27.1 Nouveaux produits - Un consolidant atypique: Nano Estel

29/07/11

Ces dernières années, on a pu voir comment le progrès, dans les secteurs de la technique, s’est trouvé étroitement lié au développement des nanotechnologies. Depuis 2008, CTS avait déjà proposé les nanoparticules de chaux, avec le produit Nanorestore®, du CSGI-Université de Florence (voir le Bulletin C.T.S. n°14.2 de 2008).
Cette dispersion alcoolique de nano particules de chaux a reçu un excellent accueil même au niveau européen, si bien que quelquefois la production ne réussissait pas à satisfaire la demande.
Aujourd’hui CTS propose un second produit basé sur les nanoparticules, dénommé NANO ESTEL: il s’agit dans ce cas d’une dispersion colloïdale aqueuse et non alcoolique, tandis que les nano particules ne sont pas de l’hydroxyde de calcium, mais de bioxyde de silicium  (SiO2). Les dimensions des particules qui s’avèrent se situer au-dessous de 20 nm, sont inférieures aussi bien à celles déclarées pour les microémulsions acryliques (40-50 nm), qu’à celles de la nano-chaux (200 nm).
Précisément en raison des dimensions réduites des particules, le produit se présente comme un liquide très fluide, même si il a un extrait sec de 30%, qui dans la majeure partie des applications doit être dilué, portant ainsi la quantité de silice en-dessous de 10 %. Il est important de savoir qu’il existe des dizaines de types de nano-silices, de par leurs dimensions et distribution des particules, modalités de stabilisation, présence d’additifs de toute sorte, etc… et que seulement quelques-unes, parmi celles que nous avons testées, ont donné des résultats appréciables pour le secteur restauration.
La plus prometteuse est celle qui a pris le nom de Nano Estel.


A quoi peut servir Nano Estel?

Après évaporation de l’eau, les particules se lient entre elles formant ainsi un gel de silice (le même que celui que l’on obtient par la réaction du silicate d’éthyle) qui peut créer des ponts entre les grains en décohésion d’une pierre ou d’un enduit
(effet consolidant) ou lier des particules de pigments sur des surfaces de pierre (patines), ou bien peut tenir ensemble des inertes de différente sorte (réalisation de mortiers de rebouchage inorganiques).
La formation du gel de silice ne se produit pas seulement par évaporation du véhicule aqueux, mais aussi en agissant sur trois autres paramètres :
·    En changeant le pH (mélangé à la chaux, il se cimente subitement)
·    En le mélangeant avec des solvants hydrosolubles (alcool, acétone)    
·    En ajoutant un sel (méthode déconseillée en restauration)

Il est indispensable d’évaluer l’influence de ces paramètres avant de procéder à l’application.
     


Nano Estel en tant que consolidant

L’application de nano-particules de silice pour consolider n’est pas nouvelle : déjà certaines études furent publiées en Allemagne, et un restaurateur italien, de langue allemande, Martin Pittertschatscher les avait déjà appliquées avec de bons résultats en consolidant un enduit très poreux, en les associant à des nano particules de chaux pour en accélérer le temps de prise [1]. On ne peut pas penser aux nano-silices comme à un substitut du silicate d’éthyle, qui, en raison de ses dimensions moléculaires, est encore plus pénétrant. Le niveau de pénétration d’une nano silice est forcément très inférieur, car il s’agit de véritable particules, bien que « naines ».
En revanche, il est raisonnable de penser au Nano Estel dans des situations dans lesquelles la consolidation au silicate d’éthyle ne peut pas être proposée (temps de chantier limité incompatibles avec les 3 à 4 semaines de réaction indispensables pour le silicate d’éthyle, ou bien sous des températures inférieure à 10°C, ou bien – cas encore plus important – supports légèrement humides). En effet, Nano Estel présente un temps de prise très réduit (3-4 jours), et étant une dispersion aqueuse, il ne souffre pas des problèmes bien connus du silicate d’éthyle liés à la présence d’eau libre (de remontée capillaire, de condensation, de pluie...). Précisément dans ce type de situation, des nano silices ont été appliquées avec succès : il s’agissait une portion d’aqueduc romain dans la région de Sesto Fiorentino.
Les premiers résultats des tests comparatifs avec le silicate d’éthyle nous disent que la réduction de la perméabilité à la vapeur d’eau est minime, vraiment inférieure au silicate.
Ne pas oublier qu’il s’agit d’un produit concentré, à 30 % d’extrait sec, à diluer avec de l’eau déminéralisée pour amener le pourcentage de matière active à 10-15%.
En ce qui concerne l’application sur peintures murales, il faut évaluer attentivement le cas, étant données les limites de nos connaissances actuelles, et en particulier en considérant l’alcalinité de certains types de nano silices, comme le Nano Estel.
Une étude récente, sur des échantillons qui simulent des fresques détériorées [2], a démontré comment les conditions d’application sont fondamentales et surtout la porosité du support sur lequel on va appliquer les nano silices. En effet, à partir d’une comparaison avec les nano-chaux et micro-dispersions acryliques, il a été observé, pour tous les produits, une réduction de l’absorption d’eau et une couche picturale redevenue compacte.


Conclusions

C’est un matériau encore peu étudié, mais les premiers résultats sont encourageants, et, comme pour toutes les nouvelles substances, sont exigés des tests et essais les plus précis possibles en utilisant des produits bien connus, spécialement pour évaluer :
-  le degré de l’effet consolidant que l’on veut obtenir ;
-  la quantité de matériau à employer (c’est-à-dire le rapport de dilution);
-  l'absence de variations chromatiques sur la pierre traitée.
Enfin, il ne faut pas négliger le facteur sécurité étant donné que, s’agissant d’une dispersion aqueuse, NANO ESTEL n’est pas inflammable et ne présente pas de symboles de toxicité, réduisant ainsi les facteurs de risques en atelier et sur chantier, et en réduisant les coûts de transport et de stockage.

Dans le prochain bulletin CTS, il sera décrit l’application de Nano Estel en tant que liant.


Bibliographie
  1. Camaiti M., Dellantonio G., Pittertschatscher M.; “Restauro dello stemma affrescato del Cardinale Bernardo Cles presso il Castello del Buonconsiglio a Trento: nuove soluzioni per il consolidamento di intonaci dipinti distaccati dal supporto murario” (Restauration du panonceau décoré de fresques du Cardinale Bernardo Cles, au Château de Buonconsiglio, à TRENTE : nouvelles solutions pour consolider des enduits peints détachés du support mural » Scienza e Beni Culturali XXIV, Bressanone, 2008.
  2. Costa E., Dei L., Gaetani M.C., Giovagnoli A., Ioele M. “Studio di consolidanti nanometrici per il consolidamento della pellicola pittorica dei dipinti murali” (Etudes de consolidants nanométriques pour consolider la couche picturale des peintures murales) Atti Convegno (Actes du Congrès) IGIIC, Cremona, 2007.
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