Bruhin, S. Processus sublimation cyclododécane. 2010

8/7/2019 Bruhin, S. Processus sublimation cyclododcane. 2010

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CeROArtNumro 6 (2010)Horizons

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Stefanie Bruhin

Le processus de sublimation ducyclododcane

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Stefanie Bruhin, Le processus de sublimation du cyclododcane , CeROArt[En ligne], 6 | 2010, mis en ligne le17 novembre 2010. URL : http://ceroart.revues.org/index1593.htmlDOI : en cours d'attribution

diteur : CeROArt asblhttp://ceroart.revues.orghttp://www.revues.org

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Le processus de sublimation du cyclododcane 2

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Stefanie Bruhin

Le processus de sublimation ducyclododcane

Introduction1 Le cyclododcane est un produit de lindustrie utilis notamment en tant quintermdiaire

ractionnel dans la polymrisation des polyamides. Il a t introduit en conservation-restauration des objets du patrimoine dans le milieu des annes 1990 du fait de sa capacit se volatiliser temprature ambiante, ce qui provoque son limination spontane aprs undlai variable. Cette proprit permet son utilisation comme solution temporaire pour desinterventions telles que des consolidations, des renforcements et la mise en place de couchesde protection. Le cyclododcane est aussi utilis de faon complmentaire comme couchedisolation lors de la prise dempreintes ou pour rendre des surfaces hydrophobes lors duntraitement aqueux. Ce produit a peu peu trouv sa place dans les diffrentes spcialisationsde la conservation-restauration, dont la conservation-restauration des objets archologiques,

o il est de plus en plus employ lors de prlvements in situ1.2 Contrairement aux autres liants, le cyclododcane slimine sans apport de solvant, raison pour

laquelle il est considr comme beaucoup plus rversible et ce qui explique les diffrents rlesquil peut prendre dans la chane opratoire. Directement appliqu sur lobjet, il agit commeconsolidant ; renforc avec une couche de tissu ou de papier, il fonctionne comme cartonnage ;appliqu en couches plus importantes, il permet le renforcement des prlvements en bloc. Leprocessus de sublimation en jeu reste cependant difficile matriser, et demande encore tretudi sous diffrents aspects afin dajuster toujours mieux les modalits de son application.

3 Cest ce but que nous nous sommes consacre dans cette tude 2, en nous concentrant surdeux paramtres : la vitesse et la cintique de la sublimation. En outre, nous avons tudiles possibilits offertes par la modlisation des phnomnes pour simuler le processus de

sublimation lors dintervention de conservation.

Problmatique4 Ds ses premires applications et encore aujourdhui, le processus de sublimation du

cyclododcane et sa dure suscitent des questions sur le bien-fond de son usage enconservation. Diffrentes expriences ont t menes pour dvelopper le champ de sesapplications, mais les connaissances sur llimination du produit sont encore lacunaires etempchent souvent une bonne matrise de la phase dlimination lors dinterventions deconservation. Notre recherche tente de complter ces connaissances par la mesure et lanalysede linfluence des conditions environnementales : spcifiquement, linfluence des facteursde pression et de temprature sur le processus de sublimation dune part, les possibilits

de simulation et dvaluation de la dure de la sublimation du cyclododcane suivantlenvironnement dautre part. Les paramtres ainsi dfinis doivent permettre une meilleureorganisation du travail lors de lusage du cyclododcane en laboratoire de conservation.

Proprits chimiques et physiques du cyclododcane5 Le cyclododcane (C12H24) fait partie des hydrocarbures alicycliques saturs. temprature

ambiante, il se prsente sous forme solide avec un aspect blanc translucide. Sa tempraturede fusion se trouve entre 58 C et 60 C et sa temprature dbullition se situe 243 C3.

