Un grand nombre de peintures à l’huile historiques provenant de collections de musées du monde entier montrent des signes de détérioration dus à la formation de savon métallique. Les savons métalliques affectent l’intégrité structurelle et l’apparence visuelle de ces peintures. Comprendre l’influence de la formation de savon métallique sur la réponse mécanique des peintures peut aider à la conservation et à la préservation à long terme de ces précieuses œuvres d’art. Pour son doctorat. recherche, Gijs Eumelen a développé un modèle numérique pour simuler le comportement mécanique des peintures à l’huile dû à la formation de savons métalliques.
La formation de savon métallique est principalement un problème dans les peintures qui contiennent des particules de pigment à base de plomb ou de zinc. Malheureusement, la plupart des peintures à l’huile du XVe siècle à nos jours contiennent un ou plusieurs de ces pigments. Par conséquent, la formation de savon métallique menace une grande partie de notre patrimoine culturel.
Les savons métalliques se développent à partir d’une série de réactions chimiques complexes entre les particules de pigment à base de métal et le liant d’huile. Ils peuvent se développer sous forme d’agrégats cristallins et, sur une période de plusieurs décennies à plusieurs siècles, peuvent atteindre des tailles allant jusqu’à plusieurs centaines de micromètres. En conséquence, ces cristaux provoquent une déformation importante des couches de peinture et peuvent faire saillie à travers la surface extérieure, entraînant des dommages aux peintures.
Changement de volume
Pour comprendre la réponse mécanique des peintures à l’huile due à la formation de cristaux de savon métallique, Gijs Eumelen a développé un modèle numérique qui simule leur formation et leur croissance.
La formation de savons métalliques s’accompagne d’un changement de volume, qui est pris en compte dans le modèle par une déformation de croissance chimique. Ceci fournit un couplage entre les processus chimiques et la réponse mécanique. La croissance cristalline entraîne la formation de fissures dans la peinture, qui à leur tour affectent les processus chimiques. La réponse mécanique prédite du système, sous la forme de déformations de surface, de fissures et de modèles de délaminage, semble être en bon accord avec les observations de photographies en coupe de peintures réelles.
Tests non invasifs
Un autre problème dans la compréhension du comportement mécanique des peintures à l’huile est lié à l’incertitude sur les propriétés mécaniques réelles de la peinture. Ceux-ci sont affectés par l’âge de la peinture et les constituants utilisés pour créer la peinture en premier lieu.
En général, les propriétés mécaniques des matériaux de peinture peuvent être évaluées en effectuant des tests sur les peintures réelles. Cependant, cela n’est pas possible car de tels tests endommageraient très probablement des peintures historiques précieuses. Dans cette optique, les propriétés mécaniques de la peinture peuvent être obtenues par des tests de nanoindentation non invasifs sur de très petits échantillons d’une peinture.
Les tests non invasifs sont relativement faciles à réaliser, mais difficiles à interpréter, également parce que le petit échantillon de peinture pendant le test est noyé dans une résine de support relativement rigide. Pour tenir compte avec précision de l’influence de la résine de support sur la réponse à l’indentation d’un échantillon de peinture, Eumelen a dérivé un modèle d’indentation analytique qui décrit le comportement d’indentation élastique et plastique des échantillons de matériaux intégrés. L’applicabilité pratique du modèle d’indentation a été démontrée en déduisant les propriétés élastiques d’un échantillon de peinture telles que rapportées dans la littérature.
Comprendre le comportement mécanique de ces peintures dû à la formation de savon métallique pourrait finalement être utile lors de la formulation de traitements de conservation. Le modèle développé par Eumelen pendant son doctorat. peut y contribuer, mais ce n’est qu’un premier pas. Il faudra plusieurs années avant que le modèle n’atteigne un niveau tel qu’il puisse être utilisé à cette fin.
Thèse: pure.tue.nl/ws/portalfiles/por … 20908_Eumelen_hf.pdf