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4. La conservation matérielle: les méthodes

4.1 La méthode au diéthylzinc (DEZ)
4.2 La méthode Wei T'o
4.3 Le système de désacidification de la bibliothèque nationale
4.4 Méthodes utilisées par la British Library à Londres
4.5 La méthode "viennoise"
4.6 Nouvelles méthodes

La durée de vie des ouvrages conservés dans les bibliothèques peut être considérablement allongée par une bonne politique de protection fondée sur la mise en oeuvre de techniques et de méthodes appropriées. On retarde ainsi, ou même on évite, le recours au restaurateur.

Les services spécialisés passent une bonne partie de leur temps à chercher les moyens de rénover pour un prix modique de vastes collections détériorées par l'acidité. Depuis 1850 environ, et de nos jours encore, à quelques exceptions près, on utilise en effet pour l'impression des papiers qui sont acides. De plus en plus d'informations nous parviennent du monde entier sur l'état inquiétant des documents de bibliothèque. La Bibliothèque du Congrès estime que 25 % de ses ouvrages risquent de devenir bientôt inutilisables. La British Library à Londres craint que ses collections ne soient touchées dans les mêmes proportions. La Bibliothèque nationale à Paris évalue à 800.000 le nombre des ouvrages dégradés. En République démocratique allemande, les bibliothèques universitaires ont depuis longtemps conscience du problème. Il n'est pas possible d'estimer pour l'instant les sommes qui seraient nécessaires pour procéder à une opération de traitement d'une telle ampleur car on voit mal quelles sont les méthodes les plus efficaces. Il existe actuellement plusieurs procédés de désacidification qui sont en usage ou font l'objet de recherches.

On entend par "désacidification" l'élimination ou la neutralisation des substances acides qui exercent une action destructrice sur le papier. L'adjonction d'un tampon alcalin est indispensable pour maintenir l'effet de cette désacidification le plus longtemps possible. Le tampon, ou réserve, protège le papier en empêchant la formation secondaire de substances acides ou leur pénétration à partir de l'extérieur.

Quiconque s'intéresse à la durée de vie du papier se doit de faire référence aux travaux de William Jame Barrow. Les résultats de ses recherches, controversés sur certains points, peuvent être résumés comme suit: la longévité du papier dépend de la présence ou de l'absence de terres alcalines. Si le papier en contient suffisamment, les dommages exercés par l'acide peuvent être évités. S'il y a trop peu de terres alcalines par rapport aux acides ou s'il y a plus de molécules acides qu'il ne peut s'en combiner, le pH diminue.

Il existe de nombreuses substances alcalines mais très peu sont utilisables pour la désacidification du papier. Les bases particulièrement fortes ne conviennent pas car elles attaquent trop énergiquement la cellulose et provoquent une tendance analogue au vieillissement. Les agents désacidifiants les plus utiles sont les sels alcalino-terreux:

- le carbonate de calcium (CaCO₃),
- le carbonate de magnésium (MgCO₃) et
- l'hydroxyde de baryum (Ba(OH)2).

Pour la désacidification de masse, le papier doit se trouver neutralisé à pH 7-8 à la fin du traitement. Du point de vue technique, cela suppose que les livres ou les liasses de papier soient imprégnés rapidement au moyen d'un agent neutralisant qui se dépose en concentration suffisante dans la structure du papier, en formant la réserve alcaline. Les produits utilisés ne doivent pas endommager les livres. Ils doivent être atomiques et ne laisser aucune odeur. Dans les techniques de conservation de masse qui ont été mises au point jusqu'ici, le traitement se fait en phase gazeuse ou en phase liquide. Des méthodes plus récentes emploient aussi bien des solutions aqueuses que des solutions non aqueuses.

La désacidification constitue une mesure exclusivement préventive. Elle ne permet pas de rendre au papier la solidité qui est indispensable pour que l'ouvrage puisse être lu, que les pages puissent être tournées, ni la solidité que lui ont enlevée les phénomènes chimiques, d'où une différence avec le vieillissement. La désacidification a seulement pour effet de ralentir ces processus le plus possible.

4.1 La méthode au diéthylzinc (DEZ)

Après avoir procédé pendant cinq ans à des recherches exhaustives, la Bibliothèque du Congrès a opté pour la méthode en phase gazeuse qui fait intervenir une substance appelée diéthylzinc (en abrégé DEZ). Cette méthode a été expérimentée en laboratoire sur des témoins.