6 Il prsente une pression de vapeur 0.1 hPa 20 C et une enthalpie de sublimation de 63.017

76.400 kJ mol-1 25 C4. Le cyclododcane est soluble dans les solvants apolaires, dont les


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hydrocarbures saturs, aromatiques, halogns, alicycliques et les thers. Il est moins solubledans les solvants moins polaires que les esters. Il se solubilise trs mal dans les alcools non

polaires et les ctones et est insoluble dans leau5.7 La physique fait la diffrence entre trois tats de la matire : solide, liquide et gazeux. Ces

tats dpendent de la temprature, de la pression de vapeur et de la pression atmosphrique,une matire pouvant passer dun tat lautre. Quand cette transition se produit directementde ltat solide ltat gazeux, on parle de sublimation. Pour quune matire puisse passer

ltat gazeux, les forces intermolculaires responsables de la cohsion de la matire doiventtre annules par un apport dnergie, ce qui est possible lorsque la matire est dans un tatsolide nergiquement bas. Ceci sexplique par le fait quune seule molcule peut obtenir assezdnergie cintique des molcules environnantes pour rompre les liaisons et passer en phase

gazeuse6.8 La volatilit du cyclododcane est le rsultat de sa haute pression de vapeur et de sa

basse temprature de sublimation. Ces proprits permettent de dduire que les facteursinfluenant principalement la vitesse de la sublimation du cyclododcane sont la temprature,la ventilation et la pression atmosphrique. Paralllement, les proprits physiques de lacouche de cyclododcane, qui sont directement lies aux diffrentes mthodes dapplicationen usage, jouent un rle important sur la vitesse de sublimation, de mme que la structure du

substrat sur lequel elle est applique7

. Par exemple, une couche de cyclododcane appliqueen solution se sublimera plus vite quune couche applique sur un mme substrat sous formefondue8, qui elle-mme se sublimera moins vite quune couche vaporise9. Ces phnomnessont probablement lis la densit, la structure et la surface relle des couches decyclododcane obtenues selon les procds choisis.

Mthodologie9 Afin de mieux comprendre le processus de la sublimation et limportance relative des facteurs

environnementaux qui linfluencent, deux sries de tests ont t menes. La premire sriese concentre sur lobservation de la vitesse de sublimation du cyclododcane sous diffrentesinfluences climatiques telles quelles peuvent exister dans un atelier de conservation. Le but

recherch ici est de dcrire les facteurs acclrateurs et ralentissant. Pour cette premire phase,la mthode gravimtrique a t choisie pour mesurer la vitesse de sublimation.

10 La deuxime srie de tests a pour objectif lanalyse de la cintique de la sublimation laidedes mthodes thermoanalytiques qui permettent de simuler le processus de sublimation sousdiffrentes contraintes thermiques. Elle est la fois plus prcise dans ses rsultats et plusloigne des conditions relles de mise en uvre. Les rsultats des premiers tests ont servide base comparative pour cette deuxime srie dobservations. Tous les tests ont t raliss

avec du cyclododcane produit par lentreprise Merck10.

tude de la vitesse de sublimation par analysegravimtrique

Conditions exprimentales

11 La sublimation du produit a t observe en mesurant la variation de sa masse dans le temps

par dtermination du changement de la masse entre deux peses11. Initialement, dautres sriesde tests complmentaires ont t effectues avec diffrents matriaux archologiques commelos, le bois, le fer et le textile. Leur interprtation se montrait trs difficile du fait de rsultatsnon uniformes. Ceci est probablement li aux fluctuations dhumidit dans les matriaux ouencore des changements physico-chimiques comme loxydation. Pour ces raisons, ces sriesde tests avec diffrents matriaux ont t mises de ct et nous nous sommes concentrs surles variations de conditions climatiques.


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12 Des lamelles couvre-objets en verre12, matriau standardis et inerte, ont t choisiescomme prouvettes. Ce matriau ninteragissant ni physiquement ni chimiquement avec lecyclododcane, seule linfluence des facteurs externes est mesure. Il faut garder lespritpour la lecture des rsultats que la composition chimique, la porosit et dautres proprits dumatriau recevant la couche de cyclododcane ont un impact sur la vitesse de sublimation.

13 Pour ce test, les deux formes dapplication les plus frquentes en archologie ont t choisies :sous forme fondue vaporise et sous forme fondue applique au pinceau. Pour lapplication

sous forme vaporise, nous avons utilis un pistolet sous pression 13 comportant un rcipientdans lequel le cyclododcane est directement fondu, outil dvelopp au Service archologiquedu Canton de Berne. Pour chaque facteur tester et pour chaque mthode dapplication, troischantillons ont t prpars, ainsi quun chantillon neutre sans cyclododcane.

