Foot Soldier (Godzilla)

De l’étude de l’œuvre de Kenji YANOBE, Foot Soldier (Godzilla),
FRAC PACA, au développement d’une recherche sur l’identification
et les dégradations des caoutchoucs
Alain COLOMBINI et Gwenola CORBIN
Recherche menée avec le soutien du CNAP et en collaboration avec le CICRP
SOMMAIRE
I. Foot Soldier (Godzilla), les prémices d’une recherche
1°) Présentation de l’œuvre
2°) L’état de conservation
3°) Investigations scientifiques
4°) Dégradation du latex
II. Les caoutchoucs dans les collections patrimoniales
1°) Définitions
2°) Quels caoutchoucs composent les collections?
3°) Dégradation des caoutchoucs dans les collections patrimoniales
4°) Méthodes analytiques d’Identification et d’évaluation des dégradations
III. La recherche d’un consolidant pour le caoutchouc naturel
IV. Conclusions
I. FOOT SOLDIER (GODZILLA), LES PREMICES D’UNE RECHERCHE – Présentation de l’œuvre
Foot Soldier (Godzilla) exposé à la Collection Lambert en Avignon (2004)
I. FOOT SOLDIER (GODZILLA), LES PREMICES D’UNE RECHERCHE – Présentation de l’oeuvre
-Mousse polyuréthane
-Textile
-Structure métallique
-Mousse polyuréthane
-Grillage
-Latex + peinture acrylique
bleu outremer
I. FOOT SOLDIER (GODZILLA), LES PREMICES D’UNE RECHERCHE – L’état de conservation
Cassures de la structure du bassin
Déformation de la mousse
Corrosion de la structure du bassin
Jaunissement de la mousse
I. FOOT SOLDIER (GODZILLA), LES PREMICES D’UNE RECHERCHE – L’état de conservation
Perte de cohésion de la couche peinte
Réseau de craquelures
Exsudation
I. FOOT SOLDIER (GODZILLA), LES PREMICES D’UNE RECHERCHE – L’état de conservation
Foot Soldier présentant une
couche peinte encore
entièrement bleue (détail)
Foot Soldier présentant une couche peinte en partie noircie
I. FOOT SOLDIER (GODZILLA), LES PREMICES D’UNE RECHERCHE – Investigations scientifiques
Spectroscopie Raman
Godzilla: détail de la surface
dégradée
Spectres Raman (λ=785 nm): couche noire (haut), bleue (gauche) et mousse (droite) , 1800-200 cm-1, microscope X 200, puissance laser 1.2 mW,
50 scans x 10 secondes chaque spectre, cubic spline interpolation baseline substraction, 15 minutes bleaching.
I. FOOT SOLDIER (GODZILLA), LES PREMICES D’UNE RECHERCHE – Dégradation du latex
Principales causes de dégradation du latex
Oxydation
R- R
R + O2
ROO + RH
Rupture de la liaison
carbone- carbone
2R
ROO
R + ROOH
Formation des peroxydes par réaction
avec l’oxygène. Initiation de la réaction.
Propagation de la réaction.
Ozonolyse
R1
R2
C
+
C
O3
R2
C
R
R
O
R1
C
R
R
O
O
1 Ozonation
O
R1
C
H2 O
C
R
R
O
R2
R1
R2
O
C
R
O
+
C
O
+ H2O2
R
2. Formation des carboxyles sous atmosphère oxydante
Réaction d’ozonolyze complète
Apparition de groupement C=O
Latex (bleu) and Godzilla partie noircie (noir). Disparition de la bande Raman à
1665 cm-1 attribuée à la liaison (C=C)
Dégradation de la couche peinte
Godzilla: détail de la surface
dégradée
Eprouvettes PUR + (Latex +
Bleu acrylique)
Eprouvette de mousse PUR recouverte
de latex mélangé à l’acrylique Turner®
Vieillissement QUV sous
- UV-B
- UV-B + Condensation
Eprouvette de mousse PUR
recouverte de latex
UV-B + condensation, 24h
UV-B + condensation, 48h
Mesure des bandes C=O
par IRTF
UV-B, 90 h
Eprouvettes
Traitement des éprouvettes + Vieillissement artificiel
enceinte QUV (UVB + Condensation)
Consolidants
Application de consolidants en deux
temps, après vieillissement artificiel
- Impranil DLV
- Methylcellulose
Impranil DLV
Methylcellulose
Séchage
Antioxydants
- Irganox
- Tinuvin B75
Irganox
Tinuvin
Impranil DLV selon Bayer:
Anionic aliphatic polyester-polyether