En raison de ses propriétés réactives, le DEZ ne doit pas être mis en contact direct avec un excès d'eau ou d'oxygène. L'opération doit donc avoir lieu dans une enceinte hermétiquement close. Le diéthylzinc est doté de propriétés désacidifiantes supérieures à celles des autres composés.

Premièrement, les vapeurs de DEZ à l'état gazeux circulent librement entre les pages du livre à traiter, elles se répandent dans les fibres du papier, entrant en contact moléculaire étroit avec les chaînes cellulosiques et réagissant avec tous les acides, faibles ou forts, qu'elles neutralisent.

Deuxièmement, le DEZ réagit en même temps sur l'eau présente dans les fibres et forme de l'oxyde de zinc qui constitue la réserve alcaline. Cette réaction entre les molécules de DEZ et l'eau permet une distribution uniforme de la réserve alcaline sous forme de fines particules dans les fibres du papier et accroît la longévité de chaque ouvrage traité; l'effet obtenu peut être reproduit.

Troisièmement, le tampon d'oxyde de zinc confère au papier des propriétés fongicides qui empêchent toute prolifération ultérieure de micro-organismes. Cette méthode est exécutée en trois phases et 17 étapes comme suit:

On remplit de livres l'enceinte qui servira pour le traitement. A l'aide d'une pompe, on évacue la totalité de l'air présent afin d'obtenir une atmosphère d'azote pur. On crée dans l'enceinte un vide de 0,2 torr environ, à une température de 45°C afin d'éliminer la majeure partie de l'eau contenue dans les livres à traiter. Il doit rester environ 0,5 % d'eau dans le papier. On vérifie la teneur en eau du papier en mesurant la perte de poids de l'enceinte contenant les livres. Cette phase préliminaire dure 20 heures.

Le DEZ est extrait par condensation de son milieu de transport (une huile minérale) à l'aide d'un système fermé relié à l'enceinte à vide et ou le fait pénétrer lentement à l'état gazeux dans les livres à traiter. La pression à l'intérieur de l'enceinte augmente jusqu'à 20 tours. La réaction qui s'opère entre le DEZ gazeux et les 0,5 % d'eau produit de l'oxyde de zinc et de l'éthane. Cette réaction est fortement exothermique. Il faut éliminer constamment l'éthane ainsi produit et refroidir l'enceinte jusqu'à ce qu'une température de 80°C puisse être maintenue. La transformation du DEZ en sels de zinc et en oxyde de zinc prend quatre heures environ, après quoi on peut vérifier le poids de l'enceinte à vide.

Pour éliminer en toute sécurité le DEZ gazeux qui n'a pas été utilisé, on rétablit les conditions de la phase préliminaire: une pression de 0,2 torr, une atmosphère d'azote et une température de 40°C. Ces conditions étant remplies, on introduit de l'eau pour réhydrater les livres, puis on injecte du dioxyde de carbone à l'aide d'une pompe et la pression intérieure s'élève jusqu'à 550 torts. Au bout de 24 heures, la majeure partie de l'oxyde de zinc s'est transformée en carbonate et les livres ont absorbé suffisamment d'eau pour retrouver leur souplesse.

Les avantages de cette méthode sont les suivants:

- L'utilisation d'une substance sous forme gazeuse permet généralement d'éviter les effets secondaires qui risquent d'endommager gravement certaines parties des livres.

- La réserve alcaline ainsi créée a une réaction pratiquement neutre.

- Il n'est pas nécessaire de faire un tri des documents avant le traitement.

Dans sa version actuelle, cette méthode présente des inconvénients:

- Les coûts d'installation et de fonctionnement d'un atelier de désacidification par le DEZ sont très élevés.

- L'instabilité réactive du DEZ gazeux introduit certains éléments d'incertitude.

- Ce type d'atelier ne peut être confié qu'à des spécialistes.

- Les experts s'interrogent sur les réactions chimiques qui interviennent dans le processus.

- Au stade actuel, ce procédé n'est pas encore commercialisable.

4.2 La méthode Wei T'o

La méthode Wei T'o, pour la désacidification en solution non aqueuse des livres, a été inventée par Richard D. Smith au Canada et mise au point par les Archives nationales canadiennes. Les travaux expérimentaux ont commencé en 1974 et se sont poursuivis jusqu'en 1978. Après cette date, des essais approfondis ont été pratiqués au Canadian Book Exchange Centre de la Bibliothèque nationale et en décembre 1981, la méthode était prête à l'emploi. Elle est appliquée comme suit: on fait tremper les livres à désacidifier dans un mélange frigorifique (difluorodichlorométhane, frigorigène chlorofluorocarboné) qui sert de milieu de transport et un désacidifiant, le carbonate de méthyl magnésium dissous dans une solution de méthanol à 5 %.

