Brevet FR2911349A1 — publié le 20080718

UTILISATION D'UN SOLVANT DESTINE AUX PROCEDES DE DESACIDIFIDATION DES LIVRES ET ARCHIVES SUR PAPIER DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE L'invention est relative à l'utilisation de solvants pour les traitements des livres et documents écrits et autres objets en papier tels que les archives de toute sorte, journaux ou dossiers, en vue de leur désacidification, ou du traitement préventif contre les attaques chimiques ou biologiques. 10 Tout ce qui est imprimé, en en particulier sur papier, est sujet au vieillissement au cours de la conservation, en bibliothèque ou archive par exemple, selon les conditions du stockage, ce qui conduit à l'endommagement progressif de ces objets, ce qui peut aller jusqu'à leur totale destruction. Il est donc nécessaire de prendre des mesures permettant de traiter ces 15 attaques chimiques ou biologiques, ou de réaliser un traitement préventif contre ces attaques. De façon à préserver le patrimoine culturel, ce qui représente des milliers de tonnes de livres et documents, il s'avère nécessaire de neutraliser les acides qui se forment dans le papier et d'y introduire la ou les substances requises non seulement 20 pour cette neutralisation, mais aussi pour y constituer une réserve alcaline en vue de leur protection ultérieure contre toute évolution dommageable. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE De nombreux procédés ont déjà été proposés dans le monde dans ce but, et compatibles avec une utilisation à grande échelle, compte tenu de l'importance du 25 tonnage des quantités à traiter. Certains procédés proposent un traitement en phase gaz, et d'autres en phase liquide. Parmi les premiers on trouve le procédé décrit dans le brevet décrivant l'utilisation de certains organométalliques comme le diéthylzinc qui génère dans le papier par une suite de réactions chimiques de l'oxyde de zinc qui constitue à la fois 30 un traitement contre les acides et une réserve alcaline (brevet U.S. 3,969,549). Ces procédés utilisent cependant des produits très réactifs et dangereux à manipuler, les organométalliques, et d'une réactivité parfois excessive vis à vis des encres et des reliures. D'autres procédés en phase gazeuse avaient fait appel à d'autres gaz comme l'ammoniac ou un mélange de gaz comme le mélange ammoniac oxyde d'éthylène. Ces derniers sont critiquables également dans la mesure où les réactifs utilisés ne sont pas assez réactifs pour déposer une réserve alcaline permanente et non susceptible de polluer l'environnement, en particulier dans les lieux de stockage. Parmi les procédés proposant un traitement en phase liquide, dans un milieu solvant servant au transport du produit de traitement jusqu'au coeur du papier, on trouve des procédés pour lesquels le produit est dispersé sous forme de particules de taille la plus faible possible, ou sous une forme chimique aboutissant à la formation dans le papier de particules ayant les propriétés requises pour le traitement souhaité. C'est en particulier le cas du traitement bien connu des spécialistes de la conservation des documents sous le nom de procédé Wei-T'o qui forme dans le papier des particules de carbonate de magnésium et d'oxyde de magnésium. Les avantages et les inconvénients de ces divers procédés ont été discutés dans des articles récents (Restaurator 2002), et il a été montré que les procédés en phase liquide semblaient être plus aisément aptes à satisfaire les différentes contraintes imposées par leur utilisation sur des objets relevant du patrimoine écrit. Cette situation est aussi la conséquence du fait que l'utilisation d'un solvant permet de débarrasser les objets à traiter de la poussière et parfois des saletés qui se sont déposés au cours du temps. Cependant, l'utilisation d'un solvant ou d'un mélange de solvants pour traiter les objets du patrimoine écrit est soumise à de nombreuses contraintes. Non seulement le solvant ne doit pas attaquer les papiers, les encres ou les reliures, mais aussi il doit être sans effet sur les colles, les cartons, les teintes et les matériaux synthétiques que l'on trouve parfois dans les archives sous forme de rubans adhésifs, de feuilles intercalaires, etc. Après traitement en phase liquide, il est clair que les objets traités doivent être séchés pour les débarrasser du solvant utilisé. Cette opération doit s'effectuer à des températures suffisamment basses pour ne pas les endommager. Ces conditions du séchage gouvernent le temps nécessaire au traitement et par conséquent pèsent sur l'économie du procédé. Parmi les solvants susceptibles de remplir la plupart de ces besoins, on trouve les hydrocarbures fluorés ou chlorofluorocarbonés tels que ceux qui sont utilisés dans le procédé Bookkeeper