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Impact du vieillissement sur la solubilité de la peinture acrylique

Thaïs DESGEORGE[1], Marie PELBOIS[2], Esther RATOUIT[3]

En conservation-restauration, les peintures acryliques sont utilisées comme matériau de retouche, notamment en peinture murale. Il s’agit d’un matériau peu coûteux, facile à mettre en œuvre sur de grandes zones et non nocif pour le conservateur-restaurateur. Dans la littérature scientifique, ce matériau est souvent étudié en tant que matériau d’œuvre[4], par exemple dans le cas du nettoyage d’une couche picturale à l’acrylique dont l’objectif est de retirer la crasse tout en conservant la couche d’acrylique. Nous nous sommes penchées sur un cas différent et moins étudié : le traitement d’anciennes retouches à l’acrylique, que l’on cherche à éliminer. En effet, la déontologie de la conservation-restauration exige des retouches picturales qu’elles soient retraitables, c’est-à-dire qu’elles puissent être retirées, même après plusieurs dizaines d’années. Compte tenu du fait que les retouches à retirer sont souvent vieillies, il nous a semblé intéressant d’étudier l’impact du vieillissement sur la solubilité de ces peintures. C’est ainsi que nous avons choisi d’étudier leur retrait par solubilisation.

Méthodologie

Création des éprouvettes

La peinture acrylique est composée de pigments, de natures diverses, et de résine polyacrylate, polyméthacrylate (PMA), polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou polyméthacrylate d’éthyle (PEMA), le plus souvent en dispersion aqueuse, ainsi que d’un certain nombre d’adjuvants et d’additifs (tensioactifs, charges…) qui permettent de conférer différentes propriétés à la peinture (mouillage, tenue du film, dispersion…)[5]. Cette composition a beaucoup varié au cours du temps, selon les marques mais aussi selon le domaine d’application de la peinture[6].

Pour notre étude, nous avons sélectionné afin de les comparer deux peintures acryliques, l’une de marque Sennelier® (gamme « Abstract »), l’autre de marque Liquitex® (gamme « Basique »). La composition des peintures n’étant pas renseignée par les fabricants, le choix de ces références s’est fondé sur une série de prétests au cours desquels, en sus des deux précédemment citées, ont été testées les produits de trois autres fournisseurs : Créa®, Prismo® et Lefranc Bourgeois®. Les produits Liquitex et Sennelier sont couramment utilisées en conservation-restauration. Nous avons sélectionné le pigment « noir de mars », un oxyde de fer synthétique.

Tubes de peinture noir de mars de la marque Sennelier, gamme « Abstract », et de la marque Liquitex, gamme « Basique ».

figure 1. Tubes de peinture noir de mars de la marque Sennelier, gamme « Abstract », et de la marque Liquitex, gamme « Basique ».

Les éprouvettes de peinture étaient constituées d’une lame de verre sur laquelle est déposée une quantité de peinture équivalente pour chacune grâce à la mise en œuvre d’un étireur de film.

Éprouvettes de peintures sur lames de verre.

figure 2. Éprouvettes de peintures sur lames de verre.

Sélection des paramètres de vieillissement

La lumière étant l’agent principal de dégradation des retouches picturales, nous avons soumis nos échantillons à une enceinte d’exposition à la lumière[7]. Afin d’observer les variations de solubilité avant et après vieillissement, la moitié de nos éprouvettes ont été artificiellement vieillie en enceinte pendant 400 heures.

Sélection des solvants

Le but de cette étude n’était pas de mesurer la solubilité de la peinture acrylique, mais d’observer et de comparer des variations de solubilité. Notre protocole s’inspire de notre pratique d’atelier : pour solubiliser une retouche à retirer nous utilisons généralement la méthode mise au point par Paolo Cremonesi[8]. Dans cette méthode, des mélanges de solvants de polarité croissante sont testés, afin de déterminer la formule la plus propre à solubiliser le matériau que l’on cherche à retirer tout en faisant courir le minimum de risque à la couche picturale.