14 Les facteurs environnementaux influenant la vitesse de sublimation tests ici sont latemprature et la pression ; nous les avons tests pour sept conditions de sublimation courantesdans la pratique de la conservation : le climat dit ambiant, la ventilation, le vide partiel, lachaleur, la rfrigration, la conglation et la saturation.

15 Pour tester la condition du climat dit ambiant, les chantillons ont t conservs dans unrcipient climatis laide de sels saturs 44 %, qui se trouvait dans une salle de tempraturestable entre 17 C et 20 C. La ventilation a t simule dans une armoire climatise avec une

ventilation puissante (600m3

/h). Les autres lieux de test taient larmoire vide, le four, lerfrigrateur et le conglateur. Pour la saturation, les chantillons ont t conservs ensembleavec une rserve de poudre de cyclododcane dans des petites botes en polystyrol fermes. Levolume libre dans les petites botes est rapidement satur en cyclododcane, ce qui provoquelarrt de la sublimation. Pour chaque condition climatique teste, la dure, lintervalle demesure, la localisation, les paramtres climatiques primaires et les paramtres climatiquessecondaires ont t nots (voir Tableau 1).

Tableau 1 : Organisation des sries de tests avec les diffrents facteurs climatiques

Crdits : S. Bruhin HECR Arc

Interprtation des rsultats16 Les valeurs obtenues ont t analyses par mthodes statistiques : tout dabord, la masse

initiale des chantillons, la masse du cyclododcane applique puis sa diminution ont tmesures par pese. Chaque type dchantillon existant trois fois, les moyennes des valeursobtenues ont t calcules puis utilises pour lanalyse par mthodes statistiques.

17 Ces calculs ont t faits sur Microsoft Excel et utiliss pour la ralisation des graphiquespermettant la comparaison des courbes obtenues.


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Fig. 2 Comparaison de linfluence des facteurs acclrateurs sur la vitesse de sublimationdune couche de cyclododcane vaporise sur du verre

Ventilation, vide partiel et temprature


Fig. 3 Comparaison de linfluence facteurs ralentissant sur la vitesse de sublimation dunecouche de cyclododcane vaporise sur du verre

Conglation, rfrigration et saturation



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20 Ces rsultats dmontrent que le conservateur-restaurateur peut choisir et influencer le facteurde ralentissement ou acclration de la vitesse de sublimation du cyclododcane sur un objettrs facilement ; par exemple en le laissant lair libre, le chauffant, ou au contraire en lemettant dans un rfrigrateur ou conglateur. Tous ces facteurs peuvent tre appliqus et cesmthodes mises en uvre en atelier dans le cadre dun traitement de conservation. La limitede leur usage est cependant fonction de leur effet sur les matriaux constituant les objets traiter (voir tableau 2). En particulier, une acclration de la sublimation par chauffage et/

ou ventilation provoque invitablement le schage de lobjet. Dans certains cas, la taille delobjet est incompatible avec lespace limit de certains appareillages, comme par exemplele four vide.

Tableau 2 : Rsum de linterprtation de linfluence de diffrents facteurs sur la sublimationet leur reproduction dans latelier de conservation


tude de la cintique de la sublimation par mthodesthermoanalytiques

Conditions exprimentales

21 Lanalyse thermique permet lobservation de diffrents phnomnes et processus thermiquespar la lecture de la libration ou consommation dnergie et du gain ou de la perte de massedun chantillon. Elle sapplique ltude de ractions chimiques ou de transformations

physiques, dans notre cas ltude de la sublimation14. Deux mthodes thermoanalytiquesont t utilises dans cette tude. La premire est la calorimtrie diffrentielle balayage 15

(DSC) qui mesure le flux de chaleur dans un chantillon et permet dy observer lesvnements thermiques. Les courbes obtenues indiquent le flux de chaleur dans lchantillon

en relation avec la temprature ou le temps16. La seconde mthode utilise est lanalyse

thermogravimtrique17(TGA) qui, elle, mesure le changement de poids dun chantillon enfonction de la temprature et du temps. Les courbes obtenues montrent la relation entre poidset temprature de lchantillon18.

