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Enregistrer au format PDF Fiches technique : vernis et autres résines

Nouveaux vernis synthétiques

Résines synthétiques

Les vernis appliqués sur les surfaces des tableaux unissent à une fonction optique de saturation de la couleur, une fonction protectrice vis-à-vis des agents extérieurs.

Tous les vernis, naturels ou synthétiques, précisément pour leur fonction et pour le fait d’être appliqués en film mince, subissent de manière plus ou moins marquée l’action combinée de la lumière, de l’humidité et des polluants contenus dans l’atmosphère, et vieillissent selon des mécanismes qui dépendent de leur structure chimique.

Introduction

Le jaunissement rapide des résines naturelles (dammar, mastic) a généré des procédures à répétition, d’enlèvement et de ré-application de vernis, associées à un risque intrinsèque pour la couche picturale sous-jacente.
Il a donc fallu chercher en alternative des matériaux parmi les polymères de synthèse, pas toujours avec des résultats satisfaisants. Par exemple, sous le profil de la réversibilité, on a rencontré des problèmes avec les résines acryliques, intrinsèquement sujettes au cross-linking.

Les vernis à base de polyvinylacétate (PVA), qui sont très stables à la lumière, présentent par contre, en raison de leur basse température de transition, un problème de " capture " des particules atmosphériques donnant lieu à un grisaillement que l’on ne rencontre pas avec les résines naturelles.
C’est la raison pour laquelle les résines PVA ont trouvé un usage spécial en tant que vernis isolant et comme liant pour les couleurs de retouches (par exemple, " Gustave Berger’s O.F. Isolating PVA Spray Varnish " et " Gustave Berger’s O.F. PVA Inpainting Medium ")

Jusqu’à présent, parmi les résines synthétiques ayant donné les meilleurs résultats, nous devons citer les cétoniques, d’autant qu’actuellement tous les producteurs de vernis de finition pour restauration les ont introduites dans leurs gammes.

À l’heure actuelle, les gammes des vernis commercialisés se basent principalement sur quatre différentes résines de base :

  • deux résines naturelles (dammar, mastic)
  • deux résines synthétiques (acryliques et cétoniques).

Des études récentes visant à déterminer des polymères plus stables et plus réversibles ont mis en évidence le comportement exceptionnel de quelques résines hydrocarbures : Regalrez, et d’autres à base d’urée-formaldéhyde : Laropal A.
D’autres propriétés de ces résines, sous le profil des performances en tant que vernis, ont été améliorées par l’ajout d’élastomères à faible poids moléculaire : Kraton.

En même temps, des études cherchant à améliorer les performances des résines ont conduit à introduire des stabilisateurs, les Tinuvin s’avérant être les plus prometteurs.

Regalrez 1094

Dans une étude menée par René de la Rie, chef du Laboratoire scientifique de la National Gallery of Art de Washington, les remplaçants possibles des résines naturelles ont été comparés, dont des polymères à faible poids moléculaire, en pratique des oligomères (polymères constitués de peu d’unités monomères). Les meilleurs résultats ont été obtenus avec la résine Regalrez 1094, une résine aliphatique résultant de l’hydrogénation des oligomères obtenus par vinyle-toluène et alfa-méthyle-styrène.

Et c’est précisément avec l’hydrogénation que se stabilise le produit en réduisant les liens doubles qui sont les " points faibles " des molécules par où commence le phénomène de vieillissement.

Le poids moléculaire de ce produit est d’environ 900 uma et ces petites dimensions permettent un nivelage optimal des irrégularités de la couche picturale, justement comme cela se produit avec les résines naturelles. Les propriétés optiques avoisinent, ultérieurement, celles des résines traditionnelles car l’indice de réfraction est élevé (1.519).

Caractéristiques chimiques et physiques du Regalrez 1094

Une autre caractéristique du Regalrez 1094, qui donne espoir, est sa température de transition vitreuse (Tg) de 33 °C et un point de ramollissement de 94 °C. En effet, à température ambiante, la résine reste dure et on ne devrait pas avoir absorption de particules, fait qui s’est révélé particulièrement problématique pour les vernis à base de résine PVA.