Trois solvants ont été mis en œuvre : l’isooctane (apolaire), l’acétone (polaire), et l’éthanol (plus polaire et moins volatile que l’acétone) [tabl. 1]. L’isooctane en mélange avec l’acétone, puis avec l’éthanol, permet d’obtenir des mélanges de solvants de polarité croissante [fig. 3]. La force de dispersion d’un solvant, plus couramment appelée « polarité », peut se lire sur le triangle de solubilité, aussi appelé « diagramme de TEAS ». Ce dernier permet de déterminer la force de dispersion des solvants, sur une échelle de 100 à 0 : 100 correspondant à un solvant apolaire, 0 correspondant à un solvant polaire.

Tableau indiquant les valeurs associées aux trois forces considérées pour les trois solvants utilisés.

tableau 1. Valeurs associées aux trois forces considérées pour les trois solvants utilisés.

Diagramme de TEAS : les mélanges de solvants utilisés sont représentés en fonction de leur force de dispersion. En bleu, les mélanges composés d’acétone ; en rouge, les mélanges composés d’éthanol ; en jaune, l’isooctane.

figure 3. Diagramme de TEAS : les mélanges de solvants utilisés sont représentés en fonction de leur force de dispersion. En bleu, les mélanges composés d’acétone ; en rouge, les mélanges composés d’éthanol ; en jaune, l’isooctane.

Le matériau que l’on cherche à retirer possède une polarité propre. Il est d’autant plus aisé à retirer que le mélange de solvants employé est de polarité proche. Or, on ne connaît généralement pas la polarité des matériaux sur lesquels on intervient, c’est pourquoi Cremonesi recommande de tester une large gamme de mélanges de solvants de polarité croissante afin de déterminer l’aire de solubilité la mieux adaptée.

L’acétone a été testé en mélange avec l’isooctane selon une gradation par paliers de 20 % à partir d’un mélange de 90 % d’isooctane et de 10 % d’acétone (dénommé « IA1 ») jusqu’à un mélange de 10 % d’isooctane pour 90 % d’acétone (nommé « IA9 »). L’éthanol a été mélangé à l’isooctane de la même façon (« IE1 », « IE2 »… jusqu’à « IE9 »). Dix-huit formules de solvants étaient ainsi disponibles.

Tableau indiquant la composition des dix mélanges de solvants sélectionnés pour la phase de pré-tests.

tableau 2. Composition des dix mélanges de solvants sélectionnés pour la phase de pré-tests.

Afin de déterminer les mélanges à tester lors de notre étude, nous avions auparavant réalisé une série de pré-tests avec dix de ces mélanges ainsi qu’avec de l’acétone et de l’éthanol pur[9] [tabl. 2]. Deux millilitres du mélange de solvants étaient déposés sur une éponge en polyuréthane[10], qui était ensuite frottée au moyen d’un rail sur une éprouvette de peinture, selon 6 allers-retours, à un rythme de 95 bpm [fig. 4]. Pour plus de fiabilité, chaque mesure fut répétée trois fois.

Schéma présentant le protocole de solubilisation des éprouvettes.

figure 4. Schéma présentant le protocole de solubilisation des éprouvettes.

Photos des éponges après solubilisation de la peinture Liquitex à l’aide de six mélanges de solvants acétone-isooctane durant la phase de pré-tests.

figure 5. Photos des éponges après solubilisation de la peinture Liquitex à l’aide de six mélanges de solvants acétone-isooctane durant la phase de pré-tests.

Sur la base de l’observation visuelle de nos pré-tests [fig. 5], nous avons sélectionné les mélanges qui représentent au mieux la variation de la solubilité : IA3, IA5, IA9, et IE3, IE5, IE9. Le protocole des pré-tests a ensuite été répété à l’identique sur les deux lots d’éprouvettes, vieillies et non vieillies, que nous souhaitions tester. Le nombre total d’éprouvettes utilisées et d’éponges obtenues est présenté dans le schéma suivant :

Schéma présentant le nombre total d’éprouvettes et d’éponges.

figure 6. Schéma présentant le nombre total d’éprouvettes et d’éponges.

Mise en place des mesures spectrocolorimétriques

L’évaluation de l’efficacité du mélange s’est effectué par une mesure colorimétrique de la couleur obtenue sur l’éponge : plus l’éponge était noire, donc chargée de peinture, plus le mélange de solvant était jugé « efficace ».

