51.2_ Nouveaux produits !

11/03/20

Nous sommes désormais habitués aux matériaux de nanotechnologies appliqués à la restauration: le Nanorestore, introduit en 2008, le Nano Estel deux ans plus tard. Il s’agit cependant de consolidants qui n’ont, en substance, aucun effet hydrofuge.
Grâce aux dernières avancées dans le secteur des nanotechnologies, on peut greffer sur la surface des nanosilices des  parties de molécules qui en modifient le propriétés ; nous parlons alors de  nanosilices fonctionnalisées. Par exemple, en greffant des chaînes alkyles ou siloxanes, on obtient des propriétés hydrophobes, tandis qu’avec la greffe de chaînes fluorées l’effet sera non seulement hydrophobe, mais aussi oléophobe .  

Rappelons qu’une nanosilice est une particule de bioxyde de silice (SiO2), de forms sphérique et de diamètre compris entre 5 et 100 nm. Il est important de savoir qu’il existe des dizaines de types de nanosilices, différentes en dimensions et distribution des particules, mode de stabilisation, et présence d’additifs de toute sorte. Seules quelques-unes ont donné des résultats appréciables dnas le domaine de la restauration.

Selon le mode de production, les nanoparticules de silice, toujours sous forme de dispersions aqueuses, peuvent être: ·        
- monodispersées (avec une distribution dimensionnelle des particules très limitée);
·        
- polydispersées (avec une plus ample distribution dimensionnelle).

Après avoir pénétré la structure poreuse d’un matériau, et que l’eau soit évaporée, les nanosilices réagissent soit avec les groupes hydroxyles présents sur la surface de la pierre, soit entre elles-même, formant ainsi des polymères de silice, de façon analogue à ce qu’il se produit avec le consolidant le plus connu et absolument le plus utilisé, le silicate d’éthyle.
D’ailleurs, c’est justement du silicate d’éthyle que l’on part pour obtenir les nanosilices, à travers les passages classiques d’hydrolyse et de polycondensation, dans un processus nommé  sol-gel.  

Pour qui voudrait approfondir le sujet, nous conseillons la lecture des articles suivants du Bulletin CTS:
- Proprieté Nano Estel (art. 27.1)
- Nano Estel comme liant (art. 31.3)
- Comparaison Nano Estel - Estel 1000  (art. 41.1)

Pour choisir une silice fonctionalisée, une étude préliminaire a débuté, visant à évaluer quatre produits présents sur le marché, en les comparant avec le classique siloxane en dispersion aqueuse Silo 112, et il a été traité deux types de pierres différentes, un grès et un calcaire.. Tout de suite après l’application, tous les produits donnaient des angles de contact élevés ( >110°) et une absorption d’eau réduite (0,15 pour le calcaire et 0,35 pour le grès). Les échantillons ont été ensuite exposés pendant 4 mois en extérieur, sous la pluie et en ensoleillement direct, afin d’en évaluer la résistance. Les résultats obtenus au terme de la brève période de vieillissement naturel, et résumés dans le tableau 1, ont mis en évidence pour certains produits une diminution de l’efficacité de protection, qui est restée en revanche inaltérées pour d’autres. Au terme du vieillissement, les valeurs de couleur de tous les produits entrent parfaitement dans les limites acceptables  (ΔE <3), avec la pire donnée colorimétrique se rapportant au siloxane à l’eau, qui maintient cependant d’excellents résultats tant en absorption capillaire qu’en angle de contact.

Tableau 1_ Mesures d’absorption capillaire, de l’angle de contact et de variations colorimètriques des échantillons de calcaire et grès, après 4 mois d’exposition en extérieur.

                                   Calcaire                                                                     Grès  

                                  Wa             Angle de contact            ΔE                       Wa         Angle de contact     ΔE

Non traité                 0,253              22°                                -                         0,556        11°                         -

Silo 
112                    0,152             136°                            2,66                     0,354        125°                     2,50

Produit 1                  0,202             142°                            0,23                     0,505        131°                     0,50

Produit 2                  0,337             148°                            1,56                     0,556         40°                      0,97

Produit 3                  0,152              58°                             1,15                      0,556        83°                      1,04

Produit 4                 0,152              115°                            1,90                      0,354        110°                     1,34

Il est intéressant de noter que le Produit 1, appliqué sur le grès, a perdu presque complètement son efficacité selon l’évaluation par absorption capillaire, mais il conserve un angle de contact élevé (131°). Résultats semblables sur le calcaire : les produits 1 et 2 perdent leur efficacité selon l’absorption capillaire, qui est le paramètre fondamental pour juger un hydrofuge, tandis qu’ils fournissent les meilleurs résultats sous le profil de l’angle de contact (142° et 148°). Nous pouvons conclure que l’évaluation du seul angle de contact est non seulement insuffisant, mais peut vraiment conduire à des conclusions erronées.
Le produit 4, malgré un abaissement de la valeur de l’angle de contact (fig.2 et fig.4) s’est révélé être le produit qui maintient les plus bas niveaux d’absorption d’eau, avec des variations colorimétriques imperceptibles à l’oeil nu (ΔE<2), et il a été sélectionné comme le meilleur produit, et actuellement distribué sous le nom de Nano Silo W.
D’autres tests sont actuellement en cours pour juger de l’efficacité sur d’autres types de pierre et la résistance à des cycles de cristallisation saline.
D’autres essais sont en cours sur des produits aux propriétés oléophobes, qui pourront se révéler utiles en tant qu’antigraffitis et aussi comme protecteurs anti-taches pour les sols.


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