Les acides du papier se trouvent neutralisés par la formation de sulfate de magnésium et le dépôt d'un tampon de carbonate de magnésium de pH compris entre 7 et 8. L'aérosol Wei T'o No 10 contient à peu près ce mélange; il est largement utilisé par la désacidification des feuilles volantes.

Les livres qui sont destinés à la désacidification en masse sont disposés dan des paniers de treillis métallique et séchés pendant 36 heures dans un dessinateur à vide pour éliminer l'eau normalement présente dans le papier. Deux paniers contenant de 20 à 30 livres sont placés dans l'enceinte; on injecte la solution de désacidification et on élève la pression jusqu'à ce que les livres soient totalement saturés de solution. Le solvant est ensuite éliminé (pour être réutilisé ultérieurement) grâce à un second séchage. A la fin du traitement, on fait entrer de l'air chaud, on rétablit la pression normale et on sort les livres.

Le cycle de désacidification exige environ une heure. Les paniers sont déposés dans des conteneurs à fond ondulé pour que les documents reviennent à la température ambiante et reprennent leur teneur en eau normale. Après avoir été contrôlés, les livres sont retournés à leurs départements respectifs. Le laboratoire installé dans les caves de la Bibliothèque nationale du Canada fonctionne seulement à titre expérimental. Il est utilisé en permanence depuis 1982, avec un rendement qui dépend des crédits et du personnel disponibles.

Pour l'instant, les deux employés peuvent traiter 800 livres environ pendant leurs 37 heures et demie de travail hebdomadaire, ce qui correspond à près de 40.000 livres par an. Cette production doit être doublée car il est prévu de soumettre à un traitement préventif les 80.000 livres qui entrent dans la bibliothèque canadienne. Le rendement maximal, si le travail était assuré par sept employés en équipe pendant 12 heures par jour, correspondrait à près d'un million de livres par an. Une extension du laboratoire, par exemple l'installation de plusieurs systèmes à enceinte unique, éviterait d'avoir à transférer les livres de l'enceinte du dessicateur à vide à l'enceinte intermédiaire puis à l'enceinte de traitement, comme c'est le cas actuellement et réduirait le nombre d'employés nécessaires pour un rendement équivalent.

Les avantages techniques de la méthode Wei T'o sont liés aux substances chimiques utilisées:

- Le composé organométallique (méthylate de magnésium) est soluble dans l'alcool méthylique.

- Au contact du papier, la solution se décompose en donnant de l'hydroxyde de magnésium et du carbonate de magnésium ainsi que de l'alcool méthylique qui s'évapore très rapidement.

- L'hydroxyde de magnésium et le carbonate de magnésium restent imprégnés dans le papier, formant une réserve alcaline qui retarde l'oxydation.

- Il n'y a aucune restriction à formuler quant à l'innocuité de ces deux substances chimiques.

La méthode présente les inconvénients suivants:

- Compte tenu des résultats relativement bons qui ont été obtenus, il serait possible d'optimiser le procédé. Malheureusement, les améliorations du mode opératoire annoncées il y a déjà quelque temps par l'inventeur ne se sont pas encore concrétisées.

- Les solvants produits ou employés au cours de la réaction sont soit toxiques (alcool méthylique) soit dangereux pour l'environnement (agents réfrigérants).

- Un grave inconvénient des installations actuelles tient à la récupération incomplète du solvant.

- Les documents à désacidifier doivent faire l'objet d'un tri préalable.

- La quantité de méthanol contenue dans la solution de désacidification peut dans le cas de certains documents entraîner des modifications indésirables.

- L'inconvénient le plus sérieux tient au fait que la solution de désacidification est un produit déposé que l'utilisateur éventuel est tenu de se procurer auprès du son unique fabricant.

4.3 Le système de désacidification de la bibliothèque nationale

Par rapport aux autres pays européens, c'est en France que les recherches visant à mettre au point une méthode de désacidification de masse à but préventif sont le plus avancées. La Bibliothèque nationale a installé au château de Sablé, à 250 km au sud-ouest de Paris, un centre de conservation-restauration qui fonctionne depuis le milieu de 1987.

Le procédé utilisé est semblable à la méthode canadienne Wei T'o. Les livres sont neutralisés par du carbonate de méthylmagnésium dans une solution de méthanol et de réfrigérants.