aux USA. Cependant, en particulier pour les hydrocarbures chlorofluorocarbonés, il y a le problème des dommages qu'ils peuvent causer à l'environnement comme par exemple à la couche d'ozone. Il y a donc un risque de voir l'utilisation de ces produits complètement bannie, ou sévèrement restreinte. Bien sûr, on peut mettre au point une technique de captage rigoureuse de ces émissions de solvant comme décrite dans le brevet allemand DE 39 04 111 Al. Mais il est clair que les spécifications d'un tel captage peuvent conduire à un alourdissement considérable du coût des procédés. Il semble qu'un progrès ait pu être réalisé comme il est décrit dans le brevet canadien CA 2 060 926 C par l'utilisation de méthylsiloxanes. Il semble que ces solvants, dont le principal est l'hexaméthyldisiloxane, puissent être utilisés avec le minimum de problème pour la désacidification des documents sur papier. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention décrite ici s'est assignée l'objectif de parvenir à la mise au point de solvants de traitement ayant des performances globales satisfaisantes vis à vis des objets à traiter tout en ayant le point d'ébullition le plus faible possible et permettant soit la dissolution des produits de traitements décrits dans la demande de brevet européen N 02 748 944 2 du 10.06.02, c'est à dire les aminoalkylalcoxysilanes, soit la dispersion de fines particules nécessaires au traitement de désacidification des procédés traditionnels (Bookeeper, Papersave). On cherche également à avoir une viscosité la plus basse possible et une tension superficielle la plus faible possible. C'est dans ces conditions que l'on peut espérer avoir le meilleur contact entre les espèces chimiques chargées de traiter les feuilles de papier et les fibres cellulosiques, en particulier lorsque ces espèces chimiques sont dissoutes dans le milieu solvant. De façon surprenante, les inventeurs ont découvert que les solvants de formule brute SiXCyHZ, où les symboles Si, C et H désignent respectivement les éléments silicium, carbone et hydrogène et x, y et z désignent des nombres entiers, permettaient de faire face aux contraintes posées par cette utilisation. Parmi les solvants préférés de l'invention on trouve ceux correspondants à la formule SiR1R2R3R4 dans laquelle les groupes RIR2R3R4 désignent soit l'hydrogène, soit des groupes hydrocarbonés saturés, insaturés, linéaires, ramifiés ou cycliques. Les solvants les plus préférés sont ceux correspondant à un groupe R1R2R3 ou R4 le plus petit possible. Un des solvants les plus préférés selon l'invention est le tétraméthylsilane Si(CH3)4. Les inventeurs ont découvert que l'utilisation de ces solvants de l'invention permettait de mettre en évidence non seulement l'effet de désacidification et de dépôt de réserve alcaline recherché, mais aussi l'amélioration des propriétés mécaniques conférée aux objets sur papier traités par les aminoalkylalcoxysilanes, comme le recommande la demande de brevet européen N 02 748 944 2 du 10.06.02. Cependant, leur utilisation n'est pas restreinte aux seuls produits recommandés par ce brevet et peut être envisagée avec d'autres produits de traitement dans le but d'obtenir la désacidification. Il reste que l'utilisation préférée des solvants de l'invention concerne les cas où la dissolution du produit de traitement peut être obtenue, ce qui permet d'obtenir le contact à l'échelle moléculaire entre le produit de traitement et les fibres cellulosiques garantissant une meilleure efficacité par comparaison avec les procédés pour lesquels les produits se trouvent sous forme d'une dispersion même finement divisée. Ces solvants peuvent être utilisés en mélange entre eux ou avec d'autres solvants. Des variations sur les groupes R sont possibles avec des fonctions éventuellement présentes sur ces groupes, mais il faut éviter d'augmenter par trop le point d'ébullition des solvants correspondant. En effet, un point d'ébullition plus élevé signifie une plus grande difficulté à sécher les objets traités, qui se traduit au moins par un temps de séchage plus long et/ou une température plus élevée ce qui nuit à l'économie du procédé. Evidemment, les fonctions R ne doivent pas interférer avec la chimie du procédé utilisé. De plus, ces solvants sont incolores et pratiquement sans odeur, et se vaporisent sans laisser de résidus derrière eux. Par ailleurs ils sont inertes vis à vis de la plupart des encres, des colles et adhésifs, du cuir et des couvertures et plus généralement des matériaux que l'on peut trouver dans la fabrication des livres et archives. Aussi, l'invention a t'elle pour objet l'utilisation d'un solvant pour réaliser des solutions d'agents de désacidification, ou comme liquide support de dispersion de ces