Modifications des propriétés chimiques et physiques des documents papier dues au vieillissement naturel

Čabalová, I., Kačík, F., Gojný, J., Češek, B., Milichovský, M., Mikala, O., Tribulová, T., et ĎUrkovič, J. (2017). « Changements dans les propriétés chimiques et physiques des documents papier dus au vieillissement naturel », BioRes. 12(2), 2618-2634.

Résumé

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Article complet

Modifications des Propriétés Chimiques et Physiques des Documents Papier dues au Vieillissement naturel

Iveta Čabalová, a, * František Kačík, a Ján Gojný, b Břetislav Češek, b Miloslav Milichovský, b Ondřej Mikala, b Tereza Tribulová, a et Jaroslav ĎUrkovič c

L’objectif de cette étude était d’évaluer les changements de propriétés chimiques et physiques de documents papier sélectionnés, datant du 18ème siècle à nos jours. Les documents papier des 18e, 19e et 21e siècles avaient un pH allant de valeurs légèrement acides à alcalines, tandis que les documents papier du 20e siècle étaient plus acides. Les teneurs en mannose, glucose, holocellulose et lignine étaient significativement corrélées avec le pH du papier. Des teneurs élevées en acides carboxyliques (acétique et formique) et en monosaccharide (glucose) les plus durables ont été trouvées dans les documents papier les plus anciens examinés datant des XVIIIe et XIXe siècles. Le pourcentage de luminosité le plus faible a été trouvé dans les documents papier provenant de 1920 et 1923. La longueur de rupture la plus faible était associée aux papiers provenant de 1920.

Mots clés: Documents papier; Vieillissement naturel; pH; Acide formique; Acide acétique; Longueur des fibres; Holocellulose

Coordonnées: a: Département de Chimie et de Technologies Chimiques, Université Technique de Zvolen, T.G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, République slovaque; b: Institut de Chimie et de Technologie des Matériaux Macromoléculaires, Université de Pardubice, Studentská 9, 532 10 Pardubice , République tchèque; c: Département de Phytologie, Université technique de Zvolen, T.G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, République slovaque; * Auteur correspondant: [email protected]

INTRODUCTION

La détérioration du papier est causée par plusieurs facteurs tels que l’hydrolyse acide, les agents oxydants, la lumière, la pollution de l’air, ou la présence de micro-organismes (Zou et al. 1996a, b; Zotti et coll. 2008; Zervos 2010; Area et Cheradame 2011; Kraková et al. 2012). Lors du vieillissement naturel, la perte de résistance du papier est le résultat de la dégradation de la cellulose, son principal composant structurel. La dégradation de la cellulose dans le papier atteint divers modes en fonction de divers processus chimiques (hydrolyse acide et enzymatique, dégradation alcaline et oxydante), de l’impact thermique (influence de différentes températures) et du rayonnement (ultraviolets et haute énergie), considérant que l’hydrolyse acide est la plus dominante (Whitmore et Bogaard, 1994).

La teneur en lignine présente un intérêt majeur pour la conservation des matériaux à base de papier. C’est un polymère organique naturel complexe et partiellement instable, et sa photostabilité limitée est importante pour les objets exposés. L’influence de la lignine sur la stabilité de la cellulose dans le papier n’est pas bien comprise, mais elle peut avoir un effet antioxydant limité. Cependant, son oxydation peut également contribuer à une accumulation d’acides, qui déstabilisent le matériau (Zou et al. 1993; Schmidt et coll. 1995; Begin et coll. 1998; Trafela et coll. 2007). Une source majeure de développement d’acidité dans les documents papier pendant le vieillissement est connue pour être l’hydrolyse des groupes ester d’acétate dans l’hémicellulose (Polovka et al. 2006; Zervos 2007; Jablonský et coll. 2012a).

