Fabriquer son nébuliseur

Cette étude est basée sur la recherche de 1997 de Carole Dignard et Stefan Michalski. Je recommande fortement cette recherche qui est absolument passionnante pour comprendre la cohésion des pigments avec, et sans liant. Merci à Emily Van Markvijk, conservatrice-restauratrice de papiers d’avoir pris le temps de me présenter son propre nébuliseur basé sur cette recherche.

INTRODUCTION

Les conservateurs-restaurateurs (C-R) sont confrontés à des problématiques aussi variées que la nature des objets entrant dans leur atelier. Ils ont une problématique commune cependant : le traitement idéal applicable en toutes circonstances n’existe pas, pour la simple raison qu’en restauration…il n’y a que des cas particuliers !

Afin de tenter d’approcher cet idéal, il est fréquent de devoir dépenser plus que la valeur de l’oeuvre elle-même, le matériel spécialisé étant coûteux et parfois difficile à se procurer. Quand cela est possible, et si cela ne risque pas la sécurité de l’objet, nous créons donc nos propres outils, avec plus ou moins de succès (une table aspirante fabriquée est très loin de l’athlétisme d’une table aspirante avec enceinte, et le contrôle est approximatif). En gardant toujours à l’esprit qu’il vaut mieux se contenter d’un traitement minimaliste si le matériel haute-technologie fait défaut.

Fabriquer son nébuliseur entre dans la catégorie des possibles, puisque il est relativement peu coûteux à fabriquer et étonnamment efficace sans risque pour les oeuvres ; à condition de respecter les précautions d’usage habituelles d’un nébuliseur classique.

Le nébuliseur à ultrasons en action :

Un nébuliseur, pourquoi ?

Les différents types de nébuliseur

• Le nébuliseur pneumatique (ou brumisateur) transforme l’eau sous forme liquide, grâce à un compresseur qui propulse de l’air dans le liquide, produisant une bruine de fine particules (brouillard).

• Le nébuliseur à ultrasons transforme l’eau sous forme liquide, en une bruine de fines particules grâce à l’oscillation de têtes en céramique qui génèrent des fréquences d’ultrasons, ce qui transforme l’oscillation électrique en vibrations mécanique, générant des ions négatifs qui refroidissent l’air. Les trains d’ondes de pression se succèdent de façon rapprochée et génèrent dans le liquide des bulles de gaz qui implosent en surface.

La différence avec un spray

La nébulisation par ultrasons produit des gouttes très fines (1-10 microns). Car elles sont légères, elles sont projetées très rapidement sur la surface et n’ont pas le temps de s’évaporer dans l’air contrairement aux gouttes d’un spray de type Dahlia.

Contrairement aux très grosses gouttes des sprays (voir schéma), le nébuliseur produit des particules d’eau dont la taille est proche de la taille des pigments et du réseau inter-fibreux du papier. Elles sont encore plus petites que les agrégats de pigments du pastel et de la craie, garantissant une pénétration optimale dans la couche picturale (Weidner 1993).

Sur ce schéma, on voit à gauche les dimensions de différents pigments, et à droite, les dimensions des particules d’eau d’un nébuliseur ultrasonique, d’un nébuliseur pneumatique, et enfin, le très grand arc de cercle, qui correspond à la plus petite goutte d’un spray !

Comparaison de la dimension des pigments (Feller and Bayard 1996) et de la taille des particules d’eau du nébuliseur pneumatique (Shoh 1983; Hudson 1995; Arnold 1984) et nébuliseur à ultrasons (Fair 1986). Le très grand arc de cercle à droite, correspond aux gouttes les plus fines d’un spray. (Illustration Michalski et Dignard, 1997)

Utilité en conservation-restauration

En C-R, le nébuliseur permet d’éviter les auréoles et d’intervenir délicatement notamment pour les opérations suivantes (à ne pas dissocier des micro-tests, qui sont impératifs avant toute intervention) :

> Décoller certains adhésifs par réactivation humide (et chaude) en les ramollissant.

> Reprendre des déformations pour détendre une structure et la remettre en forme localement (cartons, papier mâchés, etc.), ou bien intégralement (mise à plat d’un document).

> Humidifier localement avant un traitement avec une solution ou un collage sans risquer la formation d’auréoles.