Nous avons utilisé un spectrocolorimètre[11], dans le référentiel L*a*b* CIE 1976[12]. Ayant sélectionné un pigment noir, nous n’avions affaire qu’à des nuances de gris, et par conséquent à ne considérer que le seul paramètre de luminance L*. Sur cette échelle de mesure des valeurs neutres (absence de couleurs) qui varie de 0 à 100, la valeur 100 représente le blanc (réflexion totale de la lumière) et la valeur 0 représente le noir (absorption totale de la lumière).

Trois points de mesures étaient pris sur chaque éponge afin d’assurer une meilleure représentation de sa surface globale. Plus la valeur de L* était basse, plus l’éponge était noire, donc plus le mélange de solvant utilisé était efficace.

Traitement des données

Les neuf valeurs de L* – correspondant aux trois points de mesure spectrocolorimétrique par éponge pour trois éponges par mélange de solvants –, ont été rassemblées dans un tableur [annexe 1]. Les moyennes et écarts types ont été calculés et représentés sous forme de graphiques en vue d’une comparaison de la solubilité avant et après vieillissement en fonction de la marque de l’acrylique et du mélange de solvants utilisé [fig. 7 ; fig. 8].

Pour faciliter la lecture des résultats obtenus, nous avons établi trois niveaux de solubilité basés sur notre appréciation visuelle, correspondant à trois seuils de valeurs de L* : « solubilise » (0 < L* < 40), « solubilise peu » (40 < L* < 60) et « ne solubilise pas » (L* > 60) [annexe 2 ; annexe 3].

Graphique des valeurs moyennes L* obtenues (avec barre d’erreur représentant l’écart-type des mesures) avant et après vieillissement des peintures acryliques Sennelier et Liquitex avec trois mélanges isooctane-éthanol. Des seuils de solubilité sont également indiqués : « solubilise » (0 < L* < 40), « solubilise peu » (40 < L* < 60) et « ne solubilise pas » (L > 60).

figure 7. Graphique des valeurs moyennes L* obtenues (avec barre d’erreur représentant l’écart-type des mesures) avant et après vieillissement des peintures acryliques Sennelier et Liquitex avec trois mélanges isooctane-éthanol. Des seuils de solubilité sont également indiqués : « solubilise » (0 < L* < 40), « solubilise peu » (40 < L* 60).

Graphique des valeurs moyennes L* obtenues (avec barre d’erreur représentant l’écart-type des mesures) avant et après vieillissement des peintures acryliques Sennelier et Liquitex avec trois mélanges isooctane-acétone.

figure 8. Graphique des valeurs moyennes L* obtenues (avec barre d’erreur représentant l’écart-type des mesures) avant et après vieillissement des peintures acryliques Sennelier et Liquitex avec trois mélanges isooctane-acétone.

Résultats

Nous observons que les trois valeurs L* obtenues sur une même éponge sont assez constantes, de même que les neuf valeurs obtenues sur les trois éponges traitées avec le même mélange de solvants. Aucune valeur aberrante n’a été identifiée. Les valeurs moyennes sont très proches des valeurs médianes, indiquant des distributions plutôt symétriques.

Pour la majorité des mesures, nous observons une légère augmentation des valeurs moyennes de L* après vieillissement. Cette tendance est particulièrement marquée pour les mesures correspondant au mélange de solvant IE9 [fig. 7]. Cette augmentation des valeurs de L* correspond bien à ce que l’on observe : les éponges passées avec de l’IE9 sur les éprouvettes vieillies sont moins noires que celles passées avec le même mélange de solvant sur les éprouvettes non vieillies.

Toutefois, nous observons des valeurs qui ne suivent pas cette tendance globale : concernant les éponges passées avec le mélange IA9, les valeurs de L* sont plus basses après vieillissement [fig. 8]. On observe pour la peinture Sennelier un écart de 8,18 points avant et après vieillissement, et un écart de 18,03 points pour la peinture Liquitex. Ces valeurs de L* plus basses correspondent bien à des éponges plus noires après vieillissement.

Interprétations

En se basant sur les mesures de L* obtenues, nous faisons le lien avec la solubilité des peintures acryliques. À l’exception du mélange IA9, nos données semblent montrer que les peintures sont en général moins solubles après vieillissement.

Nous n’observons pas de grande différence entre la solubilité de la peinture Liquitex et celle de la peinture Sennelier avant et après vieillissement. On note tout de même une meilleure solubilité globale du Liquitex après vieillissement.