Papier avant ca. 1850 a été produit avec le procédé de calibrage traditionnel utilisant de la gélatine (Dupont 2003), ce qui a abouti à un matériau à peu près neutre ou légèrement acide. Généralement, la gélatine contenue dans les livres anciens reste en bon état si elle a été conservée dans un environnement favorable en l’absence d’encres corrosives ou de biodétériogènes. La gélatine est bénéfique pour le papier et augmente sa longévité (Strlič et al. 2004; Lichtblau et coll. 2008). Pour le papier produit entre 1850 et 1990, les valeurs de pH des extraits aqueux sont fréquemment inférieures à 6 en raison de l’application du système de taille alun-colophane. Cela diminue l’espérance de vie du papier. De 1990 à aujourd’hui, la production de papier est passée au calibrage alcalin, et le papier contemporain est à nouveau plus stable (Trafela et al. 2007). La raison était de réduire les coûts. La charge moderne de carbonate de calcium « PCC », qui est nécessaire pour le pH alcalin pendant le formage du papier, a rendu moins coûteux la fabrication de papier brillant (Hubbe 2005). La résistance du papier est déterminée par la résistance des fibres individuelles et la force de la liaison de ces fibres en un réseau (Page et Seth 1979; Ververis et al. 2004).

Selon Paavilainen (1993a, b), il y a une diminution de la résistance à la traction correspondant à une augmentation de la grosseur des fibres, ce qui suggère que les facteurs les plus importants pour une résistance à la traction élevée du papier sont une bonne capacité de collage et une résistance intrinsèque élevée des fibres. La résistance à la traction est déterminée par la zone collée, les fibrillations externes et internes, la quantité de fines, et surtout par la flexibilité des fibres humides. Gandini et Pasquini (2012) ont noté que les propriétés mécaniques du papier sont directement liées à la capacité de ses fibres à établir des liaisons inter et intra-fibres. La maximisation de la surface collée et de la longueur des fibres peut augmenter le processus d’activation, tandis que des déformations telles que le pli et la courbure peuvent diminuer l’activation.

Les fibres déformées conduisent également à une répartition de charge non uniforme, diminuant ainsi la capacité des réseaux à supporter la charge car elles provoquent des points de contrainte locaux (Vainio 2007). Mohlin et coll. (1996) ont étudié l’impact de la déformation des fibres sur la résistance des feuilles. Les auteurs ont signalé une diminution de la résistance à la traction et de la rigidité à la traction avec une augmentation du nombre de déformations des fibres et une diminution du facteur de forme.

L’analyse des caractéristiques des fibres telles que la longueur des fibres, le diamètre des fibres, la largeur de la lumière, l’épaisseur de la paroi cellulaire et leurs caractéristiques morphologiques dérivées est devenue importante pour estimer la qualité de la pulpe des fibres (Dinwoodie, 1965; Amidon, 1981). La longueur et la résistance des fibres sont particulièrement importantes pour la résistance à la déchirure (Tamolang et al. 1968; Wangaard et Williams 1970; Seth et Page 1988). De plus, Seth (1990) a montré que la résistance à la traction est affectée par la longueur des fibres.

Les objectifs de cette étude étaient d’évaluer les variations des valeurs de pH, des teneurs en acides carboxyliques, en holocellulose et en lignine, des dimensions des fibres, de la longueur de rupture et de la luminosité des documents papier à différents âges. L’étude sert également à clarifier les relations significatives entre les traits examinés.

EXPÉRIMENTAL

Matériaux

Des échantillons de papier ont été prélevés sur un livre imprimé dans chacune des années 1719, 1762, 1784, 1807, 1839, 1853, 1859, 1920, 1923, 1956, et 2007. Tous les livres étudiés étaient stockés en un seul endroit, dans une ancienne église du centre de la Slovaquie, ce qui signifie qu’ils subissaient un processus de vieillissement naturel. L’année de publication était considérée comme l’année de production du document papier.

Méthodes

Détermination des valeurs de pH

La détermination des valeurs de pH des surfaces de papier (pHS) a été effectuée selon la Norme technique slovaque (STN) 500374 (1996) (avec une goutte d’eau distillée puis en plaçant l’électrode de pH sur la surface du papier, avec échantillonnage à cinq endroits), tandis que la détermination des valeurs de pH des extraits de papier aqueux à froid (pHE) a été effectuée selon la norme STN ISO 6588 (50 0381) (1993) (extraction à froid, 2 g d’échantillon de papier pour 100 mL d’eau, 1 h). La précision des déterminations du pH a été estimée à moins de ± 0,2 unité. Des mesures ont été effectuées sur cinq répliques par échantillon.