A cela s’ajoutent également des interventions nécessitant la répartition uniforme et minimaliste d’une solution, puisque le nébuliseur permet d’utiliser presque toute forme liquide, en respectant la rhéologie (densité d’un liquide) :

> Encollage

> Consolidation

> Vernis (ref)

> Colorisation

Enfin, j’ajouterai cette possibilité que l’on a tendance à oublier :

> Le nébuliseur permet de « détendre » les oeuvres avant de les baigner.

Le petit-bain avant le grand saut...

Aussi commune que le dévernissage pour les conservateurs-restaurateurs de peintures, la vaporisation ou le bain des papiers est une pratique très courante en CR papier. Les papiers sont vaporisés avec un spray rempli d’eau, ou directement plongés dans l’eau. Il passent de « sec » à « détrempés » sans transition. Le résultat est un peu le même que la douche froide – ou bouillante – à choisir. Dans le cas des papiers, la structure fragilisée connait un changement mécanique important avec un mouvement violent et hétérogène. Les dégradations les plus fréquentes sont les changements de dimensions, et une fragilisation pour ne citer que celles-ci.

Ces pratiques sont courantes, peut-être faute de moyens ou de temps, et peut-être aussi selon la croyance qu’il n’y a pas d’alternative « plus rapide ». En gardant en tête que la rapidité n’est pas souhaitée en restauration, sauf cas particuliers, favoriser la nébulisation permet contre toute attente et dans bien des cas de gagner du temps. Par exemple, il n’est plus nécessaire d’utiliser mille buvards lors de la mise à plat…

Vous gagnez en temps, en matériel, et en éthique !

Avec une chambre humide, le nébuliseur permet de « détendre » plusieurs oeuvres à la fois aisément. La vaporisation et le bain peuvent donc devenir des cas particuliers, ce qu’ils devraient être. Dans une pratique courante, il est possible d’osciller entre le nébuliseur et des alternatives comme la gomme gellane, la Paraprint ou encore la table aspirante. S’il doit y avoir un bain ou une vaporisation, les oeuvres sont conditionnées en amont dans une chambre humide grâce au nébuliseur.

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CONSTRUCTION DU NEBULISEUR

Voici donc dans cet article des conseils pour fabriquer votre nébuliseur.

Certes on ne peut pas contrôler parfaitement son débit, bien qu’il y ait une vis de serrage et que l’on puisse retirer des tuyaux d’apport dont on connait le débit litre/minute, mais gardons en tête qu’il s’agit d’un traitement très modéré… si des études viennent prouver l’interventionnisme d’un traitement avec un nébuliseur, je serais la première à acheter une salamandre pour le recycler en vivarium.

MATÉRIEL NÉCESSAIRE

Vous n’avez besoin que de 7 éléments, chez 3 fournisseurs, et d’un cutter.

Voilà les trois éléments à acheter en magasin d’aquariophilie. Chez hydrozone.fr, j’en ai eu pour environ 140€ au total, frais de port inclus.

1. Cellules céramiques pour la nébulisation (Coût : 105 €)

Pack Mist Maker 5 cellules – Rodwin Electronics – Tension 230 V, Fréquence 50 Hz (3 fois la vitesse du son), agite les molécules d’eau inférieures à 5 microns qui se transforment alors en brume sèche (HR>60%). lien ici

2. Pompe à air pour la pulsation et l’atomisation (Coût : 29,90€)

Pompe à air HAILEZ modèle ACO-2206 – Tension 110-240 V, Fréquence 0-60 Hz, Puissance 8W – 2,5 litres/minute x 4 sorties, soit un maximum de 10 L/min. Pression constante 0.02 Mpa, silencieuse <40dB, anti-vibrations. lien ici

3. Tuyaux d’air en silicone (Coût : 2,4€)

Ce sont les tuyaux branchés au nombre de 4 sur la pompe à air. Je recommande de compter 1,5 mètre par tuyau pour avoir une marge de manœuvre aisée entre la pompe à air (branchée au courant). 1 mètre devrait également suffire, prendre plus semble superflu. (embout Ø6mm) lien ici

4. Cône (Coût : 8,78 € (2,59€ + livraison)

J’ai opté pour un cône en silicone souple, pour l’apprentissage des sports de glisse chez les enfants. J’ai essayé et confirme que le silicone souple suit mieux les mouvements du tube, et qu’il y a moins de risques de rupture au niveau des joints, qui sont eux-même siliconés. De plus, cela évite que le cône ne glisse dans le couvercle que vous allez découper. lien ici

Vous le trouverez dans les magasins de sport (cônes de parcours sportif) ou de signalétique (cônes de chantier).