La différence la plus remarquable concerne donc les résultats obtenus avec les mélanges IA9 et IE9. IE9 suit la tendance commune de baisse de solubilité après vieillissement, mais avec des écarts très marqués. On constate également une autre tendance commune entre les deux acryliques qui présentent toutes deux une augmentation de la solubilité dans IA9 après vieillissement. Ces observations concernant IA9 peuvent être mises en lien avec la polarité. En effet, avant vieillissement les mélanges de solvants qui solubilisent le mieux les deux peintures sont IA5, IE3 et IE5, ce qui correspond à une aire de solubilité comprise entre 80,8 et 68, représentée en vert sur le triangle de TEAS [fig. 9]. Après vieillissement, les mélanges qui solubilisent le mieux sont les mêmes auxquels s’ajoute IA9, ce qui correspond désormais à une aire de solubilité différente – en rouge sur le triangle –, comprise entre 80,8 et 52,3.

Diagramme de TEAS. Les mélanges de solvants IA3, IA5, IA9, IE3, IE5 et IE9 sont représentés en fonction de leur force de dispersion. En vert, l’aire de solubilité des peintures Liquitex et Sennelier avant vieillissement ; en rouge, l’aire de solubilité après vieillissement.

figure 9. Diagramme de TEAS. Les mélanges de solvants IA3, IA5, IA9, IE3, IE5 et IE9 sont représentés en fonction de leur force de dispersion. En vert, l’aire de solubilité des peintures Liquitex et Sennelier avant vieillissement ; en rouge, l’aire de solubilité après vieillissement.

Sachant que le solvant qui solubilise le mieux le matériau à retirer est celui qui possède la polarité la plus proche, on émet l’hypothèse que, après vieillissement, l’aire de solubilité de la peinture s’est étendue – elle passe en effet de 68 à 52,3. II serait intéressant de tester une plus large gamme de solvants pour affiner cette aire de solubilité et son évolution avant et après vieillissement. Il ne s’agit toutefois que d’une hypothèse, beaucoup d’autres paramètres pouvant entrer en jeu dans l’évolution de la solubilité après vieillissement[13].

Conclusion et ouverture

De manière générale, les deux peintures acryliques se solubilisent moins bien après vieillissement. Cependant, le mélange avec une proportion de 90 % d’acétone (IA9) solubilise mieux après vieillissement, en particulier la peinture Liquitex. Une hypothèse possible est un changement de l’aire de solubilité de la peinture liée à son vieillissement.

Ces études présentent plusieurs limites. Tout d’abord, le vieillissement artificiel de 400 heures limite les comparaisons avec les autres études menées sur le vieillissement de l’acrylique, qui se basent généralement sur un temps de vieillissement plus long (environ 1200 heures). Par souci de simplification du phénomène de vieillissement, nous avons fait le choix d’un vieillissement artificiel basé sur le rayonnement ultraviolet (UV). Or, lors du vieillissement d’une retouche à l’acrylique, beaucoup d’autres paramètres entrent en jeu, notamment les variations de température et d’hygrométrie. Une étude prenant en compte ces facteurs pourrait apporter d’autres conclusions intéressantes.

La méthode d’évaluation de la variation de la solubilité telle que nous l’avons mise au point présente également des limites. En effet, certains paramètres, observés lors de cette étude, n’ont pu être pris en compte : la façon dont la peinture se répartit sur l’éponge (en surface et en profondeur) a dû être négligée alors qu’elle apportait des informations importantes et pertinentes sur la solubilité [fig. 10 ; fig. 11]. Une autre méthode de mesures colorimétriques avec prise de vue et mesures sur logiciel de traitement d’image pourrait permettre une appréciation plus précise de la surface de l’éponge.

Photos de trois éponges. Au cours du frottage, la peinture s’est répartie de différentes manières en surface (en tâches au centre ou jusqu’aux bords).

figure 10. Photos de trois éponges. Au cours du frottage, la peinture s’est répartie de différentes manières en surface (en tâches au centre ou jusqu’aux bords).

Photos macroscopiques de trois éponges en coupe. La peinture a migré dans les éponges à diverses profondeurs.

figure 11. Photos macroscopiques de trois éponges en coupe. La peinture a migré dans les éponges à diverses profondeurs.