Des teneurs en acides carboxyliques

Environ 2 g de papier ont été pesés avec précision et ajoutés à 15 mL d’eau pure. La suspension a été mélangée pendant 2 h puis filtrée sur un filtre de 0,45 µm (Jablonsky et al. 2012b). Les teneurs en acide carboxylique (formique, acétique) ont été analysées par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) et une méthode légèrement modifiée par Sluiter et al. (2008a), comme suit: chromatographe, HPLC 1200 (Agilent, Santa Clara, CA, USA); colonne, forme polymère IEX H (Watrex, Praha, République tchèque); phase mobile, 9 mm H2SO4; débit, 0,5 mL min–1; détecteur, RI (indice de réfraction); volume injecté, 100 µl; et température, 35 ° C. Les résultats sont présentés sous forme d’acides formique et acétique pour les acides libres et leurs sels solubles dans l’eau. Des mesures ont été effectuées sur quatre répliques par échantillon.

Les teneurs en saccharides et en lignine

Des échantillons de papier ont été hydrolysés à l’aide d’acide sulfurique à 72% (p / p), et la lignine et les saccharides neutres ont été déterminés selon la méthode NREL (Sluiter et al. 2010). Des analyses quantitatives des saccharides ont été effectuées par CLHP dans les conditions suivantes : chromatographe, CLHP 1200 (Agilent, Santa Clara, CA, USA) ; colonne, Aminex HPX–87P (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) ; phase mobile, eau désionisée ; débit, 0,6 mL min–1 ; détecteur, RI ; volume injecté, 50 µL ; température, 80 °C. Des mesures ont été effectuées sur quatre répliques par échantillon.

Teneur en cendres

Des échantillons de papier séchés au four allant de 0,5 à 2,0 g ont été placés dans le four à moufle à 575 ± 25 °C pendant au moins 4 h et séchés à un poids constant. La teneur en cendres a été déterminée selon Sluiter et al. (2008b) en une seule réplique par échantillon.

Détermination de la longueur des fibres

Des échantillons de papier (environ 0,1 g) ont été placés dans des flacons en polyéthylène et laissés gonfler avec une petite quantité d’eau. Par la suite, ils ont été réduits en pâte dans un shaker. Après déchiquetage complet, la suspension a été diluée plusieurs fois de sorte que dans environ 100 mL de suspension, il y avait au moins mille fibres. La proportion des classes de longueur de fibres (< 0,5 mm, 0,5 à 1 mm, 1 à 2 mm, 2 à 3 mm, 3 à 7 mm) a été déterminée à l’aide d’un analyseur de fibres FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finlande). Des mesures ont été effectuées sur une seule réplique par échantillon, et le nombre de fibres au sein de chaque population de réplique variait de 16 138 à 20 112 cellules.

Microscopie optique des fibres

La composition des fibres a été analysée à l’aide d’un microscope optique Nikon ECLIPSE 80i équipé d’un appareil photo numérique Nikon DS-Fi1 (Nikon Instruments Europe, Amsterdam, Pays-Bas) sur une petite quantité de fibres colorées représentant l’échantillon testé, selon la norme ISO 9184 (1990). Les fibres ont été colorées en ajoutant 2 à 3 gouttes de divers colorants (Herzberg, Graff et Loffton-Merritt).

Longueur de rupture

La longueur de rupture des échantillons de papier a été mesurée conformément à la norme STN 500340 (1998). Pour le calcul de la longueur de rupture, il était nécessaire de mesurer le poids de base des échantillons de papier selon la norme STN EN ISO 536 (50 0310) (1999). Des mesures ont été effectuées sur une vingtaine de répliques par échantillon (150 × 15 mm).

Luminosité

La luminosité des échantillons de papier a été évaluée selon la norme STN ISO 3688 (50 0240) (1994) à l’aide d’un Leucomètre à fibres PL 11 6565 ZP (Carl Zeiss, Iéna, Allemagne). Des mesures ont été effectuées sur 20 répliques par échantillon.

Analyse statistique

Les données ont été analysées à l’aide d’une analyse unidirectionnelle de la variance, et les tests à plages multiples de Duncan ont été utilisés pour comparer les moyennes. Les coefficients de corrélation de Pearson ont été calculés pour les liens trait-trait examinés. Les relations ont été considérées comme significatives si P < 0,05. Les associations multivariées entre 15 caractères papier ont été analysées à l’aide d’une analyse en composantes principales (ACP) afin de décrire les modèles de covariation entre les caractères examinés.

