Tests de solidité d’une gamme de teinture à prise rapide pour un emploi en conservation-restauration des œuvres textiles

Léa BENOIT-ISART[1], Hélène CESBRON-LAVAU[2], Mélusine GAUGLER-LUCAS[3]

La teinture constitue une opération courante dans les traitements de conservation-restauration d’œuvres textiles[4]. Les tissus de support et de protection ainsi que les fils de couture sont teints aux couleurs des œuvres afin d’associer un certain degré de restitution visuelle à la stabilisation mécanique nécessaire à leur bonne conservation. Les gammes de colorants actuellement utilisées nécessitent un temps de prise long, prolongeant considérablement la durée des traitements. En outre, plusieurs essais de teintures sont souvent nécessaires avant d’obtenir la recette adéquate. L’utilisation de colorants à prise rapide (5 minutes contre 75 pour le colorant usuel, d’après ce qu’indiquent les notices) tels que ceux de la gamme Greener Shades® (GS), réservée aux fibres protéiniques et nylon, pourrait donc constituer un gain de temps non négligeable. Cependant, ces colorants n’ont pas été étudiés, et leurs caractéristiques sont mal connues.

Prenant la suite d’un sujet de PEEX commencé en 2020 par Chloé Barle, Claire Chalons et Mylène Ducharme[5], notre étude vise à déterminer si les colorants à prise rapide de la gamme GS répondent aux exigences propres à la conservation-restauration des textiles, à savoir : une excellente solidité à la lumière, un faible risque de dégorgement, et ne pas acidifier les fibres pour éviter leur oxydation. Il s’agit donc d’évaluer les trois paramètres suivants :

  • résistance à la lumière ;
  • résistance au dégorgement ;
  • potentiel effet sur le pH des fibres.

Ces paramètres sont prépondérants car ils permettent d’assurer la durabilité des traitements de restauration ainsi que la bonne protection des œuvres. En effet, le contact direct et prolongé entre œuvre et tissu de support implique qu’une attention particulière soit portée aux risques de dégorgement, afin que le traitement ne soit pas source de nouvelles altérations. La stabilité des paramètres physiques et esthétiques des tissus de support est essentielle, puisque ceux-ci jouent à la fois un rôle de stabilisation mécanique et de restitution visuelle. Une trop grande modification de l’un ou l’autre de ces paramètres, ou un dégorgement du colorant utilisé entraînerait la nécessité peu souhaitable d’un nouveau traitement, voire une altération irréversible de l’œuvre.

Méthodologie

Nous avons réalisé nos tests sur une toile de soie Fuji couramment utilisée en restauration, suffisamment opaque pour permettre la prise de mesure de colorimétrie. Une partie de la toile a été teinte avec les colorants GS, et l’autre partie avec les colorants Lanacron® (firme Huntsman) pour fibres protéiniques. Cette seconde gamme, dont l’utilisation est approuvée en conservation, servira de référence pour notre étude des colorants à prise rapide. Nous avons sélectionné quatre couleurs pour chaque gamme : le rouge, le bleu et le jaune qui se situent aux extrémités du triangle chromatique, auxquels nous avons adjoint le noir. Les références sont fournies dans le tableau ci-dessous.

tableau 1. Références des colorants testés pour chaque couleur.

Les teintures ont été réalisées selon les protocoles indiqués par les fabricants (une montée en température de 45 min puis un palier de 30 min pour Lanacron[6], un bain de 5 min à 90 °C pour GS[7]). Pour GS, le protocole de mise en œuvre était très peu détaillé, notamment quant au moment où introduire les tissus dans le bain, et sur le temps de montée en température. Une éprouvette par couleur de chaque gamme (soit huit échantillons) ainsi qu’une éprouvette de tissu non teint (témoin) ont été placées en enceinte de vieillissement[8], exposées à la lumière visible et à la lumière ultraviolet (UV) pendant 170 heures à 765 W/m2. Cette durée relativement longue nous a semblé nécessaire pour obtenir des changements visuels significatifs. Les éprouvettes, vieillies et non vieillies, ont ensuite été soumises aux tests détaillés ci-après.

