Impacts du retrait d’un film d’acétate de cellulose sur le papier de documents laminés

Laura CAPOGNA^[1], Alimatou DESBRIÈRE^[2], Naomi KUPERHOLC-DURUEL^[3], Maroussia DURANTON^[4] & Mandana SAHEB^[5]

 

Contexte de l’étude

L’acétate de cellulose (AC) a été utilisé de différentes manières (doublage, adhésif, pochette) pour protéger des documents dégradés. Pour pallier à la fragilité de leurs collections, les archives départementales (AD) de La Réunion ont eu recours à des campagnes de lamination de documents entre des films d’AC dans les années 1980-1990 grâce au « procédé indien^[6] » [fig. 1]. Il s’agit d’un doublage recto-verso avec du papier japonais utilisant comme adhésif l’acétate de cellulose en film réactivé à l’acétone. Polymère semi-synthétique fabriqué par estérification^[7] des groupes hydroxyles de la molécule de cellulose, l’AC est un matériau instable (production d’acide acétique, migration de plastifiants, etc.^[8]) susceptible d’exercer des effets néfastes sur les documents graphiques^[9] (acidification, rigidification, changement de couleur et de brillance). Les questions autour de sa dégradation, de sa conservation et de sa restauration font l’objet d’études depuis plusieurs décennies^[10] et restent une préoccupation pour le conservateur-restaurateur, d’autant plus que l’AC est présent dans les collections patrimoniales.

En 2017, les AD ont confié à l’Institut national du patrimoine (Inp) un lot de ses documents manuscrits à l’encre métallo-gallique^[11] sur papier vergé^[12] conservés selon le « procédé indien », afin de mettre en place un protocole de délamination en vue de l’organisation d’un chantier-école sur site. Le choix de la présente étude porte sur l’efficacité de couples solvant-mode d’application lors d’une délamination, et sur leur impact une fois le papier d’œuvre délaminé. L’objectif était de fournir un protocole de délamination réalisable lors d’un chantier-école en fonction des contraintes inhérentes à ce type d’exercice : respect des consignes de sécurité touchant la toxicité des solvants, temps de traitement et coût en adéquation avec un traitement de masse…

Les conclusions du mémoire de fin d’étude de Françoise Richard^[13], restauratrice d’arts graphiques, sur l’utilisation de l’acétone pour le retrait de films d’AC de documents laminés ont servi de base à cette étude. L’immersion semble, pour l’auteure, le mode d’application qui endommage le moins le papier d’œuvre (en comparaison avec l’utilisation de compresses, buvards imbibés et table aspirante). Il était donc intéressant de tester cette application avec d’autres solvants moins toxiques et de la comparer avec un mode d’application non étudié par Françoise Richard et utilisable lors d’un chantier-école.

Matériel et méthodes

Méthodes de délamination et échantillonnage

Deux variables dans les méthodes de délamination ont été choisies à partir des pratiques d’atelier en conservation-restauration. Deux modes d’application, l’un au pinceau, l’autre en bain, et trois solvants ont été sélectionnés : l’acétone (solvant de l’AC), l’acétate d’éthyle (utilisé en restauration de photographie pour séparer la couche d’AC sans l’endommager^[14]) et l’éthanol (impact modéré sur le papier^[15]).

Deux séries d’échantillons de 7 x 7 cm ont été prévues afin de différencier l’impact des couples solvant-mode d’application sur le papier d’œuvre vierge d’écriture, après retrait de l’AC (série 1) et sur le papier d’œuvre vierge non-laminé (série 2).

Pour modéliser au mieux les documents et réaliser des échantillons de la série 1, les matériaux sélectionnés ont été :

• le film d’AC d’origine utilisé par les AD et confié à l’Inp^[16],
• un papier vergé^[17] pour représenter le papier d’œuvre (aussi utilisé pour la série 2),
•  un papier japonais (Pj) de 19 g/m².

Après réactivation de l’AC avec l’acétone selon le « procédé indien » [fig. 1a] sur la série 1, les échantillons des deux séries ont été vieillis artificiellement dans une étuve jusqu’à obtention d’un aspect similaire aux documents des AD^[18] (jaunissement et rigidité évalués à l’œil nu et au toucher, empiriquement).

L’étude de la série 2 permet de vérifier le faible impact des couples solvant-mode d’application sur le papier non-laminé. Elle a donc subi les mêmes traitements que la série 1, simulant ainsi une délamination.