RÉSULTATS ET DISCUSSION

Changements des valeurs de pH

La valeur de pH du papier est un facteur important pour déterminer sa stabilité au vieillissement. Les mesures présentées dans le tableau 1 montrent que les documents papier des 18ème et 19ème siècles avaient des valeurs allant du pH légèrement acide au pH neutre. Les documents papier du 20ème siècle étaient caractérisés par des valeurs de pH acides, tandis que les documents papier du 21ème siècle possédaient des valeurs de pH légèrement alcalines. L’acidité favorise l’hydrolyse acide, ce qui accélère la dégradation de la cellulose dans le papier (Wilson et Parks, 1983). Les matériaux lignocellulosiques à faible pH et à forte teneur en lignine présentent généralement une dégradation plus rapide que les matériaux alcalins ou neutres. Parallèlement à l’utilisation de matières premières à forte teneur en lignine, le processus de production de pâte au sulfite acide et / ou le processus de calibrage acide contribuent également à la dégradation du papier. Une faible valeur de pH est le facteur le plus important dans la dégradation de la plupart des documents papier menacés (Vizárová et al. 2012). Les papiers alcalins ou neutres sont plus stables en raison de la suppression de l’hydrolyse acide en ce qui concerne le degré de dégradation et le taux de vieillissement (Zappala 1991; Area et Cheradame 2011). Maršala et coll. (2009) ont publié des valeurs de pH d’articles du 20e siècle et des premières années du 21e siècle. Les documents les plus acides (pH 3,9) proviennent des années 1920 à 1960. Les auteurs ont également découvert que le nombre de documents avec des valeurs de pH neutres (pH 7) augmentait progressivement des

des années 1990 à nos jours.

Tableau 1. Principales Caractéristiques des Documents Papier examinés

Les données représentent les moyennes SD. Les valeurs moyennes suivies des mêmes lettres, a-i, dans la même ligne entre les documents papier examinés, ne sont pas significativement différentes à p < 0,05.

pHS, pH de la surface du papier; pHE, pH de l’extrait aqueux de papier; FA, acide formique; AA, acide acétique; XYL, d-xylose; GAL, d-galactose; ARA, l-arabinose; MAN,

d-mannose; GLC, d-glucose; HOL, holocellulose; LIG, lignine; BW, poids de base; BL, longueur de rupture; B, luminosité; CENDRES, teneur en cendres

Tableau 1 – suite. Principales Caractéristiques des Documents Papier examinés

Les données représentent les moyennes SD. Les valeurs moyennes suivies des mêmes lettres, a-i, dans la même ligne entre les documents papier examinés, ne sont pas significativement différentes à p < 0,05.

pHS, pH de la surface du papier; pHE, pH de l’extrait aqueux de papier; FA, acide formique; AA, acide acétique; XYL, d-xylose; GAL, d-galactose; ARA, l-arabinose; MAN,

d-mannose; GLC, d-glucose; HOL, holocellulose; LIG, lignine; BW, poids de base; BL, longueur de rupture; B, brillance; CENDRE, cendre contenu

Strlič et al. (2007) ont étudié des documents papier datant de 1870, composés à 70% de coton et à 30% de blé et de paille âgés d’un an. Les auteurs ont constaté que le pHE de ces échantillons de papier était acide (pH 4,7). C’était également le cas pour les échantillons de papier de 1874, composés à 50% de pâte de bois et à 50% de pâte de sulfite. Un pH alcalin (pH 8,8) a été enregistré dans des échantillons de papier provenant de 2002, composés à 70% de pâte kraft blanchie et à 30% de pâte sulfite blanchie.

Changements dans la quantité d’acides acétique et formique

Les plus grandes quantités d’acides carboxyliques ont été trouvées dans le document papier le plus ancien examiné de 1762 (tableau 1), dans lequel la teneur en acide acétique atteignait 3.8 mg g-1 et l’acide formique ont atteint 5,8 mg g-1.