Colorimétrie

Afin de comparer les couleurs des échantillons vieillis et non vieillis, nous avons utilisé un spectrocolorimètre connecté au logiciel SpectraMagic™ NX[9] utilisant l’espace colorimétrique L*a*b* CIE 1976[10]. Cet espace est défini par un axe L correspondant à l’éclairement, et par des axes a et b servant à la représentation des coordonnées de chromaticité. Nous avons choisi de régler l’ouverture du diaphragme du spectrocolorimètre à 8 mm. Pour une meilleure fiabilité de nos résultats, nous avons pris trois mesures par échantillon. Pour chaque colorant, les échantillons non-vieillis ont servi de référence à la prise de mesure.

Dégorgement

Nos échantillons ont été mouillés à l’eau déminéralisée, puis déposés entre deux morceaux de toile, l’un de coton, l’autre de soie Fuji [fig. 1]. Nous souhaitions comparer le dégorgement sur fibres protéiniques et cellulosiques, puisque seules les premières présentent une affinité chimique avec nos colorants. Un contrôle visuel et une réhumidification des échantillons ont été réalisés à +1 h, +3 h, +6 h et +20 h.

Figure 1. Mise en œuvre du test de dégorgement.

pH

Le pH des échantillons a été mesuré par extraction[11] dans un bain d’eau déminéralisée à l’aide de pH-mètres plongeants préalablement calibrés avec des solutions à pH 4 et 7. La veille des mesures, l’eau déminéralisée a été bouillie et conservée dans un contenant fermé hermétiquement afin d’éliminer les gaz susceptibles d’influer sur la mesure du pH[12].

Chaque échantillon a été plongé dans un bécher d’eau à un ratio d’1g pour 50 mL[13] puis agité magnétiquement pendant 2 h[14]. Nous avons réalisé les mesures de pH avant agitation (sans le tissu) et après agitation (avec le tissu).

Résultats

Colorimétrie

Après vieillissement (db +14,56 dans le repère L*a*b*), nous observons un jaunissement assez significatif des fibres non teintes [fig. 2]. Le jaunissement des fibres est une conséquence de leur photo-oxydation, due à une exposition prolongée à la lumière en présence d’oxygène[15].

Figure 2. Mesures de jaunissement des échantillons.

Les valeurs de dE*ab* sont systématiquement plus importantes dans la gamme GS que dans la gamme Lanacron. Autrement dit, la couleur des GS évolue plus que celle des Lanacron après exposition à la lumière [fig. 3].

Figure 3. Évaluation colorimétrique des échantillons pour chacune des quatre couleurs.

L’augmentation de la clarté dL des échantillons noirs est considérablement plus importante pour GS que pour Lanacron (+28,65 contre +10,7). À l’inverse, la clarté des rouge, jaune et bleu, augmente plus pour Lanacron que pour GS après exposition à la lumière, mais ces écarts restent relativement faibles (entre +1,35 et +5,37).

Le bleu GS jaunit beaucoup plus que le Lanacron (db +38,31 contre +10,55). Nous observons également une perte d’intensité significative pour le colorant jaune de la gamme GS (db -32,89 contre -6,03).

Les autres valeurs da et db présentent moins de différence entre les deux gammes.

Dégorgement

À l’exception de l’échantillon non teint, tous les échantillons ont dégorgé au bout d’une journée. Nous observons toutefois des dégorgements plus importants et plus intenses pour la gamme GS. Les rouge, bleu et jaune GS ont dégorgé sur la soie et le coton. Le dégorgement le plus significatif concerne le jaune GS. Pour ce qui est du noir, la gamme Lanacron a présenté les dégorgements les plus importants.