polyurethane dispersion
Tinuvin B 75
- Stabilisateur de lumière HALS (Hindered Amine Light Stabilizers)
- Système à trois antioxydants différents : 20% d’Irganox 1135,
40% de Tinuvin 571 et 40 % de Tinuvin 765)
- Stabilisant thermique
- S’emploie en combinaison avec l’Impranil DLV
Irganox
Irganox 1520L
Irganox 565
Irganox 565 et 1520L (antioxydants phénoliques)
Irganox 5057 (antioxydant aminique)
Irganox 565
- stabilisateur d’élastomère (latex)
- agit comme donneur d’hydrogène
nombre de radicaux libres limité
Irganox 1520L
- recommandé protection du latex
- combine deux techniques de
limitation de l’oxydation:
agit comme donneur d’hydrogène
décomposeur d’hydroperoxydes
Irganox 5057
- ~idem des 2 précédents
- recommandé pour la protection
du latex
Résultats
Observations visuelles
Methylcellulose
Impranil DLV
Légère brillance
Couche peinte rigide
Surface bien sèche
Brillance très marquée (allure vernie)
Souplesse de la couche peinte conservée
Surface collante, légèrement graisseuse
Analyses colorimétriques et IRTF
Avant (gauche) et après (droite) vieillissement:
Methylcellulose (haut) ; Impranil DLV (bas)
Irganox 5057 dans les deux cas
• Les premières observations, après application de ces traitements, créditent
plutôt l’Impranil DLV, notamment au niveau de la souplesse de la couche
peinte, et ce quelque soit l’antioxydant employé
• Le traitement Impranil DLV + Irganox 5057 serait le plus probant
• Les traitements (Impranil DLV + Tinuvin B75) et (Methylcellulose +
Irganox 5057), seraient également convenables
II. LES CAOUTCHOUCS DANS LES COLLECTIONS PATRIMONIALES
– Définitions : le caoutchouc naturel
Cis-1,4-polyisoprène
Saignée (©Thierry Falisse)
Balle de caoutchouc naturel non vulcanisé
II. LES CAOUTCHOUCS DANS LES COLLECTIONS PATRIMONIALES
– Définitions : les caoutchoucs synthétiques
Le groupe « M », les caoutchoucs possédant une chaîne principale
saturée -C-C- :
- Caoutchoucs éthylène-propylène (EPM et EPDM)
- Polyéthylène chlorosulfoné (CSM)
- Copolymères d'éthylène-acétate de vinyle (EVM)
- Polyéthylène chloré (CM)
Le groupe « O », les caoutchoucs possédant des atomes d'oxygène
et de carbone dans leur chaîne principale :
- Caoutchoucs d'épichlorohydrines (CO, ECO et ETER)
Le groupe « Q », les silicones :
- Silicone ou polysiloxane (Q, MQ, PMQ ou PVMQ)
EPDM et
charges
Le groupe « R » , les caoutchoucs présentant une chaîne carbonée
insaturée:
- Polybutadiène (BR)
- Copolymère butadiène-styrène (SBR)
- Acrylonitirle-butadiène ou caoutchouc nitrile (NBR)
- Caoutchouc chloroprène (CR)
- Polyisoprène (IR)
- Copolymères isoprène-isobutylène ou caoutchouc butyle (IIR)
- Copolymères halogénés de l'isoprène et de l'isobutylène (CIIR et
BIIR)
Le groupe « T », les caoutchoucs dont la chaîne principale est
composée d'atomes de carbone, d'oxygène et de soufre :
- Caoutchouc aux polysulfures (T)
Classement selon la norme ISO 1629-1976
Le groupe « U », Polymères dont les chaînes contiennent des atomes
de carbone, oxygène et azote :
- Caoutchouc polyuréthane (AU)
II. LES CAOUTCHOUCS DANS LES COLLECTIONS PATRIMONIALES
– Quels caoutchoucs composent les collections ?
72 œuvres ou objets étudiés dans 15 collections (le Centre Pompidou, le FNAC, le
FRAC PACA, le FRAC Pays de Loire, le MAC de Marseille, le MAC VAL, le Musée des Beaux-Arts
de Nantes, le Musée d’Histoire de Nantes Château des Ducs de Bretagne, le Musée
International de la Chaussure, le Musée National de la Marine, le Département des Arts du
Spectacle de la Bibliothèque Nationale, le Musée Michelin, le Musée de l'Air et de l'Espace, le
Musée Galliéra, Musée de la pêche de Concarneau.)