Tests d’évaluation et outils

Un examen macroscopique et une mesure de variations de masse des papiers d’œuvre ont été réalisés. La présence ou non de résidus et un changement des propriétés optiques et mécaniques du papier (couleur, texture, souplesse), évalués de façon empirique en comparant les échantillons aux témoins vieillis, ont constitué les paramètres d’observation de l’examen macroscopique.

La mesure de la masse des papiers d’œuvre permet de mettre en lien une éventuelle augmentation de la masse et une présence de résidus. Les échantillons sont pesés^[19] avant et après vieillissement, puis après traitement. Leur masse moyenne est comparée à celle des témoins vieillis constitués uniquement du papier d’œuvre.

Réalisation des protocoles de retrait

Chaque traitement a été appliqué de la même manière sur trois échantillons de chaque série.

Le tableau 1 présente les résultats pour chaque couple solvant-mode d’application sur le retrait des systèmes AC / Pj. Les temps d’application des traitements (entre 1,5 et 60 minutes) y sont listés. Ils correspondent, pour certains, au temps nécessaire à un retrait aisé du système et, pour d’autres, au temps maximum testé sans effet observé. Le retrait aisé est le critère sélectif pour la suite de l’étude. Seuls les traitements efficaces (en vert sur le tabl. 1, soit l’acétone en bain, l’acétate d’éthyle en bain et l’acétone au pinceau), ont été retenus. Ceux-ci ont ensuite été appliqués à la série 2.

Quelle que soit la méthode de retrait testée, elle a été réalisée sous hotte aspirante, avec les équipements de protection individuelle^[20], à l’aide de pinces et de spatules métalliques. Les solvants ont été stockés dans des récipients métalliques couverts entre chaque usage pour éviter leur évaporation.

Résultats et discussion

Présentation et interprétation des résultats

Les tests d’évaluation ont été réalisés sur les échantillons des séries 1 et 2 ayant subi un des trois traitements [tabl. 2]. Elle met en évidence que le papier d’œuvre des échantillons de la série 2 n’a subi aucun changement de propriétés optiques et mécaniques. Sa masse moyenne a peu évolué. Les solvants, quel que soit leur mode d’application, semblent donc avoir peu d’impact sur le papier d’œuvre n’ayant pas été laminé.

Des résidus brillants et des traces blanches sont présents sur le papier après traitement par acétone en bain. Celui-ci présente un aspect rigide et une augmentation moyenne de sa masse de 35 %. Ces résidus, dont la nature n’a pas été vérifiée, pourraient expliquer cette importante prise de masse. L’hypothèse est que la forte solubilité de l’AC dans l’acétone réduirait la résistance mécanique du film d’AC dont une partie resterait sur le papier d’œuvre.

Les autres méthodes ne semblent pas impacter les propriétés optiques et mécaniques du papier. Cependant, la masse moyenne des papiers traités au pinceau à l’acétone a augmenté de 22 % (contre 5 % par bain d’acétate d’éthyle). Le même phénomène (présence de résidus) se serait donc produit et l’augmentation moindre (22 % contre 35 %) pourrait s’expliquer par une meilleure cohésion du film due à un contact plus court entre l’échantillon et l’acétone^[21].

Une autre hypothèse, pour expliquer la présence de résidus, serait que le bain d’acétone est saturé en AC^[22].

La figure 2 présente, quant à elle, l’aspect des films d’AC dans l’acétate d’éthyle [fig. 2a] et dans l’acétone [fig. 2b]. Elle indique que l’AC se dissout plus lentement dans l’acétate d’éthyle que dans l’acétone. La cohésion du film serait donc maintenue plus longtemps et permettrait le retrait quasiment en un seul morceau du système AC / Pj, limitant ainsi la présence de résidus sur le papier d’œuvre. Ceci pourrait expliquer la faible augmentation de la masse des papiers avec ce couple solvant-mode d’application (5 %).

L’adaptation du protocole à un corpus de documents nécessite l’emploi d’un traitement en bain plutôt qu’au pinceau. En effet, la forte volatilité de l’acétone imposerait plusieurs passages au pinceau sur des documents de grands formats – avec les risques inhérents à un tel traitement.

Selon ces critères et les résultats obtenus, l’acétate d’éthyle en bain a été choisi comme seul traitement à tester sur les documents des AD.

Application du traitement sur les documents d’archives

Ce protocole a été appliqué en octobre 2019 à l’un des documents prêtés par les AD. Lors de cet essai, le protocole a été adapté. Le solvant ne pénétrant pas dans le document uniformément et ne solubilisant pas assez l’AC, la durée d’immersion a été augmentée.