Pour évaluer le dégorgement, nous avons utilisé une méthode d’analyse photographique en noir et  blanc[16] selon une échelle allant de 1 (niveau le plus fort) à 5 (niveau le plus faible). Nous observons jusqu’à 2,5 points de différence de dégorgement entre les deux gammes pour une même couleur. Cette évaluation visuelle a été réalisée indépendamment par chacune de nous trois, puis ses résultats – qui étaient similaires – ont été fusionnés [fig. 4].

Figure 4. Notes de dégorgement des échantillons par évaluation visuelle.

pH

Après agitation avec les échantillons, les mesures de pH révèlent dans tous les cas une acidification du bain. Les échantillons non teints / non vieillis et bleu Lanacron sont les seuls dont le pH reste neutre (pH 7,47). Tous les autres échantillons présentent un pH légèrement acide à neutre situé entre 5,89 (GS noir vieilli) et 6,97 (GS bleu) [fig. 5].

Figure 5. Évolution du pH de l’eau déminéralisée sans tissu puis avec tissu et variation du pH (différence).

Les bains contenant la soie non teinte vieillie et non vieillie présentent une acidification de l’ordre de 0,5 – on note que celle-ci est légèrement plus importante dans le cas de l’échantillon vieilli. La moyenne des variations des valeurs de pH pour les échantillons Lanacron est de 0,9 contre 1,3 pour les échantillons GS. L’acidification est donc environ 1,5 fois plus importante avec GS qu’avec Lanacron.

Discussion

Colorimétrie

Les écarts-types des trois mesures colorimétriques prises pour chaque échantillon sont relativement faibles. Ceci confirme l’observation visuelle d’un très bon unisson des échantillons non vieillis, ainsi que leur vieillissement homogène[17].

Nous n’avons pas été surprises d’observer des variations de couleur après vieillissement plus importantes pour la gamme GS que pour la gamme Lanacron. En effet, le temps de cuisson étant moins long, les molécules de colorants pourraient s’être moins bien fixées à la fibre. Cependant, nous ne nous attendions pas à observer une décoloration aussi marquée visuellement pour la gamme Lanacron, puisqu’elle est utilisée en conservation. Un autre protocole préconisant une montée en température plus lente (35 min[18]) existe pour la gamme GS. Pour évaluer ses résultats, il conviendrait de réaliser les mêmes mesures à partir d’échantillons teints selon ce second protocole, mais notre étude s’inscrivant dans une optimisation des temps de traitement, nous avions délibérément choisi d’étudier le protocole le plus court.

Dégorgement

Pour ce qui est du dégorgement, nous nous attendions à ce qu’il soit visible dès les premières minutes puis qu’il diminue au cours du temps pour les deux gammes. Le processus inverse a été observé : le dégorgement s’est amplifié au fil des heures. Par ailleurs, nous ne nous attendions pas à voir dégorger les échantillons Lanacron puisque l’usage de cette gamme est approuvé en conservation.

Enfin, nous restons circonspectes quant à l’utilisation d’une méthode d’évaluation en noir et blanc pour les couleurs claires comme le jaune GS, dont le contraste est moins aisément appuyé que pour les couleurs plus foncées. Sur les photographies, son dégorgement, pourtant le plus important, n’apparaît d’ailleurs pas de façon aussi significative que celui des autres couleurs.

pH

Le pH de l’eau utilisée pour l’extraction doit se situer entre 6,5 et 7,2. Or, le pH de nos bains était plus basique (entre 7,25 et 8,49). Cet écart est explicable soit par un manque de sensibilité du pH-mètre, soit par une solution de calibrage inadaptée aux solutions à faible conductivité. En effet, on sait que la mauvaise conductivité de l’eau pure rend parfois les mesures de pH difficiles, puisque celles-ci correspondent à une mesure de circulation d’ions H+. Nos conditions d’expérimentation ne nous ont pas permis d’effectuer ces mesures. Il serait intéressant de les obtenir dans le cadre de recherches plus poussées. Néanmoins, notre objectif étant d’évaluer une tendance à l’acidification, non d’obtenir une valeur précise. Les mesures que nous avons obtenues permettent de comparer les deux gammes.

