Efficacité et modalités d’utilisation du stylo à ultrasons pour le nettoyage de taches diverses sur textile et bois
Timothy PASQUET[1], María SANCHEZ-PEREZ[2], Claire THOMAS[3] et Lucile VINCENT[4]
L’utilisation des ultrasons dans le domaine du patrimoine remonte aux années 1960, elle découle du développement de ces techniques dans le domaine médical, notamment dentaire[5]. Dans le domaine patrimonial, ils ont d’abord été utilisés pour nettoyer des objets archéologiques et des métaux par clivage, avant que soient mis au point des bains à ultrasons permettant de nettoyer par immersion[6] des matériaux variés (sculpture, textile, mobilier, cuirs archéologiques). Les ultrasons permettent le retrait de dépôts exogènes grâce au phénomène de cavitation : les ondes génèrent des vagues dans le liquide, qui créent à leur tour de petites bulles ; lorsque celles-ci s’effondrent, le liquide est projeté rapidement contre la surface de l’objet, ce qui décolle les particules de saleté.
Depuis le milieu des années 2000 sont apparus sur le marché des stylos à ultrasons destinés à détacher les vêtements dans le domaine ménager. Ces stylos ont l’avantage d’être facilement accessibles et peu chers ; ils pourraient constituer des outils intéressants pour des nettoyages localisés sur des matériaux patrimoniaux. Toutefois, ni leur efficacité ni leur innocuité n’a fait l’objet de publication à ce jour. Aussi, nous avons cherché à évaluer les modalités d’utilisation de cet outil pour le retrait d’un large panel de taches ainsi qu’à observer l’impact de ce traitement sur les matériaux.
Méthodologie et tests
Choix du stylo à ultrasons et préparation des éprouvettes
Cinq stylos à ultrasons ont été pré-testés afin de sélectionner le plus efficace, sur lequel conduire une étude plus complète. Deux provenaient des ateliers de l’INP[7], les trois autres sont disponibles dans le commerce[8]. Chacun d’eux a été mis à l’épreuve sur deux taches de crasse artificielle et deux taches de feutre réalisées sur du textile, une tache étant chaque fois nettoyée avec un apport d’eau modéré, l’autre servant de témoin [fig. 1]. Le stylo de chez Little Martin’s Drawer® a été sélectionné pour la suite de l’expérience car il semblait donner les meilleurs résultats.

Figure 1. Résultats des pré-tests visant à sélectionner le modèle de stylo testé par le protocole. © Claire Thomas, Lucile Vincent, María Sanchez, Thomas Pasquet.
Les supports sélectionnés sont représentatifs des matériaux fréquemment rencontrés en conservation-restauration du patrimoine. Le nettoyage par stylo à ultrasons nécessitant une application locale d’eau, nous avons choisi un matériau poreux (toile de coton[9]) et un moins poreux (bois[10]). Les produits tachant choisis font partie des plus courants en conservation-restauration : peinture acrylique (Liquitex®), feutre indélébile (Sharpie®), colle EVA (EvaconTM), crasse artificielle[11], résine (gomme laque de LaverdureTM, diluée dans l’éthanol), stylo (Bic®) et sauce ketchup (Heinz®). Les supports et leurs taches sont donc les suivants :
- Textile : peinture acrylique (Liquitex®), feutre indélébile (Sharpie®), crasse artificielle ; stylo ; ketchup ; colle blanche.
- Bois : feutre indélébile ; peinture acrylique ; résine ; colle blanche.
Pour chaque produit tachant, une plaquette support a été débitée, et trois séries de quatre taches y ont été appliquées ; parmi elles, l’une servait de témoin tandis que les trois autres étaient nettoyées [fig. 2]. Après application, les taches ont été laissées à sécher pendant deux semaines avant de procéder aux nettoyages.