agents, dans les procédés de désacidification de livres, documents, archives et autres produits sur papier, par un processus plus économique et plus écologique, caractérisé par le fait que le solvant est un alkylsilane de formule brute Si,,CYHZ contenant de 1 à 3 atomes de silicium, ou un mélange de ces mêmes alkylsilanes. On utilise, de préférence, un solvant pour lequel les valences des atomes de silicium des alkylsilanes sont occupées par des groupes alkyl ou un atome d'hydrogène et, mieux encore, pour lequel les groupements alkyle sont des groupements méthyle. Un solvant préféré est ou contient du tétraméthylsilane. EXEMPLES Les exemples rapportés ci-dessous sont destinés à illustrer le procédé sans en constituer une limitation. Exemple 1 On prépare une solution de 29,7 g d'aminopropylméthyldiéthoxysilane dans 259 g de tétraméthylsilane (TMS), dans un récipient muni d'une fermeture pour éviter une évaporation trop rapide. On prend un cahier de huit pages d'un livre imprimé en 1923 et rendu acide par suite d'un vieillissement naturel en bibliothèque. Le cahier, après immersion pendant dix minutes dans la solution de traitement préparée ci-dessus, est isolé et légèrement pressé entre deux feuilles de papier buvard et mis à sécher à température ordinaire sous vide d'une pompe mécanique. Lorsque la pression résiduelle atteint une valeur d'environ 3 mm Hg, la pression atmosphérique est rétablie et le cahier est sorti de l'enceinte à vide. L'opération a duré au total 45 mn. La prise de poids mesurée par une pesée avant et après traitement est d'environ 8,5 %. La même opération effectuée sur un cahier du même livre en remplaçant le tétraméthylsilane par de l'hexaméthyledisiloxane (HMDS) a nécessité 4 heures de séchage sous vide de pompe primaire dans les mêmes conditions que précédemment en donnant une prise de poids d'environ 5 %. On voit que le TMS permet un séchage beaucoup plus rapide que dHMDS puisqu'il permet un gain de temps de séchage important et qu'il permet une prise du produit de traitement supérieure à celle conférée par l'utilisation d'HMDS. Par ailleurs, on vérifie bien que le TMS permet de dissoudre certains aminopropylalcoxysilanes. La solution de traitement peut être réutilisée plusieurs fois. Exemple 2 On utilise la même solution de 29,7 g d'aminopropylméthyldiéthoxysilane dans 259 g de tétraméthylsilane (TMS) que dans l'exemple 1 ci-dessus et avec la même technique. On prend un cahier de huit pages d'un livre imprimé en 1924 et rendu acide par suite d'un vieillissement naturel en bibliothèque. Le cahier, après immersion dans la solution de traitement pendant 10 minutes, est ressorti de la cuve de traitement et est légèrement pressé entre deux feuilles de papier buvard et mis à sécher de la même façon que dans l'exemple 1, à température ordinaire sous vide d'une pompe mécanique. Lorsque la pression résiduelle atteint une valeur d'environ 3 mm Hg, la pression atmosphérique est rétablie et le cahier est sorti de l'enceinte à vide. L'opération de séchage a duré 30 mn. La prise de poids mesurée par une pesée avant et après traitement est d'environ 11 %. La même opération effectuée sur un cahier du même livre en remplaçant le tétraméthylsilane par de l'hexaméthyledisiloxane (HMDS) a nécessité 2 heures de séchage sous vide de pompe primaire dans les mêmes conditions que précédemment en donnant une prise de poids d'environ 6,5 %. Le temps de séchage inférieur dans cet exemple 2, par rapport à celui de l'exemple 1, est dû au fait que le papier du livre traité dans cet exemple était plus poreux que dans le premier exemple. On voit que le TMS permet un séchage beaucoup plus rapide que dHMDS puisqu'il permet un gain de temps de séchage important, ce qui est écologiquement et économiquement important, et qu'il permet une prise du produit de traitement supérieure à celle conférée par l'utilisation d'HMDS. REVENDICATIONS 1. Utilisation d'un solvant pour réaliser des solutions d'agents de désacidification, ou comme liquide support de dispersion de ces agents, dans les procédés de désacidification de livres, documents, archives et autres produits sur papier, par un processus plus économique et plus écologique, caractérisé par le fait que le solvant est un aikylsilane de formule brute SiXCYHZ contenant de 1 à 3 atomes de silicium, ou un mélange de ces mêmes alkylsilanes. 2 . Utilisation d'un solvant selon la revendication 1 pour lequel les valences des atomes de silicium des alkylsilanes sont occupées par des groupes alkyl ou un atome d'hydrogène. 3 . Utilisation d'un solvant selon la revendication 2 pour lequel les groupements alkyle sont des groupements méthyle. 4 . Utilisation d'un solvant selon la revendication 1 pour lequel le solvant est ou contient du tétraméthylsilane.