Les résultats confirment que l’acidification des bains (0,5 de pH, environ) est en partie due à l’acidité des fibres elles-mêmes, plus importante après vieillissement du fait de la photo-oxydation. Puisqu’on estime que 0,5 de variation du pH est due à la soie, on peut en déduire qu’au-delà de ce seuil, la variation du pH est attribuable au type de teinture utilisée. Les deux gammes appartenant au groupe des colorants acides, cette acidification était prévisible. La gamme GS utilise des colorants acides mélangeant anthraquinones[19] et azo[20], alors que la gamme Lanacron utilise des colorants acides à complexe métallique. Leur composition précise, malheureusement non détaillée par les fabriquants, participe sans doute à expliquer la variation de pH des deux gammes.

Enfin, il faut souligner que les résultats présentés ont été obtenus dans des conditions de mesure de pH peu précises. Ils devront être confirmés par de futures recherches.

Conclusion

La gamme Lanacron présente de meilleurs résultats en termes de solidité lumière, un dégorgement et une acidification moindre que la gamme Greener Shades. Ces résultats confirment a priori une meilleure adaptabilité de Lanacron aux exigences propres à la conservation-restauration. Cependant, ils méritent d’être nuancés. L’excellent unisson obtenu ainsi que les bons résultats de certaines couleurs aux tests de dégorgement et de pH permettent tout à fait d’envisager l’utilisation de la gamme GS en certains cas. La décoloration seule n’altère pas l’œuvre et ne suffit donc pas à disqualifier totalement cette gamme. Il semble important de souligner qu’il n’existe pas une utilisation en conservation-restauration, mais bien des utilisations correspondant à des situations extrêmement variées. L’utilisation de GS pourrait avantageusement être envisagée, par exemple, dans le cas d’une intervention avant une exposition de courte durée. De plus amples tests permettraient sans doute de préciser ce point.

Annexe

Annexe. Fiche technique et instructions de mise en œuvre des colorants Greener Shades.

 

 

[1] Élève restauratrice du patrimoine, spécialité arts textiles, promotion 2020-2025, département des Restaurateurs, Institut national du patrimoine (INP).

[2] Élève restauratrice du patrimoine, spécialité arts textiles, promotion 2020-2025, département des Restaurateurs, INP.

[3] Élève restauratrice du patrimoine, spécialité arts textiles, promotion 2020-2025, département des Restaurateurs, INP.

[4] Manon ARBELET, « “Un arbre, deux vies.” Étude et conservation-restauration d’un palempore de la côte de Coromandel (Inde, v. 1725 ; Lyon, musée des Tissus). Recherches sur l’utilisation de colorants naturels dans le procédé d’impression en conservation-restauration de textiles », mémoire de fin d’études de l’Institut national du patrimoine (Paris, 2020), https://mediatheque-numerique.inp.fr/documentation-oeuvres/memoires-diplome-restaurateurs-patrimoine/arbre-deux-vies-etude-conservation-restauration-dun-palempore-cote-coromandel-inde-v-1725-lyon-musee-tissus-recherche-sur-lutilisation [lien valide en septembre 2023] ; Anne-Rose BRINGEL, « Étude et restauration d’un palampore fin du XVIIe-début du XVIIIe siècle, musée de l’Impression sur étoffes de Mulhouse (n° inv. 996-15-1). Recherche sur l’impression pigmentaire au cadre-plat manuel appliquée aux tissus de support de coton utilisé pour la consolidation », mémoire de fin d’études de l’Institut national du patrimoine (Paris, 1997), https://mediatheque-numerique.inp.fr/documentation-oeuvres/memoires-diplome-restaurateurs-patrimoine/etude-restauration-dun-palampore-fin-xviie-debut-xviiie-siecle-musee-limpression-sur-etoffes-mulhouse-recherche-sur-limpression [lien valide en septembre 2023]

[5] Chloé BARLE, Claire CHALONS & Mylène DUCHARME, « Appel à projet PEEX 2020. Demande de bourse pour projet de recherches en conservation-restauration. Tests de solidité des teintures Greener Shades® pour utilisation en conservation-restauration de textiles », dossier constitué au sein de l’Institut national du patrimoine (Paris, 2020).