22 Les mesures de DSC et TGA sont souvent faites en parallle puis compares. Les deuxappareils possdent une cellule de mesure pouvant tre afflue avec diffrents gaz selon ltudeenvisage. Ceci permet par exemple de transformer une atmosphre inerte en une atmosphre

ractive19. Les deux appareils sont manis par le mme programme STARe20.23 Les deux appareillages ont t mis notre disposition par la Haute cole des arts de Berne

(HEAB).24 Lchantillonnage se fait dans de petites coupelles en aluminium de 40 L Afin dassurer

un contact optimal entre lchantillon et la coupelle, ce qui est essentiel pour une bonneconduction thermique, le cyclododcane a t moulu en une fine poudre. De plus, au dbut dechaque programme thermique, les chantillons ont t chauffs 70 C afin de faire fondre


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la poudre de faon rgulire et homogne, ceci pour un contact optimal entre le verre et lecyclododcane. La couche ainsi obtenue se rapproche le plus dune couche applique sousforme fondue en condition relle dutilisation.

25 Les premiers tests ont montr que le poids de lchantillon et le temps de sublimation varientproportionnellement. Paralllement, nous avons remarqu quune certaine quantit de produitse sublime pendant la fusion lors de la prparation de lchantillon. Tout en tenant compte deces facteurs, nous avons prpar des chantillons recouverts dune couche de cyclododcane

de 2 mg prcisment.

Les sries de tests

26 Afin de dterminer la zone thermique dans laquelle la sublimation a lieu, des chantillons ontt chauffs dans le TGA et le DSC avec un taux 10 K/min de 25 C 600 C. Les courbesobtenues donnent la phase de sublimation et le point de fusion (voir fig. 4 et 5). Ces valeurs

correspondent aux donnes de la fiche technique du produit21, c'est--dire un point de fusion environ 60 C, en dessous duquel se trouve la phase de sublimation, et au dessus, la phasedvaporation.

Fig. 4 Courbe TGA de poudre de cyclododcane

25-600 C, taux de chauffage 10K/min. coupelle en aluminium, 40 L gaz Air, 20ml/min. Poids de lchantillon,1.5990 mg, STARe Software 8.10

Crdits:S. Bruhin HECR Arc


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Fig. 5 Courbe DSC de poudre de cyclododcane

25-600C, taux de chauffage 10K/min. Coupelle en aluminium, 40 L gaz Air, 20ml/min. Poids de lchantillon, 2.453 mg,STARe Software 8.10


27 Le deuxime test consiste en lobservation de la phase de fusion 70 C, telle quenous lappliquons lors de la prparation des chantillons pour lobtention dune couche decyclododcane homogne en contact rgulier avec la surface du rcipient. Le test au TGAfonctionne bien. Par contre, la sublimation se rvle tre un processus trop lent pour donnerun rsultat reprsentatif avec le DSC.

28 Ensuite des tests 36 C, 42 C, 50 C et 58 C ont t effectus. Pour chaque temprature, untest avec et sans phase de fusion a t fait. Le test avec fusion a t fait sous azote afin dvitertoute oxydation pendant la phase de fusion. Le test avec uniquement la phase de sublimationa t fait lair, donc en milieu oxygn. La dure de mesure ncessaire pour observer lasublimation complte a t dtermine par des tests pralables. (voir tableau 3).

Tableau 3 Paramtres de mesure TGA

Credits:S. Bruhin HECR Arc

Mise en valeur des rsultats

29 Les donns obtenues ont t mises en valeur au moyen du programme AKTS-

Thermokinetics22. Un systme de cintique sans modle23 a t appliqu afin de simulerdiffrents processus et ractions avec un programme thermique dfini. Cette mthode sebase sur le principe de lisoconversion qui dfinit le taux de raction comme tant fonctionde la temprature quand lavancement de la raction est constant. Le programme AKTS-


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Thermokinetics se base sur la mthode diffrentielle de Friedman24. Lavancement de laraction pendant un programme thermique dfini est dtermin laide de la fonction

dArrhenius25. Pour cela, les courbes sont superposes et le mme point est dsign sur chaque

courbe, par exemple 20 % de sublimation atteints. Ensuite, une droite de rgression est tire26.30 Pour un contrle statistique de la mthode, sept mesures identiques sont ncessaires. Nous

avons choisi de rpter la mesure 58 C avec du cyclododecane en poudre, car ces paramtresnous permettent de rduire la dure de la mesure 150 minutes. Chaque mesure a t rpte

sept fois lidentique. partir de lavancement de la raction de ces sept mesures, la moyenne,lcart type et lintervalle de confiance ont t calculs.

