35.1 - Un protecteur irréprochable : Silo 111

19/07/13

Notre attention est souvent attirée par les nouveautés : un peu par désir de se tenir au courant, un peu par curiosité de voir si le protecteur de dernière génération résoudra les problèmes passés et futurs d’un monument, finissant ainsi par oublier les grands classiques. En feuilletant les vieux catalogues CTS, nous pourrons trouver un de ces classiques sous le nom CTS 111, nom abandonné au milieu des années 90 pour assumer le nom actuel et plus connu de Silo 111.
C’est un poly dimethylsiloxane, appartenant à une famille, celle des siloxanes, justement, qui a désormais surpassé d’infinis contrôles, étant donné que les premières applications remontent aux année soixante.
Voyons alors quelques points de force et certaines limites de ces matériaux.
Partons de la terminologie, vu qu’il existe une certaine confusion : les siloxanes sont appelés aussi poly organosiloxanes ou, en spécifiant le groupe organique greffé sur la chaine, alchylsiloxanes ou arylsiloxanes, et quelquefois ils sont aussi appelés improprement silanes. Silicium et oxygène s’alternent formant ainsi le squelette du polymère, et le silicium peut  impegnare les deux liaisons libres avec des groupes alchydiques tous identiques comme le poly-methyl-siloxan de l’exemple ci-dessous, ou aussi différents entre eux comme le poly-methyl-phenyl-siloxane.

Dans le plus simple des alchylsiloxanes, le polymethylsiloxane, les petits groupes méthyliques -CH3, n’empêchent pas la rotation de la molécule autour des liaisons Si-O, par conséquent ces chaînes restent souples non seulement à température ambiante, mais aussi à de basses températures : en effet, leur Tg est de -123°C. Les propriétés sont influencées, aussi bien par les groupes de substitution que par la longueur de la chaine : si les atomes de silicium sont en nombre inférieur à 10, les siloxanes ne sont plus des polymères, mais on parle alors d’oligomères (petits polymères), et ils sont liquides à température ambiante, sinon ils assument une consistance cireuse.
Si nous voulons définir avec exactitude le Silo111, nous parlerons alors d’un polymethylsiloxane oligomère réactif.
Le Silo 111 en effet, à la différence des polymethylsiloxanes à poids moléculaire élevé, qui confèrent l’hydrofugation après la simple évaporation du solvant, mais ne sont pas capables de pénétrer dans les pores de la pierre, procède à travers deux étapes:
1.Evaporation du solvant (nécessaire pour faire pénétrer à fond le produit)
2.Réaction d’accrochage des groupes terminaux ethoxy à la pierre, avec élimination de petites quantités d’alcool éthylique.
Le résultat est une pénétration profonde et une meilleure stabilité du produit au vieillissement.
Indépendamment du type de substituant et du fait que l’on parle de polymères ou d’oligomères, les siloxanes se sont imposés comme hydrofuges en raison de leur propriétés caractéristiques :
· Ils confèrent une hydrofugation élevée tout en altérant très peu la perméabilité minimum, souvent imperceptible à l’œil nu ;
· ils sont incolores et en général, ils n’altèrent pas la tonalité de la pierre (uniquement de légères variations si le produit a été appliqué en excès);
· ils sont stables à l’irradiation et aux agents météorologiques en général ; en effet, les paramètres chimiques et physiques récoltés par zones exposées de différente manière montrent des tendances analogues ;
· ils ne présentent pas de problèmes de toxicité.  

Les siloxanes ont aussi des points faibles : un parmi d’autres serait la durabilité limitée en présence d’anhydride sulfureux. Certains auteurs, en étudiant le film de siloxanes [1], relèvent les effets dévastateurs de l’anhydride sulfureux SO2, qui produit une véritable perforation des films et, dans le cas de films très fins, ceci peut se traduire en une réelle pulvérisation. Cet effet peut, en partie, être responsable d’une faible durée des effets protecteurs des siloxanes dans des zones très polluées, spécialement en zones industrielles.
Néanmoins, il faut mettre l’accent sur le fait que l’application de protecteurs (et même de consolidants) à base de silicium réduit le taux de dépôt de SO2 par rapport à la pierre non traitée [2].
Une étude ciblée [3] a confronté le Paraloid B-72 avec le Silo 111, appliqués sur des spécimens de marbre pentélique, puis soumis à vieillissement accéléré dans un environnement de SO2 : il est intéressant de noter à partir du tableau ci-dessous que l’absorption de SO2 dépend de la température : à 40°C le Paraloid comporte la même absorption que le spécimen non traité, tandis que le Silo 111 déjà a diminué de moitié les quantités. Mais, c’est à 80°C (température facilement approchable en été sous rayonnement direct), que la différence des valeurs devient impressionnante : les surfaces traités avec Silo 111 absorbent environ 1/50 par rapport aux surfaces non traitées, et environ 1/5 par rapport à celles traitées avec Paraloid B-72.  

