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- Le noircissement des pigments au plomb -

De la compréhension des mécanismes d'altération

à la recherche d'une méthode de restauration

Sébastien Aze - CICRP Marseille

Bordeaux – 19 Novembre 2010

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Sommaire

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

• Introduction

les altérations du blanc de plomb

le noircissement du minium en peinture murale

vers une technique de restauration du minium noirci

• Méthodologie

matériel

méthodologie

• Résultats

tests de validation de la technique

application in situ (chapelle de Solomiat – Ain)

• Conclusion

[3/16]Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

Les altérations du blanc de plomb

Arts graphiques

• Altération en galène (PbS)

Facteur déterminant: pollution (H2S)

Couleur grise à noire

• Techniques de restauration

Traitement à l’eau oxygénée H2O2 (solution, vapeur, gel)

Technique connue depuis 1945 (ou avant?)

Transformation galène anglésite PbSO4

Peinture murale, polychromie

• Altération de l’hydrocérusite en plattnérite (-PbO2)

Facteurs déterminants: humidité, pollution (SO2, CO2)

Couleur brune à noire

Considérée comme irréversible

Pas de traitement chimique spécifique

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Le noircissement du minium en peinture murale

• Techniques affectées: fresco, secco

• Facteurs déterminants: humidité, pollution (SO2, CO2)

• Altération du minium (Pb3O4) en plattnérite (-PbO2)

toute la couche picturale (>100 µm) peut être altérée

considérée comme irréversible

pas de traitement chimique spécifique

L’ange et la colonne de feu, Abbaye de Saint Savin, XIIè. s.

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

Comment restituer la couleur et les propriétés initiales?

Reconversion en minium de la couche de plattnérite

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Les oxydes de plomb: un système complexe

Pb4+ Pb2+

Plattnérite-PbO2

MiniumPb3O4

Massicot-PbO

Litharge-PbO

375°C 650°C580°C

Réduction thermique de la plattnérite: pertes successives d’oxygène

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

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Reconversion par Laser du minium noirci

• Principe

Absorption optique des photons (Laser) par les particules de plattnérite Hausse locale de la température Réduction thermique de la plattnérite en minium (375°C < T < 580°C)

• Avantages

Portabilité (utilisation d’une fibre optique) Précision (mise en forme du faisceau) Flexibilité (longueur d’onde, temps d’irradiation, puissance…)

• Questions

Choix du laser ? "Profondeur utile“ ? Rendement surfacique (cm2/min) ? Innocuité ?

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

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Matériel: peintures murales expérimentales

• LRMH - 1982

• Ocres, terre verte, minium

• Techniques traditionnelles

• Vieillissement naturel (26 ans)

• Noircissement du minium (5 ans)

Echantillonnage Section polieAnalyse minéralogique:plattnérite, gypse

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

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Méthodologie

• Tests d’irradiation successifs avec différents paramètres Caractéristiques du laser

longueur d’onde (nm) puissance (W) profil du faisceau

Temps d’irradiation (s)

Distance de travail (cm)

• Evaluation visuelle des effets de l’irradiation Observations macro- et microscopiques

• Etude en laboratoire Microscopie optique et électronique Analyses (minéralogie, chimie)

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

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Tests d’irradiation en laboratoire

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

• Trois lasers testés: Argon (vert), Nd:YAG et diode Ga:As (proche Infrarouge)

• Matériel: Plattnérite pure (poudre compactée)

Nd:YAG1064 nm

diode811 nm

Ar+514 nm

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Tests d’irradiation in situLaser infrarouge à fibre optique – Peintures murales expérimentales

• laser continu - 811 nm• transportable : 220 V, 40 kg• fibre optique de 10 mètres• sortie optique sur trépied (X-Y-Z)• déplacements manuels

optimisation de la puissance

source laser

sortie optique

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

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Tests d’irradiation in situEssai optimisé – temps total: 2min. – surface ~ 2cm2

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

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Couche d’origine Couche traitée

Stratigraphies (lames minces)Macro-prélèvement

Tests d’irradiation in situEssai optimisé

Couleur homogène

Traitement de toute l’épaisseur de

la couche de plattnérite (100 µm)

Reconversion effective en minium

(analyses par spectrométrie Raman)

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

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Application in situPeinture murale XIXè. s.– Chapelle de Solomiat (Ain)

Premier essai « réel » in situChantier de restauration (Gilles Gaultier)

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

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Application in situPeinture murale XIXè. s.– Chapelle de Solomiat (Ain)

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

installation du systèmepremiers essais optimisés

[15/16]Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

Application in situPeinture murale XIXè. s.– Chapelle de Solomiat (Ain)

traitement à grand échelle (~60 cm2)

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Conclusion

Introduction Méthodologie Résultats Conclusion

• Optimisation des paramètres: choix du laser: diode fibrée 811 nm temps d’irradiation: 5 à 10 secondes densité de puissance: 15 à 25 W/cm2

Résultats obtenus reconversion effective PbO2 Pb3O4

profondeur efficace > 50 µm rendement surfacique > 1 cm2 / min.

Questions ouvertes innocuité ? permanence du minium ? cas des autres techniques picturales ? consolidations / refixages ?