Des valeurs élevées d’acides carboxyliques ont également été trouvées dans des documents papier de 1807. Jablonsky et coll. (2012b) ont mesuré 4,8 mg g–1 d’acide acétique dans des documents papier soumis à une période de vieillissement accéléré de 60 jours. L’acide formique pénètre plus profondément à l’intérieur des piles de papiers que l’acide acétique, ce qui révèle son potentiel de dégradation dans les archives et les bibliothèques (Tétreault et al. 2013). L’élimination des composés organiques volatils a un effet positif significatif sur la stabilité du papier et peut, dans certains cas, doubler leur durée de vie (Strlič et al. 2011). De plus, dans le présent travail, il a été constaté que les teneurs en acide acétique et en acide formique étaient corrélées entre elles (voir Tableau supplémentaire S1).

Changements dans les teneurs en saccharides, en lignine et en cendres

Une proportion significative du papier est composée de saccharides. Sur la base des résultats quantitatifs de saccharides neutres dans des documents papier des 18e et 19e siècles, ces échantillons contenaient la plus forte proportion de glucose, de très petites quantités d’autres composants de l’hémicellulose (c.-à-d. galactose, mannose et arabinose) et aucun xylose (tableau 1).

La dégradation de l’hémicellulose commence par la désacétylation, formant de l’acide acétique qui catalyse à la fois l’hydrolyse des liaisons glycosidiques dans les polysaccharides et les réactions ultérieures des monosaccharides apparaissant (Nuopponen et al. 2004; Esteves et Pereira 2009). Jusqu’en 1859, la quantité de glucose variait d’environ 87 à 91%. En 1920, la quantité de glucose est tombée à 35,4% parce que la pâte de bois était à l’époque un composant important du papier d’impression.

Les documents papier de 1920 et 1923 étaient fabriqués à partir de pâte de bois résineux, comme en témoigne la teneur élevée en lignine et en glucomannane dans leurs échantillons de papier. Ces documents présentaient également de faibles valeurs de longueur et de luminosité de rupture.

La présence de chromophores de lignine dans les échantillons de papier examinés a entraîné un jaunissement important du papier. Les documents papier de 1920 contenaient une teneur élevée en cendres (21,9%), ce qui peut expliquer leur faible résistance, par exemple par rapport au document papier de la même période (1923), qui contenait une teneur en cendres plus faible. La longueur de rupture du document de 1923 était presque deux fois plus élevée. Une teneur élevée en charge a un effet indirect sur la résistance de surface et la rigidité du papier (Ciullo 1996).

Changements dans les distributions de longueur de fibre

Les résultats des distributions de longueur de fibre (Fig. 1) ont montré que la plus grande proportion de fibres dans les documents papier examinés les plus anciens (jusqu’en 1859) se situait dans la classe de longueur de 0,5 à 1,0 mm (allant de 38,5 à 46,0%).

Fig. 1. Proportion de classes de longueurs de fibres dans les documents papier examinés

Fig. 2. Images en microscopie optique des fibres présentes dans les documents papier examinés. Certaines images sont adaptées de Gojný et al. (2014)

Ces échantillons de papier contenaient également une proportion relativement élevée de fibres de plus de 1 mm. L’analyse microscopique des fibres (Fig. 2) a révélé que les documents papier des 18ème et 19ème siècles étaient principalement fabriqués à partir de pulpe de chiffon (coton, lin, chanvre). Selon Kilpinen (1994), des fibres de coton plus courtes (3 à 5 mm) étaient utilisées dans le passé pour fabriquer du papier. Les analyses microscopiques fournies par Collings et Milner (1984) concernant des échantillons de papier fabriqués en Europe entre 1400 et 1800 ont principalement montré des mélanges de fibres de chanvre et de lin avec des concentrations plus élevées de chanvre (par exemple, 75%) dans des échantillons de papier antérieurs. Alors que le coton et les tissus contenant du coton étaient disponibles en Europe à cette période, ils n’ont pas été couramment utilisés pour produire un matériau substantiel de chiffon de coton pour la fabrication du papier jusqu’au 19ème siècle. Des quantités importantes de fibres de coton sont donc rares dans les documents papier avant 1800.

Les documents papier du XXe siècle contenaient des fibres de la classe des longueurs de 0,5 à 1,0 mm, de 28 % (1950) à 40 % (1956), avec une forte proportion de fibres de plus de 2 mm (de 16 % à 30 %). L’analyse microscopique de documents papier de 1920 et 1923 a confirmé que ces échantillons de papier étaient principalement fabriqués à partir de pâte de bois tendre.

