Anne-Laurence DUPONT

Volet dégradation et prévention

1/ Quand le papier prend un coup de SOLEIL… et de Rayons X

Parmi les nombreuses techniques d’analyse physico-chimique et d’imagerie qui permettent de mieux connaître ou évaluer l’état de conservation des objets patrimoniaux, celles qui utilisent les rayons X produits par le rayonnement synchrotron (SR-X) occupent une position de premier plan. C’est grâce à la nature du faisceau, très brillant et stable, accordable sur une large gamme d’énergies et permettant d’obtenir des images spectrales allant jusqu’à quelques centimètres de champs de vue, et ce, avec des résolutions spatiales allant jusqu’à quelques dizaines de nanomètres. Ces propriétés du faisceau permettent de sonder les matériaux du point de vue de leur structure cristalline ou de leur composition et environnements chimiques avec une très grande sensibilité de détection. La contrepartie est le risque de modifier la physico-chimie des matériaux analysés. Ce risque, encore mal caractérisé, constitue un enjeu important dans un contexte d’étude par SR-X de matériaux anciens revêtant une valeur patrimoniale auxquels est dédiée la ligne PUMA de SOLEIL. Les travaux se sont intéressés aux effets à court et à long terme d’une exposition du papier aux rayons SR-X.

L’équipe est constituée de chercheurs du Centre de recherche sur la conservation des collections (CRC-MNHN-CNRS 3224), du laboratoire IPANEMA (CNRS- MiC-UVSQ USR 3461) et de la ligne de lumière PUMA (Synchrotron SOLEIL)

Crédits

Biomacromolecules 2020, 21, 2795−2807. ToC graphic

Post-doctorat A Gimat

Financement FSP (CELL-X, CELL-X II)

Publications 

Short- and Long-Term Effects of X‑ray Synchrotron Radiation on Cotton Paper, 

Quand le papier prend un coup de SOLEIL, 

Short- and long-term effect of radiation damage in cotton paper, 

Degradation of historical paper induced by synchrotron X‑ray technical examination

2/ Alerter et prévenir les dommages : indicateur de dose de rayons X  

Les travaux précédents ont montré que le paramètre directement relié aux dommages du papier est la dose de rayons X. Or, en sciences du patrimoine, pour les opérateurs d’instruments de laboratoire utilisant le rayonnement X, il est souvent impossible de déterminer le flux de rayonnement (et la gamme spectrale). 

L’objectif du projet MONITOR-X est de développer un indicateur colorimétrique fiable et simple d’utilisation, actif sur les gammes de doses classiquement utilisées pour l’analyse des objets patrimoniaux, pour suivre la quantité de rayonnement X auquel ils sont exposés. Le dosimètre permettra de renseigner les informations de suivi des œuvres, sorte de passeport qui permettra de mieux gérer les interventions analytiques de sorte à atténuer les effets nocifs pour la matérialité des objets.

L’équipe est constituée de chercheurs du Centre de recherche sur la conservation (CRC-MNHN-CNRS 3224), du laboratoire IPANEMA (CNRS-MiC-UVSQ 3461), du laboratoire de Photophysique et Photochimie Supramoléculaires et Macromoléculaires (ENS-Paris-Saclay) et de la ligne de lumière PUMA (Synchrotron SOLEIL)

Post-doctorat C. Adouama

Financement FSP

3/ Modéliser la dégradation du papier …

La stabilité mécanique et chimique du papier soumis aux agressions environnementales est une question centrale pour la pérennité des collections patrimoniales. Afin d’y répondre, les travaux de recherche ont pour finalité de permettre de prédire par un modèle cinétique la durée de vie utile des biens culturels cellulosiques en fonction de leur typologie et de l’environnement climatique de conservation. Le modèle de dégradation tient compte de contextes archivistiques et muséaux divers et considère non seulement l’impact du couple température/humidité mais aussi celui des polluants gazeux (gaz atmosphériques et composés organiques volatils) omniprésents dans les bâtiments et microenvironnements de conservation. 

… pour prédire sa durée de vie 

Le CRC en collaboration avec l’ICC proposent :

deux outils de calcul de la permanence et de la dégradation du papier

*** DISPONIBLES  en libre accès *** 

Le calculateur de la permanence du papier est proposé aux conservateurs, restaurateurs et archivistes pour prédire la durée de vie des papiers grâce à l’application du concept d’isopermanence. Il est téléchargeable :

Le calculateur de la détérioration du papier permet de prédire la vitesse de dégradation de trois types de papier dans différents climats. 

Il a été mis à jour! La nouvelle version illustre graphiquement les variations dans la corrélation entre les longueurs de chaînes cellulosiques du papier et sa résistance mécanique, selon différents scénarios climatiques choisis. La mise à jour est téléchargeable : 

Ces outils sont également disponibles sur le site web de l’ICC.