Figure 2. Exemples d’éprouvettes avant les nettoyages. À gauche : éprouvette Bois / Feutre. À droite : éprouvette Textile / Acrylique. © Claire Thomas, Lucile Vincent, María Sanchez, Thomas Pasquet.
Paramètres de l’expérimentation
Les ultrasons se propageant mieux en milieu aqueux que dans l’air, nous avons décidé de tester différentes interfaces entre le stylo et les taches. Nous avons testé l’eau seule, l’eau associée à une interface en bondina[12] (qui empêche le contact direct entre embout du stylo et support), et l’absence d’interface (afin de déterminer l’efficacité à sec du stylo et la nécessité d’un apport de liquide). Un nanogel (Nanorestore® HWR Dry Gel) a été essayé mais s’est révélé trop épais pour permettre aux vibrations d’arriver jusqu’à la matière, et a donc été écarté. Pour chaque produit tachant, trois taches ont été nettoyées au moyen de la même interface. L’interface a également été appliquée sur le témoin correspondant, sans les ultrasons ; le témoin sans interface, quant à lui, n’a rien reçu.
Lors des nettoyages avec apport d’eau, les supports ont été placés sur un matériau absorbant (Paraprint®[13]) afin de recueillir l’excès d’humidité. Le nettoyage s’est effectué avec un apport de 3 gouttes d’eau au début, puis 1 goutte toutes les 20 secondes, sur une durée totale de 3 minutes. L’éprouvette a été déplacée plusieurs fois sur le support absorbant pendant le nettoyage. Dans le cas des éprouvettes sur bois, l’ajout de 2 gouttes d’eau toutes les 20 secondes a été précédé d’un tamponnage avec de l’essuie-tout. Le geste effectué avec le stylo était un mouvement circulaire à la surface de la tache [fig. 3].

Figure 3. Nettoyage sans interface d’une tache de peinture acrylique sur le bois. © Claire Thomas, Lucile Vincent, María Sanchez, Thomas Pasquet.
Choix des méthodes d’analyse
L’évaluation des résultats a été effectuée selon deux modalités : d’une part des mesures de spectrocolorimétrie, d’autre part une observation visuelle d’après des photographies macro et microscopiques.
Les mesures de spectrocolorimétrie permettent de déterminer la différence de couleur entre les taches nettoyées et les témoins par le calcul du ΔE. Elles ont été effectuées avec un appareil Konica Minolta relié au logiciel SpectraMagicTM NX, utilisant l’espace colorimétrique L*a*b CIE 1976[14]. Trois mesures ont été prises en SCE[15] sur chaque tache nettoyée et cinq sur les témoins[16]. Pour chaque mesure, nous avons calculé le ΔE par rapport au témoin d’origine ; pour les taches nettoyées à l’eau seule ou à l’eau + bondina, un deuxième ΔE a été calculé par rapport au témoin ayant reçu l’interface sans les ultrasons, afin d’observer si les interfaces seules ont un impact sur le nettoyage.
Les observations visuelles de chaque tache avant et après nettoyage se sont appuyées sur des prises de vue en macroscopie et au moyen d’un microscope Keyence VHX7000[17]. Ces observations ont été menées selon trois critères, pour lesquels une couleur (vert, jaune, rouge) a été attribuée :
- l’efficacité du nettoyage,
- les altérations éventuelles du support,
- l’apparition d’une auréole autour de la tache lors d’un apport d’eau (ces auréoles n’étant pas présentes lors des nettoyages à sec, elles n’ont pas fait l’objet d’une notation pour ce critère).
Résultats et discussion
Mesures de spectrocolorimétrie
La comparaison des graphiques [annexe 3] montre que le nettoyage a été particulièrement efficace pour la crasse artificielle (entre 23,1 et 35,3), le ketchup et le stylo, dont les résultats sont homogènes avec les interfaces eau seule et eau + bondina (écart-type inférieur à 1,5) [fig. 4]. Le nettoyage de la résine sur bois et de la peinture acrylique sur textile sont en revanche peu satisfaisants (ΔE inférieurs à 10).

