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Theses Year : 2019

Formulation and physico-chemical properties of tempera paint made of egg yolk and green earths

Formulation et propriétés physico-chimiques de peintures a tempera à base de jaune d’œuf et de terres vertes

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Abstract

Tempera painting is a pictorial technique that was widely used during the Middle Age. Based on historical recipes of the 15th century, formulations with egg yolk and green earth have been reproduced in order to characterize the physicochemical properties of this paint from the mesoscopic scale to the macroscopic scale. The pigment, green earth, is composed of celadonite or glauconite, that are phyllosilicates of the mica family. A multi-technique protocol has been developed to identify these minerals in commercial pigments and in-situ in artworks. The influence of grinding on the pigment and then on the properties of the paint have been studied. The study of water dynamics by 1H NMR relaxometry of aqueous suspensions at different concentrations of pigment has been correlated to rheological properties. A unique population of 1H follows the same dynamics at the interface of the minerals regardless of their concentration. This confirms the homogeneity of the mixture. Macroscopically, the aqueous suspensions present visco-elastic properties and under flow, they are shear thinning. The egg yolk is also shear thinning whereas its relaxometry profile reveals an average population of 1H with similar dynamics to gels.The study of tempera paint by 1H NMR relaxometry highlights the structure of the network formed by the yolk compounds and the pigment. The rheological measurements attest to the importance of the binder on the visco-elastic properties of paints.
La peinture a tempera est une technique picturale largement employée au Moyen Âge. À partir des recettes historiques du XVe siècle, des formulations à base de jaune d’œuf et de terre verte ont été réalisées afin de caractériser les propriétés physico-chimiques de cette peinture de l’échelle mésoscopique à l’échelle macroscopique. Le pigment, la terre verte, est composé majoritairement de céladonite ou de glauconite, qui sont des phyllosilicates de la famille des micas. Un protocole multi-technique a été mis au point afin de les identifier dans les pigments commerciaux et in-situ dans les œuvres d’art. L’influence du broyage sur le pigment puis sur les propriétés de la peinture a été étudiée. L’étude de la dynamique de l’eau par relaxométrie RMN 1H des suspensions aqueuses à différentes concentrations du pigment a été corrélée aux propriétés rhéologiques. Une unique population de 1H suit la même dynamique à l’interface des minéraux quelle que soit leur concentration, confirmant l’homogénéité du mélange. Macroscopiquement, les suspensions aqueuses présentent des propriétés visco élastiques et sous écoulement, elles sont rhéofluidifiantes. Le jaune d’œuf présente aussi des propriétés rhéofluidifiantes tandis que son profil de relaxométrie révèle une population moyenne de 1H ayant une dynamique similaire à celle des gels. L’étude des peintures a tempera par relaxométrie RMN du 1H a permis de mettre en évidence la structure du réseau formé par les constituants du jaune d’œuf et les minéraux de la terre verte. La rhéologie, quant à elle, prouve l’intérêt du liant sur les propriétés visco-élastiques de la peinture.
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Cite

Agathe Fanost. Formulation et propriétés physico-chimiques de peintures a tempera à base de jaune d’œuf et de terres vertes. Chimie inorganique. Sorbonne Université, 2019. Français. ⟨NNT : 2019SORUS100⟩. ⟨tel-03016025⟩
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