31 Le processus de la sublimation peut tre simul sous des paramtres isothermes au moyendu programme AKTS-Thermokinetics. Afin de vrifier lexactitude de cette simulation, lescourbes ont t simules 36, 42, 50 et 58 C, puis compares avec les valeurs rellesmesures. Les rsultats correspondaient pour toutes les simulations aux valeurs des mesureseffectues (voir figure 6), confortant lusage de ce programme pour la suite de ltude.

Fig. 6 Progrs de la raction

Progrs de la raction mesur (gris) et simul (bleu) de la poudre de cyclododcane 36, 42, 50 et 58 C, AKTS-Thermokinetics-Software 2.56


Simulation de diffrentes situations thermiques32 Dans cette phase de ltude, nous avons simul la vitesse de la sublimation diffrentes

tempratures. Les tempratures que nous avons dfinies, de -10 C, 0 C, 10 C, 20 C, 30 C,40 C et 50 C, correspondent lventail des tempratures auxquelles le cyclododcane

est le plus probablement expos pendant le stockage et la phase de traitement dun objet dupatrimoine. Bien sur il est possible de simuler lavancement du processus de sublimationavec dautres tempratures. Lvolution de la temprature est lie de faon exponentielle lavancement de la raction, et explique les grandes diffrences dans les dures de sublimation,effet clairement visible sur une reprsentation graphique logarithmique (voir fig. 7). Lasimulation montre quune augmentation de la temprature de 20 C 50 C acclre lasublimation dun facteur de 25. Si on baisse la temprature de 20 C 10 C, la sublimationest ralentie dun facteur de 56.


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Fig. 7 Reprsentation logarithmique du processus de raction de la poudre decyclododcane

Mesures 10, 0, 10, 20, 30, 40 et 50 C, AKTS-Thermokinetics-Software 2.56


33 Le programme AKTS-Thermokinetics-Software contient les valeurs climatiques dediffrentes villes dans le monde, permettant la simulation de la vitesse de la sublimationsur une fouille archologique ou dans des locaux non climatiss (voir fig. 8). Les donnes

climatiques de diffrentes villes europennes partir du 1 er aot 2007 ont t utilises, etrvlent par exemple que la quantit de cyclododcane sublime durant un mois Athnesaurait ncessit trois mois supplmentaires pour se sublimer Oslo. Les mmes comparaisonssont aussi possibles entre des villes de diffrents continents.

Fig. 8 Simulation du progrs de raction de la sublimation de la poudre de cyclododcane

Simulation sous linfluence des valeurs climatiques de diffrentes villes europennes partir du 1er aot 2007, AKTS-Thermokinetics-Software 2.56



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34 Limportation de donnes climatiques enregistres au moyen dun Datalogger, dans unlaboratoire ou une rserve par exemple, permet lapplication de cette fonction des situationsrelles. Pour tester cette fonction, nous avons intgr les donnes climatiques enregistresdans une rserve musale situe en Suisse (voir fig.9 et 10), et tent de prvoir le tempsde sublimation ncessaire pour un objet trait au cyclododcane entrepos dans ce local. Ilapparat que les tempratures enregistres, comprises entre 11 C et 15 C, auraient ralenti lasublimation. Pour la mme quantit de produit, la sublimation aurait dur seulement 5 jours

20 C, contre 45 jours dans la cette rserve. La sublimation dans cette rserve serait donc cinqfois plus lente quen milieu non climatis. Ces chelles de valeurs, mme si relatives du fait dela neutralit des prouvettes, donne ainsi des ordres de grandeurs et des limites sur lesquellessappuyer pour lvaluation de la dure de sublimation du cyclododcane dans des conditionsdonnes, quil sagisse den rduire ou au contraire den augmenter la vitesse.

Figure 9 Simulation du progrs de la raction de la sublimation de la poudre decyclododcane sous linfluence des tempratures enregistres dans une rserve


Figure 10 Donnes de temprature de la rserve utilises pour la simulation


Exemple de cas : un fragment dun enduit romain.35 En 2007 un fragment dun enduit romain a t retrouv lors de la fouille dune villa romaine

Jegenstorf dans le Canton de Berne, Suisse. Lenduit tait fragment et perc par des racines,la face peinte oriente vers le bas et non visible.