Figure 4. Appréciation, par l’analyse des moyennes des ΔE, de l’efficacité du nettoyage au moyen de différentes interfaces, au regard du témoin d’origine. © Claire Thomas, Lucile Vincent, María Sanchez, Thomas Pasquet.
Sur la presque totalité des éprouvettes, le nettoyage à sec a eu un faible effet (ΔE inférieurs à 6,5) [fig. 5]. Seule la crasse artificielle semble y avoir réagi, ce qui peut s’expliquer par sa faible adhérence au support. Pour les autres taches, notons que les ΔE obtenus pour le nettoyage à l’eau seule sont généralement supérieurs à ceux obtenus pour le nettoyage avec eau + bondina. Toutefois, les écarts-types importants montrent une forte hétérogénéité des résultats.

Figure 5. Comparaison avant/après nettoyage des taches de la série 1 de l’éprouvette Textile / Feutre
Par ailleurs, s’il existe des différences entre les ΔE calculés à partir du témoin d’origine et du témoin ayant reçu l’interface, elles sont en général très faibles et ne permettent donc pas d’affirmer que les interfaces seules jouent un rôle important dans l’efficacité du nettoyage.
Observations macro et microscopiques
Concernant l’efficacité des ultrasons, les notes attribuées lors de l’observation visuelle des éprouvettes ont permis de confirmer la tendance donnée par les mesures de spectrocolorimétrie [fig. 6] :
- la crasse artificielle, le ketchup et la colle ont été presque entièrement nettoyés, que ce soit à l’eau seule ou à l’eau + bondina ;
- le feutre, le stylo et les taches sur le bois donnent des résultats irréguliers ;
- le nettoyage de la peinture sur textile est peu perceptible.

Figure 6. Appréciation visuelle de l’efficacité et de l’innocuité du nettoyage au moyen de différentes interfaces par comparaisons de prises de vue macroscopique et microscopique avant et après nettoyage.
Les nettoyages sans interface n’ont pas donné de résultats probants et ont, de plus, provoqué des altérations. Peu d’altérations ont été observées sur le textile après l’application de l’eau + bondina. Elles sont bien plus marquées sur le bois après les nettoyages avec l’eau seule [fig. 7], ce qui peut s’expliquer par le ramollissement des fibres et par l’absence de la protection aux altérations mécaniques offerte par le bondina.

Figure 7. Exemple d’altération des fibres du bois lors du nettoyage de l’éprouvette Bois / Acrylique. © Claire Thomas, Lucile Vincent, María Sanchez, Thomas Pasquet.
Nous avons pu observer la formation d’auréoles dans le support textile autour des taches de crasse artificielle, de feutre, de peinture acrylique et de stylo [fig. 8]. Les observations macroscopiques ont montré que ce phénomène est généralement atténué par la présence de bondina.

Figure 8. Exemple de diffusion des composants de la tache dans le cas d’un apport d’eau sur l’éprouvette Textile / Acrylique. © Claire Thomas, Lucile Vincent, María Sanchez, Thomas Pasquet.
Discussion
Pour l’ensemble des éprouvettes – hormis la crasse artificielle –, le nettoyage sans interface s’est révélé inefficace et cause d’altérations du support. L’eau seule, bien qu’elle ait permis d’obtenir de meilleurs nettoyages, a provoqué la formation d’auréoles importantes qui semblent incompatibles avec un potentiel usage en conservation-restauration. Cette tendance a pu être grandement limitée par l’utilisation d’une interface en bondina : nous recommandons donc son utilisation lors de futures expérimentations.
Bien qu’elles soient subjectives, les observations faites d’après les vues macro et microscopiques corroborent les résultats spectrocolorimétriques et permettent d’en affiner l’interprétation. Elles ont ainsi révélé une excellente efficacité du nettoyage sur les taches de ketchup alors que les ΔE étaient peu élevés, ce qui peut s’expliquer par leur clarté avant nettoyage. Toutefois, nous n’avons pu explorer pleinement le potentiel de ce mode d’évaluation – notamment pour déterminer le niveau d’altération des fibres –, du fait des disparités de nos prises de vue en microscopie avant et après nettoyage : de légères différences dans les réglages (de lumière, notamment) ainsi que la disparition partielle ou totale du matériau tachant ont parfois rendu les prises de vue difficilement comparables.
Conclusion
Cette étude a permis d’apprécier le potentiel du stylo à ultrasons pour le nettoyage de taches et ses possibilités d’application dans le domaine patrimonial. Bien que des limites aient été identifiées – telles l’hétérogénéité des résultats et la formation d’auréoles –, l’étude a révélé des tendances prometteuses dans l’élimination de certaines taches. Elle a également mis en avant la nécessité d’employer une interface aqueuse pour faciliter la propagation des ultrasons, associée à un intissé pour réduire le risque d’auréoles et d’altérations mécaniques par frottements.
Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives de recherche pour améliorer les techniques existantes, notamment en vue de réduire l’apport en eau. Des études complémentaires pourraient également être menées pour observer les altérations causées par le stylo à ultrasons sur d’autres supports.
Annexes
Annexe 1. Données intégrales fournies par le colorimètre