Cependant, la méthode française comporte une récupération par distillation de la solution utilisée. La mise en oeuvre est à peu près identique elle aussi. L'installation du Centre a coûté 2 millions de francs français. Les livres sont séchés sous vide à 50°C, pendant 24 heures, puis placés successivement dans une enceinte de refroidissement, dans une enceinte intermédiaire pendant 48 heures, enfin avec 1 % d'humidité, pendant 10 minutes, dans une enceinte à vide qui est saturée de la solution de désacidification. L'excès de solution est ensuite éliminé par aspiration et les livres saturés sont chauffés pour les débarrasser du méthanol. L'enceinte à vide peut être remplie trois fois par jour avec 200 livres. Le rendement précis de l'installation n'est pas encore connu. Les avantages de cette méthode sont exactement les mêmes que ceux de la méthode Wei T'o du point de vue de la réaction chimique de neutralisation et de la constitution d'une réserve alcaline. Un avantage supplémentaire tient à la récupération du solvant dont le prix est élevé.

Les inconvénients de la méthode française sont actuellement les suivants:

- Il s'agit encore d'une installation expérimentale.

- Un certain nombre de modifications techniques doivent être apportées pour que le système, pour l'instant commandé manuellement, puisse être exploité de façon semi-automatique

- Il arrive que l'encre des tracés coule, mais le problème pourrait être résolu si l'on diminuait la quantité de méthanol.

- Il n'a pas été possible de trouver au voisinage du Centre une entreprise susceptible de fournir la solution de désacidification.

4.4 Méthodes utilisées par la British Library à Londres

La British Library a patronné des recherches sur d'autres méthodes de traitement du papier qui pourraient prolonger son utilisation en retardant sa décomposition et en en augmentant la solidité. On pourrait pour cela faire pénétrer des polymères dans le substrat afin de renforcer et de protéger chaque fibre. Il ressort des essais effectués en laboratoire que le traitement doit comporter les étapes suivantes:

- On empile les livres à traiter dans un conteneur approprié.

- On introduit de l'azote dans le conteneur pour éliminer l'air et l'oxygène libre.

- Une certaine quantité de composé monomère, qui est fonction du poids des livres, est introduite dans le conteneur.

- On laisse reposer quelques heures afin que le composé monomère qui diffuse dans le papier se répartisse uniformément.

- Les livres imprégnés de monomère sont exposés à une source de rayons gamma peu puissante jusqu'à obtention de l'intensité voulue de rayonnement. Le composé monomère se trouve ainsi polymérisé et chimiquement fixé au papier.

- Le résidu monomère est éliminé avec l'air du conteneur afin d'éviter les risques de toxicité pour les manipulateurs.

- Les livres sont ensuite sortis du conteneur et placés pendant quelques jours dans un local bien ventilé pour achever l'élimination des traces de monomère avant que les livres ne soient retournés pour être triés et remis sur les rayons.

Il est possible aussi d'utiliser un comonomère basique (un méthacrylate aminosubstitué, par exemple le méthacrylate de diméthylaminoéthyle) pour neutraliser les acides éventuellement présents dans le papier; on augmente ainsi la résistance à une agression acide ultérieure et on associe en une seule opération la neutralisation et le renforcement. Ce comonomère basique est facile à polymériser et il suffit de faibles quantités pour obtenir la neutralisation.

Le traitement de livres témoins par le composé polymère habituel et par une petite quantité d'amine polymérisée fait apparaître les différences sensibles, sur une certaine période, de la résistance du papier et de sa neutralité. Récemment, on a constaté que l'adjonction de plusieurs comonomères insaturés au composé monomère donnait des résultats encore meilleurs: la résistance du papier à la pliure est de trois à cinq fois supérieure par rapport aux résultats obtenus avec le composé polymère initial, ce qui augmente la durée de vie des livres ainsi traités. Ce procédé devrait permettre de réaliser à la fois une désacidification et une stabilisation. Toutefois, il n'est pas encore suffisamment au point pour être commercialisable.