Vous trouverez les trois éléments suivants en magasin de bricolage :

5. Mastic (Coût : 6€)

Joint siliconé pour salle de bain.

6. Tube pour la projection de l’air (Coût : 2€)

Un tube plastique rainuré pour limiter les coulures liées à la condensation. (embout Ø20mm). Il faut compter environ 70-90 cm de longueur ; plus court, l’humidité se concentre trop rapidement dans le début du tuyau et redevient liquide, plus long, la brume ne parvient pas à l’extrémité du tuyau.

7. Cuve cyclonique

Un beau terme pour parler d’un seau à mélanger avec un couvercle hermétique. La cuve doit être ronde pour faciliter la remontée de la brume en spirale (cyclone).

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ETAPE PAR ETAPE

Temps estimé : 1/2 heure + 24 heures de séchage.

1. Mesurez le diamètre de la base de votre cône au compas, et reportez la forme sur le couvercle de votre seau. J’ai utilisé un feutre indélébile.

2. Découpez le cercle au cutter et placez votre cône dans le trou créé par en dessous. (Si vous avez opté pour le cône siliconé, l’astuce est de créer un trou juste à sa taille pour que le cône soit maintenu serré, ce qui facilitera la seconde étape.)

3. Découpez la tête du cône et insérez le tuyau en plastique.

4. Appliquez du joint silicone à la jonction cône-seau, à l’intérieur, et à l’extérieur, ainsi qu’à la jonction tête de cône-tuyau.

5. Le temps de séchage recommandé est d’environ 24 h.

6. Découpez également 4 trous autour du cône, qui permettront d’insérer les 4 tubes du nébuliseur pneumatique. Vous pouvez ajouter du joint silicone, mais dans mon cas, j’ai préféré 4 rondelles découpées dans une gaine en caoutchouc pour rendre les 4 trous étanches autour des tubes. Cela me permet de retirer les tubes pour les suspendre et les faire sécher après une utilisation.

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COÛT DE REVIENT

Chez Preservation Equipment (PEL), l’unité d’humidification par ultrasons « Ultrasonic Humidifier 110V » coûte 89,7€ (£75), à laquelle il faut ajouter + 51,96€ (£47,5) pour l’addition du tube et du joint de raccordage + 22,92€ (£20,95) de livraison en Europe depuis la Grande-Bretagne.

Soit un total de 164,58€ pour l’équivalent du nébuliseur que nous avons fabriqué pour 160€ environ. Si vous êtes Anglais, sauf pour l’exploit personnel, il est inutile de vous lancer dans cette entreprise, les frais de ports ne vous concerne pas (£8), il sera donc moins coûteux d’acheter l’Ultrasonic Humidifier de chez PEL.

Bon, à moins d’habiter hors EU et d’avoir des frais de ports supérieurs, ça ne fait pas une grande économie, alors pourquoi s’embêter à fabriquer son propre nébuliseur ?

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AVANTAGES & INCONVÉNIENTS

Je n’ai pas fait une grande étude de marché pour trouver les promos d’aquariophilie, mais je suis à peu près certaine qu’on pourrait trouver l’équivalent du matériel que j’ai acheté à moindre coût et descendre à un prix total d’une centaine d'euros, soit une soixantaine d’euros économisés.

Le nébuliseur réalisé dans cet article peut chauffer l’été. C’est donc un paramètre non négligeable tant pour ses avantages (certains adhésifs qui s’emploient tièdes), que pour ses inconvénients. Il s’agit d’un outillage employé pour les terrariums notamment qui recrée les climats tropicaux avec des brumes chaudes grâce aux cellules céramiques oscillantes et chauffantes. Il suffit de ne pas utiliser l’atomisation avec les cellules céramiques et de n’employer que la pompe à air si vous voulez un air froid.