Ceci est peut-être dû au format plus important des documents, à la différence dans les paramètres des matériaux utilisés (encollage, grammage, fibres…), à l’absence d’encre sur les échantillons et des dégradations qu’elle occasionne (séparation de « caissons ») [fig. 3a] et/ou au vieillissement artificiel des échantillons qui est trop éloigné d’un vieillissement naturel. L’aspect visuel, bien que similaire, ne traduit pas forcément l’état de dégradation physico-chimique réel des matériaux, d’où une différence de comportement de l’AC.

Le retrait des systèmes AC / Pj a été très délicat. Le papier japonais s’est décollé aisément, cependant une couche résiduelle gélatineuse d’AC a été observée sur le document. Le document a été sorti du bain et – sa fragilité ne permettant pas de le brosser en immersion – un retrait mécanique avec une spatule a été réalisé [fig. 3b], L’évaporation rapide du solvant et l’épaisseur importante de la couche gélatineuse, n’ont pas permis de la retirer intégralement.

Dans l’attente d’une amélioration de la méthode de traitement, le document a été doublé avec un papier japonais collé à l’aide d’hydroxypropylcellulose (Klucel G) diluée à 5 % dans l’éthanol afin de limiter les risques de pertes de matière sur le document.

Limites du protocole et pistes d’amélioration

Certains documents, dont l’état de dégradation est trop avancé, ne se prêtent pas à une délamination en bain. De plus, le retrait mécanique du « gel » d’AC et le doublage ont considérablement allongé le temps de traitement du document.

Le protocole développé semble réalisable sur des documents présentant un faible état d’altération. Sans les étapes de consolidation, il est relativement rapide et peut être un traitement adéquat dans un contexte de traitement de masse lié aux archives, si les consignes de sécurité sont respectées.

Pour éliminer les résidus blanchâtres^[23], il serait intéressant d’identifier la nature des résidus afin d’adapter le traitement (par exemple, bains successifs d’acétone s’il s’agit d’AC, ou une immersion suivie d’un bain de rinçage à l’eau^[24], si les résidus ne sont pas de l’AC et sont hydrosolubles).

Si l’une de ces méthodes résout la question des résidus, cela pourrait réduire le temps de traitement (incluant l’immersion, le retrait et l’élimination du « gel » d’AC). De plus, quel que soit le protocole choisi, certains documents nécessitent un traitement post-délamination du fait des multiples ruptures dans le papier d’œuvre.

Conclusion

Durant cette étude, un seul document des archives départementales de La Réunion a été traité. Le procédé a été complété pour être adapté à l’état de dégradation de ce document.

Ce protocole paraît viable sur des documents moins dégradés mais il semble difficilement réalisable en l’état sur des documents aussi fragiles que ceux des AD. Bien que n’ayant que peu d’impact sur le papier, la mise en œuvre de ce traitement est complexe en particulier dans le contexte d’un chantier-école qui nécessite un traitement rapide avec le moins d’étapes possible.

Les limites révélées par ce premier essai ont permis d’envisager de nouvelles approches, comme les recherches autour de bains successifs d’acétone ou de bain de rinçage, ainsi que sur les traitements post-délamination.

Compléments bibliographiques

Maroussia DURANTON & Marion CINQUALBRE (dir.), « Projet ZIP : conservation-restauration du zip », Science-patrimoine.org [site internet de la Fondation des sciences du patrimoine], http://www.sciences-patrimoine.org/projet/projet-zip/ [lien valide en octobre 2021].

Laury GRARD, « “Rose Adler, la plastique du livre.” Étude et conservation-restauration de deux livres et leurs étuis, Soleils bas et Tableau de la mode (années 1920 ; Paris, Bibliothèque littéraire Jacques-Doucet). Comment traiter les déformations d’un papier pelliculé d’acétate de cellulose ? », mémoire de fin d’études soutenu à l’Institut national du patrimoine (Paris, 2018).

Popart. Preservation Of Plastic ARTefacts in museum collections [site internet], http://popart–highlights.mnhn.fr/index.html [lien valide en octobre 2021].

S. N., « Cellulose esters (cellulose nitrate and cellulose acetate) », in « Preservation of plastics », Getty.edu [site internet du Getty Conservation Institue], https://www.getty.edu/conservation/our_projects/science/plastics/cellulose.html [lien valide en octobre 2021].

