12 heures. Chauffer la colle sans la faire bouillir. Ajouter 100 gr de craie tamisée (ou à saturation si on veut un mastic plus crayeux) Remuer avec un bâtonnet. Broyer le mastic à la molette pour plus de finesse. Conserver au frigo.

Peinture/Bruxelles Cire/Craie/Pigments appliqué à chaud

Peinture/Bruxelles Colle de peau/huile Peinture/Bruxelles Colle de peau/PVA

3 vol. cire d’abeille 1 vol. Dammar 3 vol. Blanc de Meudon 1/2 vol. Colle de peau 30 %/Huile de lin 10 %, nipagine. 1 vol. Blanc de Meudon 1 vol. Colle de peau 30 %/1 vol. PVA 10 % dans eau nipaginée.

3 vol. Blanc de Meudon

ANNEXE 5 : NORMES Les normes étant protégées par copyright, nous ne reproduirons que la page de couverture.

XII

XIII

ANNEXE 6 : CLE D’IDENTIFICATION DU BOIS Source : Cours Etienne Costa, B3 La Cambre. Pour une identification plus précise, se référer au cours de Mr Costa, à la comparaison avec des échantillons de bois et à d’autres clés d’identification.

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ANNEXE 7 : F ICHES TECHNIQUES

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XVII

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XIX

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XXIV

XXV

XXVI

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XXVIII

XXIX

XXX

XXXI

XXXII

XXXIII

XXXIV

XXXV

XXXVI

XXXVII

XXXVIII

XXXIX

XLI

XLII

XLIII

XLIV

XLV

XLVI

XLVII

XLVIII

XLIX