Adhésion et souplesse: Epo 155

05/05/12

Lorsqu’en 2005 nous avons inséré la résine époxydique Epo 155, nous pensions que son utilisation aurait un champ d’action très limité : collage de matériaux sujets à de fortes variations dimensionnelles (liées à des variations d’humidité relative, comme pour le bois, ou bien pou joindre des matériaux aux coefficients de dilatation thermique très différents. En effet, dans ces cas-là, l’utilisation d’une résine époxydique classique, rigide, aurait pu générer un stress à l’interface, avec les dégâts en découlant, si le matériau jugulé s’avérait trop faible. L’exemple classique est le collage d’un élément métallique sur une pierre dégradée qui à la longue peut présenter des microfissurations ou délaminage de la zone collée. En réalité, pendant ces années, Epo 155 a démontré d’autres possibilités d’emploi intéressantes, et nous voulons ici décrire une étude comparative dans son utilisation comme consolidant du bois, ainsi qu’un exemple d’utilisation vraiment insolite. Rappelons que, comme les autres résines époxydiques réticulables à froid, Epo 155 est un produit bi-composant, qui doit être mélangé à un durcisseur à base d’amines aliphatiques modifiées. Les propriétés sont résumées dans le tableau ci-dessous.

Aspect du mélange EPO 155+K 156                 Liquide transparent 
Poids spécifique à 25° Kg/L                                          1,1
Temps de travail à 25°C                                                30’
Résistance à la traction (N/mm2)                                 >3,0
Résistance alla flexion (N/mm2)                                   >3,5
Résistance à compression (N/mm2)                             >5,0
Viscosité du système à 25°C (mPa.s)                        120-240
Module d’élasticité (N/mm2)                                        1.800

Comme le montre la viscosité, la résine est très fluide, et cette propriété a fait qu’elle a été examinée dans certaines études très récentes de Enriques et al [1,2], tournés vers la consolidation de bois architectoniques attaqués par les champignons. En plus des deux classiques résines comme le Paraloid B-72 (acrylique) et le Butvar B-98 (polyvinylbutiral), il a été pris en examen 4 résines époxydiques à faible viscosité, parmi lesquelles  précisément la Epo 155 ; elles ont été appliquées sur des échantillons de pin maritime dégradé par exposition aux champignons de la carie brune cubique. Différents temps d’exposition à l’action des champignons (4, 8 et 12 semaines) ont généré différents niveaux de dégradation, que l’on peut mesurer grâce à la  perte de masse, entre 3 et 25%. L’application a été effectuée par immersion directe dans les résines époxydiques, pendant  15’, tandis que les deux résines thermoplastiques ont été dissoutes à 20% en acétone et à 15% dans un mélange éthanol-toluène  40/60 respectivement. Nous renvoyons à l’article étendu pour approfondir, mais il est intéressant d’extrapoler le tableau relatif à l’augmentation, par rapport à l’échantillon non traité, de la résistance mécanique à la compression (par simplicité, ne sont reportées que les valeurs obtenues à un faible et un haut niveau de dégradation, 5% et 20% en perte de masse de l’échantillon).

Perte de masse     Epoxydique R      Epo 155      époxydique Lw      époxydiqueLi      Paraloid B-72      Butvar B-98
          5                        7.0                 17.2                 10.7                     8.2                    12.7                 15.1
         20                      -3.8                 38.5                  29.6                   15.4                    26.6                 36.6

Comme on peut le constater deux résines époxydiques donnent des résultats absolument négatifs, peut-être par défaut de pénétration dans les fibres du bois, et les meilleurs résultats sont donnés par Epo 155 et  Butvar. Mais, le Butvar n’est absolument pas en mesure d’incrémenter la résistance de la surface, comme le montre le tableau ci-dessous se rapportant à la valeur d’incrémentation de la résistance de surface.

Perte de masse      Epoxydique R      Epo 155      époxydique Lw      époxydique Li      Paraloid B-72      Butvar B-98
         5                         7.6                  32.9                 12.5                   14.4                    14.9                  6.8
        20                       19.8                 90.8                  22.3                   13.2                    26.9                  2.5