Nos tests ne constituent donc qu’une première étude sur le vieillissement des retouches à l’acrylique, la poursuivre permettrait de préciser et d’enrichir la connaissance que nous avons de ce matériau fréquemment utilisé en conservation-restauration.

 

 

Annexes

Annexe 1

Tableau présentant les résultats des mesures spectrolorimétriques ainsi que leur traitement statistique.

Résultats des mesures spectrolorimétriques ainsi que leur traitement statistique.

annexe 1. Résultats des mesures spectrolorimétriques ainsi que leur traitement statistique.

Annexe 2

Graphique des valeurs moyennes L* obtenues (avec barre d’erreur représentant l’écart-type des mesures) avant et après vieillissement des acryliques Sennelier et Liquitex avec trois mélanges isooctane-acétone et trois mélanges isooctane-éthanol. Des niveaux de solubilité sont également indiqués : « solubilise » (0 < L* < 40), « solubilise peu » (40 < L* < 60) et « ne solubilise pas » (L > 60).

Graphique des valeurs moyennes L* obtenues (avec barre d’erreur représentant l’écart-type des mesures) avant et après vieillissement des acryliques Sennelier et Liquitex avec trois mélanges isooctane-acétone et trois mélanges isooctane-éthanol.

annexe 2. Graphique des valeurs moyennes L* obtenues (avec barre d’erreur représentant l’écart-type des mesures) avant et après vieillissement des acryliques Sennelier et Liquitex avec trois mélanges isooctane-acétone et trois mélanges isooctane-éthanol.

Annexe 3

Tableau récapitulatif des résultats simplifiés des tests de solubilité, avant et après vieillissement.

Synthèse des résultats simplifiés des tests de solubilité, avant et après vieillissement.

annexe 3. Synthèse des résultats simplifiés des tests de solubilité, avant et après vieillissement.

 

 

[1] Élève restauratrice, spécialité peinture, promotion 2021-2026, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.

[2] Élève restauratrice, spécialité peinture, promotion 2021-2026, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.

[3] Élève restauratrice, spécialité peinture, promotion 2021-2026, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.

[4] Bronwyn ORMSBY et al., « The effects of surface cleaning on acrylic emulsion paintings. A preliminary investigation », Tate papers, n °6, 2006 [en ligne], https://www.tate.org.uk/research/tate-papers/06/effects-of-surface-cleaning-on-acrylic-emulsion-painting-preliminary-investigation [lien valide en octobre 2024].

[5] François PEREGO, « L’acrylique », Dictionnaire des matériaux du peintre, Paris, Belin, 2005, p. 25-28.

[6] Aysenur ISCEN et al., « Acrylic paints. An atomistic view of polymer structure and effects of environmental pollutants », The Journal of physical chemistry, vol. 125, 2021, p. 10854-10865 [en ligne], https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcb.1c05188 [lien valide en octobre 2024].

[7] Modèle SunTest XLS+ : éclairement réglé entre 250 et 765 W/m2 (300 et 800 nm – UV et visible), température minimum de 35° C

[8] Paolo CREMONESI, L’Uso dei solventi organici neutri nella pulitura di opere policrome, Saonara, Il Prato edizioni, coll. » I talenti », 2000.

[9] Acétone (fournisseur : Kremer®) ; alcool éthylique dénaturé (eurodénaturant), éthanol 96 % (fournisseur : Servilab®) ; isooctane UN 1262 (fournisseur : CTS®).

[10] PU Sponges, latex free, high density (fournisseur: Deffner & Johann®).

[11] Spectrophotometer CM-2600d/2500d.

[12] 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 octobre 2024].

[13] Gregory D. SMITH, « Aging characteristics of a contemporary acrylic emulsion used in artists’ paints » Modern Paints uncovered, actes du symposium « Modern paints uncovered » (Tate Modern, Londres, 16-19 mai 2006), Los Angeles, Getty Conservation Institute, 2007, p. 236-246 [en ligne], https://www.getty.edu/publications/virtuallibrary/9780892369065.html [lien valide en octobre 2024].


OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
INP (10 octobre 2024). Impact du vieillissement sur la solubilité de la peinture acrylique. Variations patrimoniales. Le carnet de l’INP. Consulté le 13 février 2025 à l’adresse https://doi.org/10.58079/12g9i


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