Remerciements

Nous remercions Damien Vaisse et Norbert Bertille, conservateur et restaurateur aux archives départementales de La Réunion, pour leurs réponses face à nos interrogations, et pour l’intérêt porté à notre sujet de protocole. Nous remercions également Thierry Aubry pour son accompagnement dans ce travail. Nous remercions enfin Véronique Rouchon, Véronique Vergès-Belmin et Éléonore Kissel pour leur accompagnement tout au long de ce projet.

[1] Élève restauratrice, spécialité livre, arts graphiques et arts textiles, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.

[2] Élève restauratrice, spécialité livre, arts graphiques et arts textiles, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.

[3] Élève restauratrice, spécialité livre, arts graphiques et arts textiles, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.

[4] Laboratoire de recherche, département des Restaurateurs de l’Institut national du patrimoine.

[5] Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques (Lisa), UMR 7583, CNRS, université Paris-Est-Créteil, université de Paris, Institut Pierre-Simon-Laplace, Créteil, France.

[6] Selon les explications techniques et les termes employés par le technicien de conservation Norbert Bertille, qui a lui-même participé à cette campagne de lamination.

[7] L’estérification est la réaction de chimie organique au cours de laquelle un acide carboxylique (R-COOH) (R représentant une chaîne carbonée) et un alcool (R-OH) sont transformés en un ester (R-COO-R) et en eau (H2O).

[8] Jean-Pierre COUVERCELLE, « Mécanismes de dégradation de l’acétate de cellulose : cas des trames plastiques utilisées en bandes dessinées », intervention au cours de la journée d’étude « L’acétate de cellulose dans tous ses états » (Paris, C2RMF, 22 mai 2018).

[9] Françoise RICHARD, « Conservation-restauration des documents laminés », mémoire de fin d’étude soutenu à l’université Paris 1 (Paris, 2005).

[10] Projets récents autour de cette problématique : Popart Project http://popart–highlights.mnhn.fr/index.html, Projet ZIP http://www.sciences–patrimoine.org/projet/projet–zip/, et Projet Preservation of plastiques du Getty Conservation Institute

https://www.getty.edu/conservation/our_projects/science/plastics/cellulose.html

[11] Composé de tanin (originellement de noix de galle) et de Fe²⁺, l’encre métallo-gallique (également appelée « ferrique » ou « ferro-gallique ») a été l’encre la plus utilisée en Europe entre le XII^e et le XIX^e siècle. Les dégradations irréversibles du papier dues à cette encre corrosive posent en eux-mêmes d’importants problèmes de conservation.

[12] Nature du film plastique vérifiée par une analyse en spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) réalisée par le laboratoire de recherche de l’Inp.

[13] Françoise RICHARD, 2005.

[14] Élodie LOPRIN & Romain PEREZ, « Séparation support / émulsion », rapport de traitement remis à l’Inp, 2017.

[15] Anne-Claire de POULPIQUET, Aurélie MARTIN & Élodie REMAZEILLES, « Évaluation de l’effet des solvants sur la stabilité dimensionnelle des œuvres », rapport de protocole d’étude expérimentale (PEEX) remis à l’Inp, 2007.

[16] Nature vérifiée par une analyse en spectroscopie IRTF réalisée par le laboratoire de recherche de l’Inp

[17] Fourni par la papeterie du Moulin du Verger.

[18] 123 heures en étuve, selon la norme Afnor ISO 5630/3-1996 (80 °C, 65 % d’humidité relative).

[19] Avec une balance électronique Denver Instruments^® SI-6002 précise à 0,01 g dans une pièce à 20 °C et 50 % d’humidité relative.

[20] Gants en polyalcool vinylique, lunettes, masque à solvant avec cartouches 3M^TM 6059 (protection ABEK1) et blouse.

[21] Les mesures de masse sont précises à 0,01 g.

[22] L’acétone devient gélatineux lorsque l’AC y est concentré à 24 g.L^-1.

[23] Également constatés par Françoise RICHARD, 2005.

[24] Entre 15 et 30 minutes pour permettre la solubilisation des acides et des ions fer tout en évitant le palissement des encres métallo-galliques. Voir Véronique ROUCHON, Blandine DUROCHER, Eleonora PELLIZZI & Julie STORDIAU-PALLOT, « The water sensitivity of iron gall ink and its risk assessment », Studies in conservation, vol. 54, n° 4, 2009, p. 236-254 [disponible en ligne], file:///C:/Users/L0385~1.BRU/AppData/Local/Temp/Rouchon_2009_StudiesC.pdf [lien valide en octobre 2021].

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