Les auteurs soulignent que, seulement dans quelques cas il existe une relation entre la quantité de résine absorbée et les résistances obtenues: par exemple le Paraloid B-72 est peu absorbé, mais les incrémentations se confirment autour de 27% que ce soit pour la compression que pour la surface. Le Butvar est absorbé en quantité encore plus réduite, mais il donne un meilleur résultat que pour la compression. L’epoxy appelée R est celle qui est le plus absorbée, mais son efficacité est faible. En conclusion, Epo 155 est le produit qui donne les meilleurs résultats en tenant compte de tous les paramètres. On la propose donc comme  alternative valable au Paraloid B-72, surtout lorsque la réversibilité de l’intervention n’est pas exigée.   Nous voulons aussi ajouter une note sur l’aspect du bois traité avec ces techniques, en nous rapprochant d’un récent travail de Genco et al. [3], où sont décrits des produits consolidants semblables (résines epoxydiques et résines naturelles/synthétiques thermoplastiques), bien que appliqués sur des échantillons de diverses essences ligneuses, peupliers et noyers, différemment dégradés, par des cycles de gel/dégel. On note un très léger effet sur la couleur en appliquant des solutions de résines naturelles et synthétiques, acryliques ou aliphatiques, mais le niveau de consolidation est plutôt faible, tandis que les deux résines époxydiques, Epo 155 et Templum Epo Top, causent de fortes altérations de la couleur, mais un meilleur niveau de consolidation, excellent dans le cas de Templum Epo Top. Il sera donc nécessaire d’effectuer un premier choix critique sur l’opportunité d’obtenir une variation de couleur, c’est-à-dire un ton plus soutenu ou « effet mouillé », pour augmenter fortement la résistance mécanique. Si ce paramètre n’est pas substantiel dans le cas de récupération d’un élément de structure, comme une poutre, il s’avère en revanche  discriminant dans le cas d’objet d’intérêt historique et artistique.   Le second cas que nous citons se rapporte à l’utilisation de Epo 155 comme matériau d’intégration pour une statue en carton-pâte, revêtue de peau chamoisée peinte représentant un « Christ mort » : la principale caractéristique de l’œuvre est la mobilité des ses articulations. En effet, pour rendre l’objet plus ressemblant à un véritable corps, les épaules, les coudes, les poignets, les genoux et les chevilles sont articulés. Pour mieux imiter les oscillations du corps humain pendant les processions et la Crucifixion, même le cou et le buste sont articulés. L’artiste tenta de façon réussie de recréer l’effet théâtral de la tête inclinée vers le bas et du buste fléchi vers l’avant, pour simuler l’état d’abandon du Christ sur la Croix. A  partir du moment où l’œuvre était réalisée pour la procession du Vendredi Saint, il était nécessaire de faire fonctionner à nouveau les jointures, initialement réalisées précisément en peau de chamois, puis perdues à cause de la dégradation. La lacune a été compensée en étendant de l’Epo 155, épaissie avec de la silice micronisée pour rendre la résine spatulable et colorée avec Ocre jaune clair, le pigment le plus adéquat pour s’approcher du ton de la peau de chamois. Ce mélange a été étendu sur un pont de toile, collé aux bords de la lacune avec le même mélange époxydique. On a ainsi obtenu une extension, difficile à atteindre avec d’autres matériaux, comme on le voit ci-dessous, et enfin la retouche picturale a été réalisée avec des couleurs acryliques pour une meilleure adhésion et une meilleure élasticité.
Les résines époxydiques montrent encore une fois leurs exceptionnelles propriétés, leur seule limite étant la réversibilité car ce sont des résines thermo-durcissables . Ne pas oublier cependant de considérer la possibilité de créer une couche barrière (par exemple avec une résine thermoplastique réversible comme le Paraloid) entre les zones à coller ou d’incrémenter l’effet en obstruant la porosité des matériaux en appliquant du cyclododécane.    

Bibliographie
 
1.     Henriques D.F, Nunes L., de Brito J.; “Test of consolidation products for wood degraded by fungi” 3rd Meeting on pathology and rehabilitation of buildings – PATORREB 2009, Porto, 467-472.
2.     Henriques D.F., Nunes L., de Brito J.; "Consolidation of Timber Degraded by Fungi in Buildings: an Experimental Approach Atti del 18° CIB World Building Congress, Salford, UK (2010), 424-433.
3.     Genco G., Lo Monaco A., Pelosi C., Picchio R., Santamaria U.; “La valutazione sperimentale dei consolidanti per il legno” Atti del XXV Convegno “Scienza e Beni Culturali” Conservare e restaurare il legno, Bressanone, (2009), 475-484
4.     Panvini R., Nucera G.C., Gabbriellini C., Rossi F., Borgioli L.; “Il Cristo morto di Mazzarino. Un singolare caso di applicazione di resine epossidiche su un’opera polimaterica” Progetto Restauro n.45 (2008). 
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