Les documents papier de 1950 et 1956 consistaient principalement en pâte de résineux blanchie, tandis que les échantillons de papier de 2007 étaient produits à partir de pâte de feuillus blanchie (Fig. 2). Ces derniers documents papier contenaient la plus grande proportion de fibres dans une classe de longueur de 0,5 à 1,0 mm (53,8 %). La distribution de la longueur des fibres de la pâte qui est observée après la pâte et/ou la fabrication du papier est fonction à la fois de la distribution de la longueur des fibres d’origine et des effets du traitement. Étant donné que les distributions de longueur des fibres affectent la résistance à la traction, la déchirure, l’opacité, la porosité et de nombreuses autres propriétés du papier, les fabricants de papier ont mis au point de nombreuses techniques pour mesurer les moyennes de longueur des fibres (Clark, 1985). D’autres études ont également fait état de la relation significative entre la longueur des fibres et la résistance du papier (par exemple, la longueur de rupture et l’indice de déchirure) (Seth et Page 1988; Niskanen 1998; Molteberg et Høibø 2006).

Traits corrélés

L’analyse statistique des liens de traits examinés a révélé que certains traits affectaient d’autres caractéristiques, positivement ou négativement. Les coefficients de corrélation entre les traits examinés sont présentés dans le tableau supplémentaire S1.

Dans les documents papier examinés, il y avait des relations significatives entre le pH et les teneurs en mannose, en glucose, le rendement total en saccharides (c’est-à-dire en holocellulose) et en lignine. La figure 3a montre la corrélation de la pHE sur la quantité d’holocellulose, qui a culminé à une pHE de 7,18. Les données ont été équipées d’un polynôme du second ordre, et les mesures du pHE expliquent 61% de la variation de la teneur en holocellulose (R2 = 0,610, P = 0,014).

La luminosité du papier était également liée au pHE (Fig. 3b), les mesures du pHE expliquant 36% de la variation de la luminosité des documents papier (R2 = 0,356, P = 0,040). Des études antérieures ont montré que l’acidité accélère la dégradation de la cellulose, de l’holocellulose et du papier par hydrolyse catalysée par l’acide (Wilson et Parks, 1983). Les papiers faibles, décolorés et cassants étaient corrélés à un pH faible, tandis que les papiers neutres et alcalins étaient généralement dans un bien meilleur état de conservation (Sobucki et Drewniewska-Idziak 2003).

De plus, il y avait une relation positive entre la longueur de rupture et la proportion de la classe de longueur de fibre de 0,5 à 1,0 mm (Fig. 3c). Les mesures de la proportion de la classe de longueur de fibre de 0,5 à 1,0 mm expliquent 53% de la variation de la longueur de rupture des documents papier (R2 = 0,529, P = 0,007).

Fig. 3. Relations entre le pH de l’extrait aqueux de papier et la teneur en holocellulose (a) et la luminosité du papier (b); la relation entre la proportion de la classe de longueur de fibre de 0,5 à 1,0 mm et la longueur de rupture des documents papier (c)

Une plus grande longueur de fibre et une résistance plus élevée des fibres favorisent une résistance plus élevée du papier (Fišerová et al. 2009). Dans cette étude, la classe de longueur des fibres de 0,5 à 1,0 mm était clairement la proportion prédominante pour la majorité des documents papier examinés et était donc principalement responsable de la résistance des échantillons de papier. De plus, la quantité de mannose a influencé négativement la luminosité du papier car la lignine, le principal composant lignocellulosique responsable de la réduction de la luminosité (Chen et al. 2012), bien corrélée avec la teneur en mannose (voir Tableau supplémentaire S1).

Fig. 4. Positions de 15 traits de papier sur les premier et deuxième axes de l’analyse en composantes principales (ACP). Les axes inférieur et gauche se réfèrent aux traits du papier, tandis que les axes supérieur et droit se réfèrent à l’année d’impression des documents papier examinés.

Associations entre les traits du papier

Une analyse en composantes principales (PCA) a été réalisée pour évaluer la manière dont les traits examinés étaient associés (Fig. 4). Le premier axe explique 46% de la variation et montre de fortes charges positives pour les teneurs en holocellulose et en glucose, ainsi que pour les pH et les pHE. Le côté négatif de l’axe indique de fortes charges pour les teneurs en lignine, en mannose et en cendres.