Un des principaux avantages à fabriquer son propre nébuliseur selon moi, est la capacité à rallonger les tuyaux, ce qui permet de placer la cuve au sol et éviter les risque de projection liquide sur le plan de travail. On peut en plus travailler sur chantier en haut d'un escabeau avec une grande réserve de solution. De plus, tous ceux ayant utilisé les nébuliseurs de chez PEL savent combien le système de remplissage est un peu laborieux, et qu’il peut y avoir des fuites si on bouge la cuve. Je trouve le système de nébulisation moins performant en comparaison aux pompes d’aquariophilie.

PEL propose un embout unique à raccorder au tuyau pour une projection plus localisée. Il est possible d’adapter des embouts silicones de diverses tailles au tuyau de notre nébuliseur. (voir : embouts de poche à douille ou d’arrosoir, vapote, ou pipette médicale coupée)

Le Preservation Pencil de chez PEL, avec ses embouts, son contrôle de température, et écran LCD, pour projeter de l’air chaud sec ou humide (en raccord avec le nébuliseur) coûte 869,64€ (£795). A condition de choisir le bon tuyau Ø 20mm, le Preservation Pencil est totalement adaptable à l’embout de notre nébuliseur puisqu’il s’agit du même type de tuyau.

Le bras mobile coûte 136,74€ (£125).

J’utilise un trépied de photographie qui me permet d’orienter à n’importe quelle hauteur et angle mon tube… Le serre-joint adapté by PEL au bras mobile, et sans lequel ce dernier ne peut être utilisé, coûte à lui seul 16,95€ (£18,54). Ce sera peut-être mon dernier argument pour vous convaincre de construire vous-même votre propre nébuliseur !

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UTILISATION DU NÉBULISEUR

Exemple d’utilisation : Consolidation locale de la peinture pulvérulente sur un paravent japonais en six panneaux de papier.

Contraintes : Apparition quasi-instantanée d’auréoles au contact de solution liquide (pulvérisée ou au contact), temps de réaction à peine réduit lors des tests avec solutions de solvants. Utilisation verticale et grand format.

Adhésif sélectionné : Colle d’esturgeon à 0.6 %. Adhésif choisi pour sa compatibilité avec les pigments mats, et sa performance adhésive même en très faible quantité. Paramètre non négligeable compte tenu des réactions de la couche picturale, ainsi que des dimensions de la cuve de remplissage.

Mise en place

L’utilisation est la même qu’avec un nébuliseur classique. Vous placez dans la cuve votre solution déjà préparée, aqueuse ou de colle, solvants etc. Les céramiques doivent être recouvertes à niveau d’eau. Il faut compter au moins 1L dans la cuve suggérée, pour arriver à recouvrir les céramiques.

Branchez les deux appareils du système de nébulisation. En une minute, le jet est propulsé à l’extrémité de la buse.

Application

La buse est orientée directement sur les zones à traiter à 1 cm de distance. Réalisation d’un cache en Mélinex avec fenêtre pour centraliser le traitement. Application directe entre 5 et 10 minutes selon les pigments, et rotation par zones, répétition jusqu’à 4 fois au même endroit. Il faut maintenir la buse jusqu’à ce qu’une saturation apparaisse et changer aussitôt de zone pour éventuellement revenir plus tard. Ceci permet de saturer l’espace entre les pigments en profondeur, puis de laisser le consolidant figer, avant de recommencer pour ne pas « noyer » les pigments. En quelque sorte, imaginez que vous remplissez un seau de sable progressivement de colle : si vous versez la colle d’un coup, le sable va être soulevé et se déplacer.

A gauche, on voit bien l’eau gazéifiée sortant par la buse. Le maintien du tuyau avec une boucle dans la paume de la main, permet à la condensation de s’amasser dans le décalage. A droite, la mise en place suggère de fixer le tuyau sur un trépied afin de travailler sur plusieurs zones à la fois.

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PRECAUTIONS D'EMPLOI

Attention condensation

Eau atomisée ne veut pas dire exempt de danger ! Soyez extrêmement vigilants à l’amas de condensation qui risque la projection de gouttelettes en phase liquide et qui vont venir s’écraser à la surface de votre travail et ruiner tous vos efforts. Mettre un buvard au bout du tuyau si vous travaillez avec le tube orienté vers le bas. Dans le cas d’un travail à la verticale, comme avec le paravent, ce n’est pas nécessaire puisque la condensation n’a pas le temps de perler et retombe directement dans le tuyau avec une inclinaison très légère vers le haut.

