Consolidation
Les traitements au polyéthylène glycol (PEG)
Stables tant que leur milieu d’enfouissement ou d’immersion n’est pas modifié, les matériaux organiques se déforment, dès qu’ils sont exposés à l’air, et un séchage sans précaution conduit à leur destruction.
Dès la fouille archéologique, il est donc essentiel de préserver l’élément qui assure leur conservation : l’eau.
• PEG-lyophilisation
La méthode de consolidation PEG-lyophilisation consiste à imprégner le bois ou le cuir avec un consolidant: le polyéthylène glycol (PEG), dont le poids moléculaire peut être différent selon les résultats recherchés (dureté pour le bois, souplesse pour le cuir), puis à sécher ensuite l’objet par lyophilisation.
Les méthodes de traitement mises en œuvre par ARC-Nucléart sont choisies en fonction de l’état de dégradation des pièces, de la densité des bois, et aussi du devenir de la collection. La durée des différents traitements peut varier, selon les dimensions et l’altération des pièces, de quelques mois à plusieurs années.
• PEG à saturation-séchage contrôlé
ARC-Nucléart peut également réaliser des traitements de consolidation dits « PEG à saturation » qui doivent être retenus pour des objets dont les grandes dimensions ne sont pas compatibles avec les lyophilisateurs.
Le procédé « Nucléart » : la densification du bois par résine radiodurcissable
Le traitement « Nucléart » est un traitement de consolidation réservé aux objets en bois très dégradés, dans lequel une réaction chimique de polymérisation est déclenchée grâce au rayonnement gamma. Il se déroule en deux étapes : une imprégnation de l’objet avec une résine composée d’un mélange styrène-polyester est réalisée en autoclave par un procédé vide-pression ; une fois l’objet imprégné, et après un essuyage très soigné, l’exposition au rayonnement gamma va jouer le rôle de catalyseur et induire une réticulation des deux composants qui vont polymériser, et ainsi créer un réseau tridimensionnel solide dans l’objet. Ce dernier devient ainsi un composite bois/plastique, résistant à l’humidité (le mélange styrène-polyester étant hydrophobe), très dense et beaucoup moins sensible aux conditions climatiques du lieu de stockage ou d’exposition dans lequel il se trouvera conservé.
Du fait de son irréversibilité, le traitement Nucléart est réservé aux objets particulièrement dégradés pour lesquels le sauvetage ne serait permis par aucun autre traitement conventionnel. À ce titre, ce traitement, dont ARC-Nucléart est à l’origine, est considéré comme le traitement « de la dernière chance ».
Le procédé « Nucléart » est aussi utilisé pour conserver la fonction d’un objet comme une chaise, une façade de tiroir, un parquet…
C’est le traitement de consolidation Nucléart qui a, il y a plus de 50 ans, lancé l’activité du laboratoire, en étant appliqué au parquet Hâche de l’ancien Hôtel du Connétable de Lesdiguières à Grenoble.
Le traitement Nucléart, utilisé pour une application patrimoniale, est la spécialité d’ARC-Nucléart et reste encore aujourd’hui un traitement unique au monde pour la conservation du patrimoine.
Le procédé « Nucléart mixte »
Pour le objets archéologiques en bois gorgés d’eau, un traitement combinant les avantages du procédé PEG à la méthode Nucléart a été mis au point, employé notamment pour les cas d’objets composites bois/métal.
Le procédé, dit alors » Nucléart mixte », consiste à appliquer, pour des bois pouvant entrer dans le lyophilisateur, le procédé PEG/lyophilisation – avec une solution de PEG 2000 entre 20% et 35% – suivie d’une lyophilisation.
Lors du séchage, les 65 à 80% d’eau présents dans le bois sont évacués, libérant ainsi de la porosité ; il devient alors possible d’appliquer le procédé Nucléart, qui consiste à imprégner directement le bois sec après dégazage sous vide. L’imprégnation est réalisée sous pression d’azote, pendant quelques heures, l’objet étant immergé dans la résine styrène-polyester à l’état liquide. La polymérisation de la résine est ensuite réalisée par exposition au rayonnement gamma.
Le traitement CIGAL
Depuis 2010, ARC-Nucléart développe une technique originale pour améliorer la stabilité du bois vis-à-vis de l’humidité et augmenter ses propriétés mécaniques.
Ce traitement est un traitement de densification classique qui permet d’imprégner la porosité ouverte du bois à partir d’un mélange de réactifs précurseurs d’un polymère en phase liquide. Cette imprégnation peut être préférablement réalisée selon une technique vide-pression pour assurer une bonne dispersion des réactifs.
Dans un second temps, le bois imprégné de résine est chauffé en étuve à une température proche de 150°C pour permettre l’autopolymérisation de la résine jusqu’à son durcissement.
En final, le matériau obtenu se présente sous forme d’un composite bois/plastique présentant un caractère plus hydrophobe que le bois et une résistance au gonflement hydrique. Le principal constituant du polymère de synthèse est un polyester réalisé à partir d’un mélange de deux réactifs bio-sourcés à base de glycérol et d’acide citrique. Ce procédé a donné lieu à un dépôt de brevet en France en septembre 2012, suivi par le dépôt de trois autres brevets associés en mars 2014.
Plusieurs campagnes d’essais ont été réalisées ces dernières années à partir d’un grand nombre d’échantillons. Les résultats de caractérisation sont prometteurs, notamment en ce qui concerne la stabilisation dimensionnelle du bois vis-à-vis de l’humidité et la résistance aux attaques fongiques.