II. LES CAOUTCHOUCS DANS LES COLLECTIONS PATRIMONIALES
– Dégradation des caoutchoucs dans les collections patrimoniales
Facteurs de dégradation :
-Oxygène
-Ozone
-Lumière
-Température
-Humidité
-Micro-organismes
-Tensions mécaniques
-Ions métalliques
-Solvants
-Composants de la formulation
Cristallisation – Chaussure mexicaine du XVIIIème siècle Musée International de la Chaussure
Réseau de craquelures profondes –
Courroie d’un instrument de torture de
la Gestapo – Musée d’Histoire de
Nantes Château des Ducs de Bretagne
Effritement– Pneu de vélo d’une
compression de CESAR – MAC VAL
Moisissures – Chambre à air – Musée
Michelin
Brunissement – Fauteuil Mies 1969 –
Musée des Arts Décoratifs
Efflorescence – Jouet bibendum– Musée
Michelin
II. LES CAOUTCHOUCS DANS LES COLLECTIONS PATRIMONIALES
– Méthodes analytiques d’Identification et d’évaluation des dégradations
- Méthodes empiriques : histoire, mode de fabrication, marques, domaines
d’utilisation, processus de dégradation, odeur…
- Tests micro-chimiques : test à la flamme, pyrolyse, réactifs, solubilité…
- Analyses en laboratoire : IRTF, MEB, ATDATG…
Thermogramme ATD-ATG
(©CICRP)
Formation et dégradation des
caoutchoucs
▫
Caoutchouc/Elastomère:
▫
Caoutchouc Naturel
•
Dérivés: crêpe, ébonite
•
Polymères synthétiques
▫
Dégradation :
•
multiples facteurs
•
oxydation et ozonolyse
•
concertation/synergie
Analyse thermique
Analyse thermogravimétrique,
Analyse enthalpique différentielle
• Caractérisation des matériaux
• Nombre d’étapes de dégradation du polymère
• Caractère exothermique ou endothermique de ces étapes
• Température ou taux de dégradation
• Masse résiduelle
Courbe d’Analyse Enthapique Différentielle d’un polymère typique
IRTF
TG-AED
NR
Caoutchouc naturel
Comparaison IRTF/Analyse thermique
SBR
Styrene-Butadiene
EPMD
Ethylene-Butadiene
Equipement de scaphandrier
Musée National de la Marine
Analyses d’œuvres patrimoniales
Instrument de torture de la Gestapo
Musée d'histoire de Nantes, Château
des Ducs de Bretagne, Nantes
Analyses MEB
Correlation vieillissement artificiel/naturel
Cesar, compression de bicyclettes
1995, MAC VAL
III. LA RECHERCHE D’UN CONSOLIDANT POUR LE CAOUTCHOUC NATUREL
Eprouvette de caoutchouc naturel vieilli
artificiellement 1400h sous UVB et 660h sous UVA +
condensation,
avant et après application de Ionol LC
III. LA RECHERCHE D’UN CONSOLIDANT POUR LE CAOUTCHOUC NATUREL
Choix du consolidant :
Consolidants
Caractéristiques
Evatane 42-6
Ethylène vinyle
acétate
Résine stable, souple
Bonne adhésion
Soluble dans la plupart des solvants aromatiques
ou chlorés
Lotryl 35 BA 40
Ethylène butyle
acrylate
Résine stable, souple
Bonne adhésion
Bonne résistance à la lumière
Soluble dans la plupart des solvants aromatiques
ou chlorés
Lord HPC-5C
Elastomère nitrile
hydrogéné carboxylé greffé silanes
Bonne adhésion
Résistant à l’ozone et agents atmosphériques
Propriétés mécaniques exceptionnelles
Soluble dans le méthyle isobutyle cétone ou le
MEK
Sensible aux UV
III. LA RECHERCHE D’UN CONSOLIDANT POUR LE CAOUTCHOUC NATUREL
Choix de l’antioxydant :
Antioxydants
Caractéristiques
Irganox 1520 L
= Deox 520
4,6-bis (octylthomethyl)-o-cresol
Antioxydant phénolique
Non tachant
Non décolorant
Faible volatilité
Stable à la lumière
Stable à la chaleur
Soluble dans acétone, éthanol, acétate d'éthyle,
toluène…
Lowinox CPL
= Ionol LC
Produit de la réaction butylée de pcrésol et de dicyclopentadiène
Antioxydant phénolique
Non tachant
Non décolorant
Hautement résistant à l’extraction par nettoyage
ou chauffage
Excellente protection contre le vieillissement
Soluble dans acétone, acétate d’éthyle, toluène…
IV. CONCLUSIONS
• Cette étude a permis d'amorcer l'étude de matériaux mal connus, difficilement
identifiés et aux formes extrêmement diverses
• Le noircissement du Godzilla est-il irréversible?
Quantifier la réaction d’ozonolyse
Evolution ; stade d’avancement
• Traitement chimique à proscrire >> Nettoyage au laser ?
• Perspectives positives quant à l’utilisation de stabilisateur d’UV (Tinuvin B75) et
d’anti oxydant (Irganox 5057, 1520L)
- La consolidation et l'introduction d'un antioxydant sont irréversibles
- La question du mode d'application du consolidant et de l'antioxydant
• Limites des tests chimiques
Complémentarité : IRTF / ATD / MEB
ご清聴ありがとう
ございました