Nettoyage

Bien rincer après chaque utilisation. Attention donc à bien quantifier votre solution puisqu’elle devra être jetée !

Alors convaincus ? Surtout, n’hésitez pas à commenter juste en dessous de cet article, faire des remarques, des suggestions ou même des corrections ! J’espère également voir vos photos de nébuliseurs

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QUELQUES CLEFS

D’après une étude récente, il serait possible de nébuliser des adhésifs dans une forme relativement visqueuse, comme du Plextol B500 à 15%. Bien sûr la taille des micro-gouttes sont alors plus grosses.

Des tests et résultats à titre indicatif

(source : Stefan Michalski & Carole Dignard, 1997) :

• Gélatine 0,5% (w/v), meilleurs résultats observés

• Méthylcellulose (400 cP) dans l’eau 0.5% (w/v), forme une pellicule, cela peut être expliqué du fait que la structure de la méthylcellulose à tendance à refaire des liaisons quand la solution dépasse les 10°C

• Rhoplex AC -33 dans l’eau 0.5% (w/v), forme une pellicule sans pénétrer

• Paraloïd B-72 (1:1) soit ;

- 95% d’éthanol : 0.5% B-72 (w/v) affaiblit la couche picturale en 4 passages

- ou 95% d’éthanol : 0.125% B-72 (w/v) affaiblit la couche picturale en 4 passages

(source : Natasha Shannon, 2010)

• Méthylcellulose 0.25%, (w:w) difficile à mettre en œuvre car trop visqueuse

• Hydroxyethylcellulose 0.5% (w:w)

• Gélatine 0.25% (w:w) peut assombrir la couche picturale

• Solution tiède (1:1) soit, funori 0,25% (w:w) : colle d’esturgeon 0.5% (w:w)

Utiliser une pompe à air d’une pression constante de 0.02 Mpa, au delà, la pression peut être trop forte et risquer la projection des pigments instable de la surface à consolider (UCLA Getty Program, 2010).

Il devrait être possible d’adapter un aérosol médical sur la cuve afin d’avoir un réceptacle de plus petite taille pour l’utilisation de certains types de consolidant.

Attention ces résultats permettent de montrer quels types de consolidants peuvent être employés et projetés avec succès par un nébuliseur. Selon les couches picturales, le résultat sera négatif ou positif. Il vous revient de tester vos pigments et d’établir le nombre de passages nécessaire ainsi que le consolidant approprié à la couche picturale à traiter pour la consolider sans la dénaturer.

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BIBLIOGRAPHIE

Cavanaugh, Jan. 2001. The Feasibility of Ultrasonic Misting as an Inpainting Technique. WAAC Newsletter. Vol. 23, No. 1.

Dignard, Carole., Robyn, Douglas., Guild, Sherry., Maheux, Anne., and McWilliams, Wanda. 1997. Ultrasonic Misting, Part 2, Treatment Applications. Journal of the American Institute for Conservation 36(2): pp. 127-141. Lien ici

Michalski, Stefan., Dignard, Carole., 1997. Ultrasonic Misting. Part 1, Experiments on Appearance Change and Improvement in Bonding, Journal of the American Institute for Conservation, Vol. 36, No. 2 (Summer, 1997), pp. 109-126, Published by: Taylor & Francis, Ltd. on behalf of American Institute for Conservation, DOI: 10.2307/3179826 lien pdf ici

Gagnon, Ann Marlene., 2019. Fabrication of an Ultrasonic Nebulizer: Rate of Flow and Performance Studies, Studies in Conservation, 64:8, pp. 435-447,

DOI: 10.1080/00393630.2019.1605124

Van Markwijk, Emily., 2018. Conservation-Restauration d’un corpus de cinq peintures chinoises et japonaises sur papier, Mémoire de fin d’étude Arts graphique, École de Condé, Paris, 324p. lien ici

Muros, Vanessa., Lohnas, Dawn., Ellen Pearlstein, Ellen., 2011. Powdery Paint Consolidation Part I: Setting up an Ultrasonic Humidifier and Nebulizer lien ici

Grantham, S. and A. Cummings. 2002. “Painted Japanese paper screens: the consolidation of paint layers on a paper substrate. In The broad spectrum: studies in the materials, techniques, and conservation of color on paper, eds. H.K. Stratis and B. Salvesen. London: Archetype Publications.