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36 Le mandat tait de prlever les fragments dans leur contexte, de vrifier aprs le dgagementla prsence ou non dune peinture dcorative sur lenduit et de conserver lensemble danslassemblage original.

37 Sur la fouille, lobjet a dabord t nettoy au pinceau. Une premire couche de cyclododcanefondu a t vaporise sur lobjet laide dun pistolet sous pression (voir fig. 11). Cettecouche a ensuite t couverte avec une double couche de gaze de coton, sur laquelle unedeuxime couche de cyclododcane vaporis a t applique, afin que les deux couches de

cyclododcane se lient au travers de la gaze. Enfin, le bloc a t isol avec de la feuillealimentaire et entour de bandes de pltre. Ainsi scuris, le bloc a t prlev et transport latelier.

38 latelier, la surface de lenduit peint a t dgage avec la spatule et le pinceau et nettoyeavec un mlange eau/thanol. Une peinture uniforme rouge avec un trait blanc a alors tidentifie, probablement une bauche. La peinture montrait quelques lacunes, mais la couchepicturale tait en bon tat et avait une bonne cohsion.

39 Aprs le nettoyage et la documentation, la surface a de nouveau t scurise avec une gaze encoton fixe laide dune couche de cyclododcane vaporis par dessus. Ensuite, lensemblea t retourn. Sur la face arrire, il nous a t possible de mettre en application diffrentesconditions influant sur la vitesse de sublimation pour le dgagement des fragments. Pendant

que certains fragments ont t dgags du cyclododcane avec de la ventilation froide, la lampeinfrarouge et lair chaud du sche-cheveux, dautres fragments ont t protgs avec des paroisen carton, de la feuille alimentaire et de la feuille daluminium. Un thermomtre mesurant latemprature la surface du cyclododcane a permis de contrler que la temprature ne dpassejamais les 50 C. En dautres termes, le cyclododecane na pas fondu et est rest constammenten phase de sublimation. Les diffrents fragments ont ainsi t dgags lun aprs lautre (voirfig. 12), au rythme dun fragment par jour. Aprs dgagement complet, les fragments ont tconsolids puis colls.Cet exemple montre bien les possibilits offertes par lapplication alternative de conditionsenvironnementales spcifiques lors de dgagement dobjets traits au cyclododcane. Cesajustements permettent ainsi de prendre en compte la nature du substrat ou des matriauxen prsence, cela de faon trs localise et diffrencie. Lors de la mise en uvre de telsprotocoles, lutilisation de courbes modlises peut permettre danticiper sur la dure dutraitement et ainsi damliorer la planification dun projet de conservation.

Figure 11 Application de la premire couche de cyclododcane, vaporise chaud laidedun pistolet sous pression, sur un ensemble de fragments denduit peint romain.


Figure 12 Les tapes dune sublimation localement et slectivement acclre sur desfragments denduit


Conclusion40 Lanalyse gravimtrique ainsi que lanalyse thermoanalytique se prtent trs bien

lobservation du processus de sublimation du cyclododcane. Lanalyse gravimtrique offremoins de prcision, mais davantage de libert dans les facteurs tests. En outre, elle est plusproche de la ralit en laboratoire que lanalyse thermoanalytique. Cette dernire donne desrsultats trs prcis, mais est plus difficile dextrapoler ensuite aux situations concrtes.


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41 Les rsultats de ces deux sries danalyses nous ont montr que les facteurs externes ont uneforte influence sur le processus de sublimation du cyclododcane. Compare sa vitesse enmilieu ambiant, la sublimation est fortement acclre ou ralentie en fonction des variationsde la temprature, de la ventilation, du volume libre et de la pression. Les carts observs vontdun ralentissement dun facteur de plus que cinquante une acclration dun facteur de plusque vingt-cinq. Une couche de cyclododcane applique sur un objet pourra donc, selon lesconditions de stockage, tre limine en quelques heures ou encore tre conserve pendant

plusieurs mois ou annes. La sensibilit des matriaux constitutifs de lobjet seul donne leslimites de lusage de ce produit.