En outre, la résine n’a pas besoin de solvants aromatiques pour sa dissolution et elle peut être dissoute dans la ligroïne ou en mélanges d’hydrocarbures désaromatisés comme le White Spirit D40. Le Regalrez 1094 n’est pas soluble dans l’eau et dans les solvants polaires.
La quantité à dissoudre dans le solvant se situe environ entre 20 et 30 % en poids mais elle peut être réduite si on l’applique en pulvérisation.

Caractéristiques chimiques et physiques du Regalrez 1094
Densité à 21 °C 0,99 kg/l
Température de transition vitreuse (Tg) 33 °C
Température de ramollissement 90-98 °C
Indice de réfraction 1.519
Poids moléculaire 900
Emballage 1 kg

Regalrez 1126

Sa haute résistance au vieillissement et sa dépose facile ont poussé la recherche à vérifier l’efficacité de cette classe de produits en tant que consolidants pour le bois.

La longueur des chaînes du Regalrez 1094 fait en sorte que la résistance mécanique donnée ne soit pas satisfaisante, mais dans ce but précis, le Regalrez 1126 s’est avéré intéressant (les nombres qui accompagnent le nom commercial se rapportent à la température de ramollissement, respectivement d’environ 94 °C et 126 °C).

La consolidation donnée par ce produit n’est pas au niveau de ce que l’on obtient avec que le Paraloïd B-72, mais cela pourrait être suffisant pour des ouvrages qui n’exigent pas de renforcement élevé et, en raison de leur valeur, préférence est donnée aux propriétés de haute stabilité du consolidant et de réversibilité aisée (ces deux qualités étant dues à l’absence de réticulation dans le procédé de vieillissement).

Tout comme le Regalrez 1094, le Regalrez 1126 peut être dissous dans le White Spirit D40, caractéristique que ne possèdent pas les autres résines acryliques comme le Paraloïd B-72 ou l’Elvacite 2044 et 2046. Le Regalrez 1126 n’est pas soluble dans l’eau et dans les solvants polaires.
Pour obtenir une solution plus visqueuse, il est conseillé de dissoudre le Regalrez 1126 à 10-20 % dans le solvant.

Caractéristiques chimiques et physiques du Regalrez 1126
Densité à 21 °C 0,97 kg/l
Température de transition vitreuse (Tg) 65 °C
Température de ramollissement 122-130 °C
Indice de réfraction Non déterminé
Poids moléculaire 1250
Emballage 1 kg

Kraton G-1650

Les Kraton sont des copolymères à bloc styrène-éthylène-butylène-styrène (SEBS) résistant à l’effet des UV, oxygène et ozone. Base pour adhésif au départ, ils sont ensuite ajoutés au Regalrez (dans notre cas, nous faisons le contraire pour obtenir quelque chose qui ne soit pas collant, mais pour rendre le film de Regalrez plus élastique).

Le meilleur pourcentage de Kraton, par rapport au Regalrez 1094, est de 10 %. Ainsi, dans le cas où l’on voudrait préparer un vernis contenant environ 20 % en poids de Regalrez 1094, la quantité de Kraton devra avoisiner 2 %.

Il est déconseillé d’utiliser des pourcentages supérieurs pour ne pas aggraver les caractéristiques optiques du vernis.

Le Kraton G-1650 n’est pas complètement soluble dans les hydrocarbures aliphatiques, par conséquent, pour obtenir un vernis final, un pourcentage, même minime, d’aromatiques ou d’autres solvants plus polaires, sera nécessaire.

L’usage du Kraton G-1650 doit toujours être associé à celui du Tinuvin 292, car il en augmente la stabilité.

Emballage : 250 g

Tinuvin 292

Formule du Tinuvin

Formule du Tinuvin

Le Tinuvin 292 n’est pas un absorbeur d’UV ("UV adsorber"), mais un agent stabilisant aminé constitué par deux amines entravées, solubles en solvants organiques.

Cette classe de produits ne bloque donc pas les rayons ultraviolets, mais elle en réduit les effets nuisibles en se liant aux peroxydes et aux radicaux libres résultant de la photodégradation des polymères. Autrement dit, ces produits font fonction de " balayeurs " en bloquant la propagation des radicaux libres formés (c’est-à-dire des produits de la photo-oxydation).

Les études menées à la National Gallery of Art de Washington ont montré que l’on atteint l’efficacité protectrice maximum quand le vernis contient du Tinuvin 292 et elle est protégée en même temps des rayons UV.

