Durabilité du papier permanent en conditions d’archivage

Le papier est un matériau utilisé comme moyen de véhiculer et stocker de l’information. Dans certains cas, comme pour la conservation des documents d’archives à l’Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs), la prédiction de sa longévité est primordiale. Pour cette raison, le papier permanent, incluant une réserve alcaline supposée ralentir sa dégradation, a été développé et est utilisé depuis quelques dizaines d’années. Cependant, en raison de sa composition chimique spécifique et du manque de recul sur son utilisation, une étude approfondie de son vieillissement est nécessaire. L’objectif de ce travail de thèse est donc de déterminer un critère de fin de vie et d’évaluer la durée de vie du papier permanent, dans le cas de son archivage en présence d’encre.

Pour répondre à cette problématique, des vieillissements artificiels ont été réalisés sur le papier afin d’accélérer la dégradation sous diverses conditions d’exposition favorisant l’hydrolyse ou l’oxydation de la cellulose. La comparaison du vieillissement de trois papiers d’acidité, de réserve alcaline et de nature de fibres différentes a permis d’identifier les mécanismes de dégradation du papier permanent, pour lequel la contribution de l’oxydation est plus important que pour un papier acide. Plus particulièrement, l’introduction de réserve alcaline dans sa composition ralentit la dégradation de la cellulose en agissant comme un retardant de la catalyse acide de l’hydrolyse. L’identification et le découplage de ces différents mécanismes a servi à mettre en place un modèle cinétique global de la dégradation, qui a pour but d’extrapoler la dégradation chimique de la cellulose à température ambiante, quelles que soient les conditions d’exposition.

D’autre part, une caractérisation de la fragilisation du papier a pu être directement corrélée à une perte de résistance des fibres de cellulose en raison de la diminution de son degré de polymérisation, et a révélé l’existence d’un état critique du papier au-delà duquel l’endommagement s’intensifie. Ce critère, exprimé en degré de polymérisation, s’avère être un indicateur pertinent de sa fin de vie, car il correspond à une modification des relations structure-propriétés. La durée de vie sera ainsi définie comme l’atteinte de ce critère, jusqu’auquel le papier reste manipulable.

Enfin, une étude préliminaire sur une encre toner actuellement utilisée à l’Andra a montré que sa dégradation était plus lente que celle du papier, et ainsi ne limite pas sa durée de vie lors d’une exposition conjointe.

Ainsi, cette étude à différentes échelles, en se concentrant sur la cellulose d’un point de vue chimique, l’enchevêtrement fibreux d’un point de vue mécanique et le papier en tant que support d’écriture, contribue à déterminer la durée de vie de ce matériau, problématique déterminante pour la préservation à long terme des archives.

Polymère, Matériau fibreux, Multi-échelle, Hydrolyse, Oxydation, Durée de vie

Thèse dirigé par Monsieur Bruno FAYOLLE et Madame Anne-Laurence DUPONT

Direction : Bruno Fayolle et Anne-Laurence Dupont

Financement Cifre (Andra)