42 Les rsultats des tests prsents ici dmontrent la flexibilit temporelle offerte par lecyclododcane dans le cadre dun traitement de conservation. Un stockage de moyen longterme peut tre envisag quand le traitement nest pas encore choisi ou quand les conditionsde son application ne sont pas runies. En mme temps, il est possible dliminer le produiten quelques jours, afin de commencer le traitement au moment souhait. Une applicationlocale de facteurs acclrant ou ralentissant le phnomne de sublimation peut aussi treenvisage, par exemple pour le dgagement et le prlvement local dun seul objet dans un blocarchologique prlev au cyclododcane. Ceci t dmontr laide dun exemple pratique.

43 Cette flexibilit temporelle est trs importante en archologie, car il est souvent ncessaire

de faire des prlvements en urgence pour sauvegarder lobjet sans bloquer la poursuite dela fouille. La dcision de traiter lobjet, et dans quel dlai, peut alors tre prise posterioriselon les priorits de ltude et le type des informations que larchologue souhaite mettre envidence.

Notes

1 ROWE, S. et ROZEIK, C., The use of cyclododecane in conservation, Reviews in Conservation 9,2008, p.17-31

2 Les recherches prsentes dans cet article ont t ralises dans le cadre dun travail de diplme dela filire de conservation-restauration des objets archologiques et ethnographiques de la HECR Arc,La-Chaux-de-Fonds. Ce travail de diplme a t encadr par le laboratoire de conservation du Service

Archologique du Canton de Berne. Voir : BRUHIN, S., Sublimation von Cyclododecan, travail dediplme, HECR Arc, La-Chaux-de-Fonds, 2008, non publi.

3 MERCK, Sicherheitsdatenblatt, 22.06.2006 sur www.chemdat.info.

4 CHICKOS, J. et al, Sublimation enthalpies at 298.15 K using correlation gas chromatography anddifferential scanning calorimetry measurements, Thermochimica Acta 313, 1998, S.101-110

5 HANGLEITER, H. M. et al. Flchtige Bindemittel Zeitschrift fr Kunsttechnologie undKonservierung 2, 1995, S.385-392

6 ARNI, A., Grundkurs Chemie I, Wiley-VCH Verlag GmbH. Weinheim, 1998,p.50; Meyer, E. F. etHOTZ, C. A, Cohesive Energies in Polar Organic Liquids, 3. Cyclic Ketones, Journal of Chemicaland Engineering Data Vol. 21 N. 3, 1976, p.275-279

7 STEIN, R. et al., Observations on cyclododecane as temporary consolidant for stone, Journal ofthe American Institute for Conservation Vol.39 N.3, 2000, p.355-369 ; RIEDL, N. et HILBERT, G.,

Cyclododecan im Putzgefge Materialeigenschaften und Konsequenzen fr die Anwendung in derRestaurierung, Restauro 104/7, 1998, p.498 ; JNSCH, U., Cyclododecan als Festigungsmittel bei derRestaurierung von archologischem Eisen, FHTW Berlin, 2000, non publi, p.64-69 ; TISSIER, F.-S.,Etude de la vitesse de sublimation du cyclododcane, en fonction du substrat et du mode dapplication.Dossier de mthodologie. Universit de Paris1 Panthon-Sorbonne, 2007, non publi, p.4-15

8 PERKINS ARENSTEIN R., DAVIDSON, A., et KRONTHAL, L., An investigation ofcyclododecane for molding fossil specimens. Romer prize session, 2004, p.6-9

9 TISSIER, F.-S., Etude de la vitesse de sublimation du cyclododcane, en fonction du substrat etdu mode dapplication. Dossier de mthodologie. Universit de Paris1 Panthon-Sorbonne, 2007, nonpubli, p.4-15
http://www.chemdat.info/


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10 Produit: Cyclododecan zur Synthese de lentreprise Merck (Schweiz) AG, Rchligstrasse 20,CH-8953 Dietikon

11 KOCHSIEK, M., Grundlagen der Massenbestimmung, Mettler-Toledo AG, Greifensee, 1992.

12 Modles standards utiliss en microscopie.

13 Produit : MK Tronic Duoline, Deffner & Johann GmbH, Fachgrohandel fr Restaurierungsbedarf,Mhlcker Strae 13, D-97520 Rthlein