                
Température (°C)                                     Quantité totale de SO2 adsorbée (?mol/g)
                                                              
   Non traité               Silo 111                 Paraloid B-72
                         40                                      1,401                        0,603                       1,383
                         80                                     23,593
                       0,429                       2,183


En plus de l’étude citée, le Silo 111 a été, au cours des années, l’objet de beaucoup d’autres études et évaluations quant à l’efficacité dans le temps : citons-en quelques-uns.

Application de protecteurs sur pierres tufacées [4]_ Le Silo 111 se révèle donner les meilleures prestations en termes de variation de la porosité, réduction de perméabilité et résistance à l’abrasion, en plus de ne pas altérer la couleur du tuf.

Protection des parements du Palais de San Esteban, Murcie [5]_ Il a été comparé le Silo 111, l’Estel 1100 (silicate d’éthyle + siloxanes), et un hydrofuge polysiloxane non identifié. Selon ce que rapportent les auteurs, les 3 traitements donnent des résultats similaires, mais ceux avec Estel et Silo 111 se révèlent comme ayant le minimum impact chromatique.  

Association de Silo 111 avec des biocides [6]_ Dans la tentative d’améliorer la résistance contre la biodégradation, il a été confronté 4 consolidants/protecteurs associés à différents biocides, et appliqués sur deux types de pierre et un enduit. Rappelons que désormais la sensibilité des siloxanes sur les microorganismes est bien établie, surtout en présence de forts taux d’humidité et de fortes possibilité d’inoculation, et à ce sujet, se reporter au récent article du Bulletin  CTS 32.1, "Polymères slow food”.  

Le cas des églises baroques de Lecce [7]_ Une surveillance des conditions des surfaces de quelques églises soumises à la restauration dans les années quatre-vingt- dix, a été menée par une équipe de chercheurs du CNR. Toutes les façades sont en pierre de Lecce, particulièrement poreuse et absorbante, et toutes ont été soumises à des consolidations au silicate d’éthyle (Estel, Wacker OH, RC70), et des traitements avec des polysiloxanes (Silo 111 ou Silirain 50), ou avec des traitements combinés (Estel 1100 ou RC80/90).

En conclusion de cette surveillance, les ateurs affirment que les hydrofuges appliqués depuis plus de 10 ans sont encore capable de réduire l’absorption d’eau de la part des surfaces traitées. Afin de donner une idée, les valeurs obtenues sur la façade de l’église de San Matteo, traitée en 1993, étaient de 27-28 mg/cm2. min, en 2003 comme en 2004, contre les absorptions typiques de la pierre de Lecce supérieures à 100.

En conclusion, le Silo 111 s’est avéré stable dans le temps, sans que surgisse des variations chromatiques perceptibles, facile à appliquer et versatile car compatible avec tous les substrats ; si on tient compte de toutes ces propriétés, il est facile de comprendre pourquoi ce produit a rencontré tant de succès dans ces dernières décennies.


Bibliographie  

1. Mavrov G.; "Aging of silicone resins”, Studies in Conservation 28 (1983), 171-178.
2. Elfving P., Johansson L.G., Lindqvist O.; "A study of the sulphatation of silane treated sandstone and limestone in a sulphur dioxide atmosphere” Studies in Conservation 39, (1994), 199-209.
3. Kapolos J.,Bakaoukas N.,Koliadima A.,Karaiskakis G.;"Evaluation of acrylic polymeric resin and small siloxane molecule for protecting cultural heritage monuments against sulfur dioxide corrosion”. Progress in Organic Coatings 59, (2007), 115-159.
4. Dell’Agli G., Ferone C., Mascolo G.; "Durability of tufaceous stones treated with protection and consolidation products”, 9th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone, Venezia, (Giugno 2000)
5.Arana,R.; Mancheno, M.A.;Hernandez J.M.; "Estudio de la proprietades fisicas de unas muestras de roca de construccion del conjunto Palacio de San Esteban, Murcia”, in Estudio del estado de deterioro del conjunto Arquitectonico de San Esteban, (2000).
6. Pinna D., Salvadori B., Galeotti M.; "Monitoring the performance of innovative and traditional biocides mixed with consolidants and water-repellents for the prevention of biological growth on stone”Science of The Total Environment, Volume 423, 15 April 2012, Pages      132–141.
7.Calia A, Laurenzi Tabasso M., Lettieri M.T., Mecchi A.M., Quarta G.; "Una metodologia per il monitoraggio sostenibile dei trattamenti effettuati sui monumenti in pietra” Arkos 13 (2006). 
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