Annexe 1. Données intégrales fournies par le colorimètre.
Annexe 2. Tableaux synthétiques des mesures de spectrocolorimétrie

Annexe 2. Tableaux synthétiques des mesures de spectrocolorimétrie.
Annexe 3. Histogrammes établis à partir des moyennes des ΔE de chaque type de tache selon l’interface utilisée

Annexe 3. Histogrammes établis à partir des moyennes des ΔE de chaque type de tache selon l’interface utilisée.
[1] Élève restaurateur, spécialité mobilier, promotion 2021-2026, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.
[2] Elève restauratrice, spécialité peinture, accueillie à l’INP dans le cadre des échanges Erasmus.
[3] Élève restauratrice, spécialité arts graphiques et livres, promotion 2021-2026, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.
[4] Élève restaurateur, spécialité arts textiles, promotion 2021-2026, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.
[5] Robert SPIER, « Ultrasonic cleaning of artifacts. A preliminary consideration », American Antiquity, vol. 26, n° 3, 1961, p. 410-414.
[6] Gerry BARTON & Sabine WEIK, « Ultrasonic cleaning of ethnographic featherwork in aqueous solutions », Studies in conservation, vol. 31, n° 3, 1986, p. 125-132 ; Clifford COOK, « L’écope Dorset », Bulletin de l’ICC, n° 26, 2000, p. 9.
[7] CTS® ART PIEZO III. Fréquence : entre 20 et 30 KHz. Puissance choisie pour le test : maximum. Suprasson® P5 Booster. Fréquence : entre 27 et 33 KHz. Puissance choisie pour le test : 10.
[8] AEG® Stain Remover Pen. Fréquence : 47 kHz. Electrolux® Stain Remover Pen. Fréquence : entre 50 et 60 kHz (le manuel d’utilisation indique 50 à 60 Hz, mais cela semble être une erreur). Little Martin’s Drawer® Ultrasonic Cleaning Pen. Fréquence : 51 kHz.
[9] Lavée à la machine à 60 °C pour lui ôter tout apprêt.
[10] Placage de hêtre (3 mm d’épaisseur) débité radialement.
[11] Fabriquée à partir de la recette proposée dans : Bronwyn ORMSBY et al., « An empirical evaluation of a range of cleaning agents for removing dirt from artists’ acrylic emulsion paints », AIC Paint Specialty group postprints, vol. 23, 2010, p. 77-87 [en ligne], https://www.culturalheritage.org/docs/default-source/publications/periodicals/painting-specialty-group/paintings-group-postprints-volume-23-(2010).pdf?sfvrsn=e81727ef_23 [lien valide en septembre 2024].
[12] Intissé de polyester fin et non abrasif.
[13] Intissé de viscose très absorbant.
[14] 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 septembre 2024].
[15] Les mesures ont été réalisées en SCE (specular component excluded) car nous souhaitions connaître les mesures colorimétriques réelles de chaque tache, sans prendre en compte la brillance induite par certains produits tachant.
[16] Du fait de leur transparence, aucune mesure de spectrocolorimétrie n’a pu être faite sur les taches de colle.
[17] Grossissement x200.
OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
INP (10 octobre 2024). Efficacité et modalités d’utilisation du stylo à ultrasons pour le nettoyage de taches diverses sur textile et bois. Variations patrimoniales. Le carnet de l’INP. Consulté le 13 février 2025 à l’adresse https://doi.org/10.58079/12g9h