En particulier, les mesures effectuées sur un vernis dammar ayant la composition suivante :

Dammar 50,0 g 24,8 %
Tinuvin 292 1,5 g 0,8 %
White Spirit aromatisé 150,0 g 74,4 %

ont mis en évidence comment, en la protégeant des rayons ultraviolets, le vernis se montrait stable (sans jaunissement) même après 6000 heures de vieillissement artificiel à la lumière.

Sur la base des études effectuées par R. de la Rie, les quantités de Tinuvin 292 à ajouter au vernis sont de 2 % pour les résines synthétiques et de 3 % pour les résines naturelles (et parmi celles-ci, la dammar est plus stabilisée que la gomme mastic. Ce pourcentage doit être calculé sur le poids de la résine, et non du vernis. C’est pourquoi, le pourcentage en poids sur le total du vernis de l’exemple s’avère être inférieur (8 %).

Le Tinuvin 292 est soluble dans des solvants organiques et peu soluble dans l’eau.

Emballage : 250 g

Laropal A81

Les Laropal A sont une famille de résines urée-aldéhydes qui présentent certaines caractéristiques les rapprochant des Regalrez :

basse viscosité qui leur confère un excellent pouvoir nivelant, donc une grande brillance
haute résistance au jaunissement
basse polarité tant initiale qu’après vieillissement accéléré, qui leur permet de se dissoudre en hydrocarbures non aromatiques (ligroïne ou white spirit désaromatisé).
Il est utile de rappeler que ces résines sont légèrement plus polaires au départ par rapport aux résines hydrocarbures déjà citées, du fait qu’elles contiennent déjà des atomes d’oxygène et d’azote. Elles trouvent leur application optimale comme liant pour pigments, en raison de leur très grand pouvoir mouillant, mais elles ont aussi été utilisées comme vernis.

Parmi ces résines, le Laropal A81 s’est montré particulièrement résistant et des études récentes ont aussi montré l’efficacité du Tinuvin 292 dans sa stabilisation.

Appliqué en films minces et soumis au vieillissement accéléré (3000 heures en simulant la lumière solaire qui passe à travers le verre d’une fenêtre, UV inclus) le Laropal A81 conservait la capacité de se dissoudre dans un mélange de 90 % de cyclohexane et seulement 10 % d’aromatiques (en correspondance avec le mélange n°2 dans l’échelle du test de Feller qui, rappelons-le, va d’une polarité minimum pour le seul cyclohexane, à une polarité maximum pour la seule acétone).

Pour évaluer parallèlement un produit déjà utilisé comme liant pour les pigments et comme vernis, le Laropal K80, après un vieillissement analogue, s’avère réversible avec un mélange de 70 % acétone/30 % toluène (entre les mélanges n°10 et n°11 du test de Feller).
Outre ces effets positifs, nous devons considérer une haute température de transition vitreuse (Tg) de 49 °C, ainsi qu’une haute température de ramollissement (80-95 °C).

La solubilité avec des solvants aliphatiques peut être limitée en dessous de 15 °C. Si l’on prévoit d’utiliser le Laropal A81 en milieu froid, il est conseillé d’ajouter 2 à 5 % d’aromatiques (xylène ou toluène).

Emballage : 1 kg

Bibliographie

- McGlinchey C.W., " The industrial use and development of low molecular weight resins : an examination of new products of interest to the conservation field ", ICOM Committee for Conservation (1990), vol. II, 563-567.
- de la Rie E.R., Quillen Lomax S., Palmer M., Maines C.A., " An investigation of the photochemical stability of films of the urea-aldehyde resins Laropal A81 and Laropal A101, ICOM Committee for Conservation (2002), vol. II, 881-887.
- de la Rie E.R., Berns R.S., " Exploring the optical properties of picture varnishes using imaging techniques ", Studies in Conservation 48 (2003), 73-82.
- Châteaux G., Lis M.C., Lalli C., Lanterne G., Weiss C., Espoir L., " Un personnel synthétique composé pour la consolidation du bois : expérimentation, mesures et premières applications ", Bulletin OPD (2003).

Les indications et les données reportées dans la présente brochure sont basées sur nos expériences actuelles sur tests de laboratoire et sur une application correcte.
Ces informations ne doivent en aucun cas remplacer les essais préliminaires qu’il est indispensable d’effectuer pour s’assurer de l’aptitude du produit à chaque cas déterminé.
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