4.5 La méthode "viennoise"

La méthode mise au point par la Bibliothèque nationale autrichienne pour la conservation du papier journal est fondée sur un traitement par immersion dans une solution aqueuse qui assure simultanément la neutralisation et le renforcement du papier. Elle permet de rénover le papier fragilisé, c'est-à-dire de prolonger son utilisation en bibliothèque, mais aussi de protéger les collections encore en bon état. Comme avec le DEZ et le carbonate de méthymagnésium, l'immersion du papier a lieu dans une enceinte à vide. Le fait de procéder simultanément à la neutralisation et au renforcement présente l'avantage, en plus d'une désacidification très poussée avec dépôt d'une réserve alcaline dans le papier, d'introduire une solution de renforcement supplémentaire qui retarde la décomposition ultérieure grâce à la présence d'oxydants. Des essais préalables ont conduit à choisir l'hydroxyde de calcium pour la solution de désacidification et une méthylcellulose de faible viscosité comme agent renforçateur. Après imprégnation, les articles à protéger sont congelés rapidement à -40°C et lyophilisés. La lyophilisation empêche les feuilles de se coller l'une à l'autre au cours du séchage. Cette méthode est conçue pour le traitement de livres entiers, débarrassés de leur couverture. Son succès dépend de l'aptitude de la solution à pénétrer complètement dans le livre. Un livre fermé joue le rôle de filtre sélectif vis-à-vis de la solution, de la même manière que les couches absorbantes d'une plaque de chromatographie en couche mince. Il en résulte pratiquement que le solvant - ici l'eau - pénètre dans le document plus facilement que les substances dissoutes qui doivent provoquer la neutralisation et le renforcement du papier. Pour résoudre ce problème, on limite à 4 cm au maximum l'épaisseur du dos du livre. Si les livres sont plus épais, on enlève la reliure et on les divise en plusieurs éléments dont l'épaisseur ne dépasse pas 4 cm. La couture est laissée en place pour éviter que les feuillets ne glissent pendant le traitement.

On peut améliorer encore le pouvoir de pénétration de la solution en ajoutant à la solution de MC 40 une substance de renforcement de très faible viscosité. L'effet renforçateur de la MC 40 est plus faible que celui de produits ayant une viscosité supérieure, comme par exemple la MC 400, mais les fibres du papier sont enrobées de manière uniforme et, d'après l'expérience acquise à ce jour et les tests effectués, le renforcement ainsi obtenu est satisfaisant. L'avantage de cette méthode est qu'elle combine la désacidification et le renforcement des feuilles reliées. L'idée du procédé et sa mise en oeuvre sont le fruit de nombreuses années d'expérience en matière de restauration. Il se prête à un emploi généralisé. Son rendement, lié à la taille de l'atelier, reste pour l'instant, assez faible.

4.6 Nouvelles méthodes

A côté des méthodes de désacidification décrites ci-dessus, qui exigent des investissements considérables en raison de leur ampleur et des installations techniques nécessaires, on voit apparaître des procédés de désacidification et de renforcement plus faciles à mettre en oeuvre.

Depuis peu, la société anglaise "Archival Aids" installée à Spondon, Derby, propose un "aérosol pour le traitement du papier" ainsi qu'une solution "HCMC" pour la désacidification et le renforcement. Cette solution est à base de carbonate de méthylmagnésium. L'HCMC est une solution de cellulose, alcaline, non aqueuse, incolore, qui peut être appliquée au pinceau, par immersion ou par pulvérisation, à l'aide notamment du matériel fourni par Archival Aids.

Les solutions commercialisées actuellement contiennent du trichlorotri-fluoroéthane en plus de l'alcool méthylique. Le matériel de pulvérisation proposé par la société permet le traitement manuel de feuilles séparées et de livres reliés.

Le procédé dit "Interleaf VPD" de W.H. Langwell consiste en une désacidification en phase gazeuse. On utilise des cristaux de carbonate de cyclohexylamine qui sont imprégnés dans une feuille de papier ou enfermés dans des sachets poreux. La feuille imprégnée est intercalée entre les pages du livre ou bien, dans le cas des sachets, ceux-ci sont déposés à l'intérieur des boîtes où se trouvent les documents. En quelques jours, les cristaux se volatilisent en libérant de la cyclohexylamine gazeuse qui exerce une action désacidifiante. Ce traitement n'a pas un effet permanent. La cyclobexylamine est une substance toxique.

Le procédé de conservation de J. Kozak et Richard E. Spatz est fondé sur l'application d'une suspension non aqueuse qui imprègne les livres d'oxyde de magnésium et de fréon. Pour obtenir une meilleure imprégnation, on agite les livres dans la suspension. L'ensemble de l'opération prend trois heures. Le fréon est évaporé et récupéré sous vide pendant la phase de rénovation. Pour l'instant, des essais sont effectués dans le cadre d'un projet pilote, avec un conteneur expérimental.

Un projet mis en oeuvre conjointement par l'American Institute et la Bibliothèque de l'Académie des sciences de Leningrad consiste à renforcer le papier au moyen de polymères du parylène utilisés sous forme gazeuse (diparaxylylène). Pour l'instant, cette méthode permet de renforcer le papier par association mécanique du parylène et de la cellulose. Le traitement n'est pas réversible.

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