[6] S. N., « Lanaset®. Dyeing system for wool and wool blends », fiche technique diffusée par la division Textile Effects de la firme Hunstman (The Woodlands, Texas, 2017).

[7] S. N., Greener Shades world of color dye book, Eastford (États-Unis d’Amérique); Still River Mill, s. d.

[8] Enceinte Suntest XLS+ équipées d’un arc Xénon de la marque Ametek® / Atlas®.

[9] Spectrophotomètre portable CM-2600d, Konika Minolta®.

[10] L*a*b* CIE 1976 (ou CIELAB) est l’espace chromatique le plus utilisé en colorimétrie moderne car il est particulièrement adapté aux mesures de colorants ou de pigments, ainsi qu’aux estimations de mélanges. Voir Bernard LEBLANC, [article] « Colorimétrie », Universalis.fr, s. d. [en ligne], https://www.universalis.fr/encyclopedie/colorimetrie/ [lien valide en juillet 2022].

[11] Blandine DADILLON, Lucie MARANDAS, Louise THOMAS, « Comparaison de différentes méthodes de prises de pH sur des textiles », rapport de projet d’étude expérimental (PEEX) mené à l’Institut national du patrimoine (Paris, 2021).

[12] Season TSE, Lignes directrices pour la mesure du pH en conservation, Ottawa, Institut canadien de conservation (ICC), coll. « Bulletin technique », 2007, p. 2, https://publications.gc.ca/collections/collection_2016/pch/CH57-3-1-28-2007-fra.pdf [lien valide en septembre 2023].

[13] Ibid., p. 12.

[14] COMITÉ TECHNIQUE CEN/TC 248, NF EN ISO 3071, mai 2006. Textiles. Détermination du pH de l’extrait aqueux, La Plaine Saint-Denis, Afnor, coll. « Normes nationales et documents normatifs nationaux », 2013.

[15] Mazharul Islam KIRON, « Gray scale for color change and color staining », Textile learner. One stop solution for textiles, 15 décembre 2021, https://textilelearner.net/gray-scale-for-color-change/ [lien valide en septembre 2023].

[16] Mazharul Islam KIRON, « Physical, chemical and mechanical properties of silk fiber », Textile learner. One stop solution for textiles, 15 novembre 2021, https://textilelearner.net/properties-of-silk-fiber/ [lien valide en septembre 2023].

[17] Seul le Lanacron noir, placé trop près du bord de l’enceinte, montre un vieillissement hétérogène.

[18] S. N., « Greener shades color card & instructions », Woolery.com, s. d., https://woolery.com/greener-shades-color-card-instructions/ [lien valide en septembre 2023].

[19] Composé chimique obtenu à partir du goudron, l’anthraquinone (CAS : 84-65-1) est un dérivé de l’anthracène. Il appartient à la famille chimique des hydrocarbures aromatiques polycycliques.

[20] En chimie organique, azo est un groupe fonctionnel, de formule R-N=N-R’. Ils peuvent être obtenus de différentes façons, et peuvent présenter des configurations tantôt « para » tantôt « ortho ». Les composés azo aromatiques sont particulièrement appréciés dans l’industrie des colorants pour leurs couleurs vivaces.



Citer ce billet
INP (2023, 6 octobre). Tests de solidité d’une gamme de teinture à prise rapide pour un emploi en conservation-restauration des œuvres textiles. Variations patrimoniales. Le carnet de l’INP. Consulté le 21 avril 2024, à l’adresse https://doi.org/10.58079/qd1z

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