éprouvettes de papier exposées à des COV acides

Crédits

J Tétreault

L’équipe est constituée de chercheurs du Centre de recherche sur la conservation des collections (CRC-MNHN-CNRS 3224) et de l‹Institut canadien de conservation à Ottawa

Publications 

Modelling the degradation of acidic and alkaline printing paper 

The impact of carbonyl and hydrogen peroxide vapours on cellulose degradation under ambient hygrothermal conditions, 

Modelling considerations for the degradation of cellulosic paper,  

Accurate molar masses of cellulose for the determination of degradation rates in complex paper samples

Volet conservation

4/ Comment restaurer les manuscrits endommagés par le feu

Les incendies qui ont endommagé ou détruit le patrimoine culturel se sont produits en tous temps et en tous lieux. Dans le meilleur des cas, et quand bien même seul le bord des feuilles d’un document ou d’un manuscrit sur papier est brûlé, la manipulation de l’objet entraîne la perte irréversible de matière, et par là même la perte d’une information potentiellement recouvrable. Est-il possible d’atténuer ces dégâts?  

L’objectif des travaux est de stabiliser les zones partiellement carbonisées du papier, zones les plus fragiles, en les rendant plus résistantes aux sollicitations mécaniques, ce qui permettra la pérennisation de la matérialité de l’objet et sa reproduction numérique. A cette fin, nous étudions un protocole de traitement doux par chimie verte, basé sur des traitements de surface par dépôt aérosol de polysiloxanes et de nanocellulose. 

L’équipe est constituée de chercheurs du Centre de recherche sur la conservation des collections (CRC-MNHN-CNRS 3224), de l’Institut de recherche et d’histoire des textes (IRHT CNRS 841) et de l’Université de Padoue

Manuscrit endommagé par le feu

Crédits

M. Zanetti

5/ Renforcer et désacidifier les papiers patrimoniaux 

L’acidité constitue la source principale de dégradation chimique des documents sur papier, ayant pour conséquence leur fragilisation mécanique. Les travaux de recherche visent à développer des traitements permettant un renforcement mécanique et une désacidification simultanés des papiers patrimoniaux des collections d’archives et de bibliothèques, en mettant à profit les propriétés d’une catégorie particulière de molécules organiques polymérisables, les aminoalkylalcoxysilanes, aussi appelés « AAAS » ou « 3AS ».

Les recherches ont montré que le traitement permettait une désacidification efficace et que les propriétés de résistance mécanique des papiers quasi purement cellulosiques, tels ceux fabriqués à partir de pâtes de chiffon ou de pâtes chimiques blanchies, même anciens ou très dégradés, étaient considérablement améliorées. Les papiers anciens contenant de la pâte mécanique, non purifiée et riche en lignine, et de surcroît dans un état de dégradation avancé de par leur inhérente instabilité chimique, sont plus récalcitrants au traitement. Les travaux de recherche les plus récents se sont penchés sur les facteurs impactant l’efficacité de renforcement par les AAAS afin de proposer des voies d’optimisation de traitement pour ces papiers, très présents dans les collections patrimoniales du XIXe et début XXe siècles. 

L’équipe est constituée de chercheurs du Centre de recherche sur la conservation des collections (CRC-MNHN-CNRS 3224), du Laboratoire Analyse, Modélisation, Matériaux pour la Biologie et l’Environnement (CNRS 8587, Université d’Evry Val d’Essonne), du Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (CY Cergy Paris Université) et de la Bibiothèque nationale de France. 

Doctorat N Ferrandin-Schoffel - Renforcement et désacidification de papiers patrimoniaux par des réseaux de copolymères de polyaminoalkylalcoxysilanes. Mécanismes, stabilité et optimisation

Doctorat C Piovesan - Elaboration de traitements de conservation à base de réseaux de polysiloxanes pour le renforcement et la désacidification simultanés adaptables à différents papiers : exemple des papiers de presse

Post-doctorat Z Souguir

Financements FSP (CoMPresSil, Co-Sil-Bib), CNRS, MCC

Publications 

Chemical and physicochemical investigation of an aminoalkylalkoxysilane as strengthening agent for cellulosic materials, 

Strengthening of degraded cellulosic material using a diamine alkylalkoxysilane, 

Paper strengthening by polyaminoalkylalkoxysilane copolymer networks applied by spray or immersion – A model study, 

The impact of paper constituents on the efficiency of mechanical strengthening by polyaminoalkylalkoxysilanes, 

Strengthening naturally and artificially aged paper using polyaminoalkylalkoxysilane copolymer networks, 

Modeling the reactivity of aged paper with aminoalkylalkoxysilanes as strengthening and deacidification agents,

Long-term stability of lignocellulosic papers strengthened and deacidified with aminoalkylalkoxysilanes, 

Routes to improve the strengthening of paper with aminoalkylalkoxysilanes

Séminaire

Préserver les premiers papiers industriels. Un (in)soluble casse-tête ?

Traitement AAAS d’une feuille du journal des fabricants de sucre (ex. 1911) par vaporisation aérosol

Crédits

C Piovesan