Le deuxième axe explique 20% de la variation et montre de fortes charges positives pour la longueur de rupture, la luminosité et la teneur en xylose. Le côté négatif de l’axe indiquait de fortes charges pour les teneurs en acides formique et acétique.

De plus, quatre groupes de grappes homogènes compactes ont pu être distingués dans une analyse multivariée des caractères du papier qui étaient clairement séparés les uns des autres. Les documents papier imprimés en 1762, 1784, 1807 et 1839 forment le premier groupe, suivi de groupes de documents papier imprimés en 1853 et 1859, puis en 1920 et 1923, et enfin en 1950 et 1956. L’échantillon de papier imprimé en 1719 formait un seul échantillon séparé; le même cas a également été observé pour le document papier provenant de 2007. Ce dernier document papier était le spécimen le plus séparé de tous les autres groupes, et des traits tels que la longueur de rupture et la luminosité étaient étroitement associés uniquement à ce document.

CONCLUSIONS

1. Les documents papier des XVIIIe et XIXe siècles ont été caractérisés par des pH légèrement acides à neutres, ceux du XXe siècle par des valeurs acides et ceux de 2007 par des valeurs légèrement alcalines. Les teneurs en mannose, en glucose, en holocellulose et en lignine ont été significativement affectées par la valeur du pH du papier.
2. Les documents papier des 18e et 19e siècles ont été fabriqués à partir de fibres non ligneuses (chiffon), ceux des années 1920 à partir de pâte de résineux, ceux du milieu du 20e siècle à partir de pâte blanchie de résineux, et enfin ceux de 2007 à partir de pâte de feuillus blanchie.
3. La longueur de rupture a été influencée à la fois par la classe de longueur des fibres de 0,5 à 1,0 mm et par le degré de délignification représenté par la luminosité.
4. La valeur de résistance la plus faible a été associée à 1920 documents papier fabriqués à partir de fibres de bois et contenant de très grandes quantités de lignine et de cendres (charges). Les documents papier de 1920 et 1923 présentaient également le pourcentage de luminosité le plus faible. Par conséquent, les documents papier provenant de cette période méritent une attention et une protection très particulières dans les archives publiques et les bibliothèques.
5. Le document papier imprimé en 2007 était le spécimen le plus séparé de tous les autres groupes de groupes de documents papier en ce qui concerne une analyse multivariée des caractères du papier.
6. Pour rendre le papier plus résistant au vieillissement, il est crucial de conserver des valeurs de pH alcalines, d’abaisser l’humidité de l’air et la température de l’environnement où les livres sont conservés.

REMERCIEMENTS

Les auteurs remercient Mme E. Ritch-Krč pour la révision de la langue. Cette publication est le résultat du Projet « Augmenter la Capacité des Ressources Humaines Pour le Transfert des Résultats de la Recherche et du Développement de la Production et de la Transformation de la Biomasse dans la Pratique » (ITMS: 262110230087), soutenu par le Programme Opérationnel « Éducation » financé par le Fonds Social Européen (50%) et par l’Agence de Subvention Scientifique slovaque VEGA dans le cadre du contrat n ° 1/0521/15 (50%).

RÉFÉRENCES CITÉES

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Article soumis : le 25 février 2016; Examen par les pairs terminé : le 9 octobre 2016; Version révisée reçue : le 24 janvier 2017; Acceptation provisoire : le 7 février 2017; Publié : le 21 février 2017.

DOI: 10.15376 / biores.12.2.2618-2634

Tableau S1.

Coefficients de corrélation de Pearson pour les Traits de papier examinés

Remarque : Les coefficients de corrélation présentés en gras sont significatifs à P < 0,05.

pHS, pH de la surface du papier; pHE, pH de l’extrait aqueux de papier; FA, acide formique; AA, acide acétique; XYL, d-xylose; GAL, d-galactose; ARA, l-arabinose; MAN, d-mannose; GLC, d-glucose; HOL, holocellulose; LIG, lignine; BW, poids de base; BL, longueur de rupture; B, brillance; CENDRES, teneur en cendres; FL1, classe de longueur des fibres < 0,5 mm; FL2, classe de longueur de fibre 0,5–1 mm; FL3, classe de longueur de fibre 1-2 mm; FL4, classe de longueur de fibre 2-3 mm; FL5, classe de longueur de fibre 3-7 mm.