14 Mettler Toledo AG, TGA/DSC Produkte Broschre, Thermal Analysis Excellence,.2007, p.10 ;

SCHUBNELL, M., Methodenentwicklung in der thermischen Analyse: Teil 1, Mettler Toledo, Usercom21, 2005, p.2 ; STUART, B. H., Analytical Techniques in Materials Conservation, John Wiley & Sons,Ltd, Chichester, England, 2007, p.341

15 Mettler Toledo, DSC 822e

16 Mettler Toledo AG, TGA/DSC Produkte Broschre, Thermal Analysis Excellence,.2007, p.10

17 Mettler Toledo, TGA/SCTA 851e



20 Programme: STARe Software, Version 8.10, Mettler Toledo, (Schweiz) GmbH

21 MERCK, Sicherheitsdatenblatt, 22.06.2006, www.chemdat.info.; KREMER PIGMENTE,Sicherheitsdatenblatt, 22.08.2003, http://kremer-pigmente.de/shopint/PublishedFiles/87100MSDS.pdf

22 AKTS-Thermokinetics-Software, Version 2.56. AKTS AG

23 RODUIT, B., Determination of thermal aging, Time to Maximum Rate under adiabatic conditions(TMRad) and Self-Accelerating Decomposition Temperature (SADT) based on advanced kinetic

evaluation of DSC and C-80 data, AKTS AG, 2007, p.11 ; JING, N., Modellfreie Kinetik, MettlerToledo, Usercom21 2005, p.6-86 ; SCHAWE, J., Kinetische Untersuchungen an komplexen Reaktionen,Teil 1: Modellfreie Kinetik, Mettler Toledo, Usercom 18, 2003, p.13


evaluation of DSC and C-80 data, AKTS AG, 2007, p.11

25 If the rate expression is correctly formulated, the rate constant should indeed be a constant (...).The rate constant should also be independent of time. It does, however, depend strongly on temperature.

This behaviour was described by Svante Arrenius 1895 (...) Arrenius found that rate constants varied as

the negative exponential of the reciprocal absolute temperature, that is, k(T) = A exp (- Eact/RT). This

relationship is now known as the Arrhenius equation,(...)(STEINFELD, I. et al.,Chemical Kinetics andDynamics. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1989, p.14-15).


evaluation of DSC and C-80 data, AKTS AG, 2007, p.12-16

Pour citer cet article

Rfrence lectroniqueStefanie Bruhin, Le processus de sublimation du cyclododcane , CeROArt[En ligne], 6 | 2010,mis en ligne le 17 novembre 2010. URL : http://ceroart.revues.org/index1593.html

Stefanie Bruhin

Stefanie Bruhin est conservatrice-restauratrice HES spcialise en objets archologiques etethnographiques, diplme en 2008 de la HECR Arc, La-Chaux-de-Fonds. De 2008 2010, elle estemploye comme conservatrice-restauratrice au Service Archologique du Canton de Bern, puis auMuse National Suisse. Elle exerce actuellement au Service Archologique du Canton des Grisons.Contact : [email protected]

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CeROArt, 6 | 2010

Rsum / Abstract

De par sa capacit se volatiliser temprature ambiante, le cyclododcane constitue unesolution temporaire trs utile pour les consolidations, les renforcements et les couches de

protection. Afin de mieux comprendre le processus de sublimation qui est en jeu, nous avonsralis une srie de tests gravimtriques et thermoanalytiques qui nous ont permis de prcisercomment la vitesse de sublimation peut tre fortement ralentie ou acclre selon les variationsde temprature, de volume et de pression.Mots cls : sublimation,cyclododcane,thermoanalytique,rversibilit,gravimtrie

Due to its capability of becoming volatile at room temperature, cyclododecane offersa temporary solution for consolidation, support and surface protection. For a bettercomprehension of the sublimation process, gravimetric and thermoanalytic investigationshave been performed. Both investigations have lead to specific information on the waythe sublimation process can be highly accelerated or slowed down using the factors oftemperature, volume and pressure.Keywords : sublimation,reversibility,gravimetry,cyclododecane,thermoanalysis

ndlr : Haute cole de Conservation-Restauration ARC de La Chaux-de-fonds NathalieDucatel

Bruhin, S. Processus sublimation cyclododécane. 2010

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