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WO1997039190A1 - Procede et installation de traitement de documents de papier par fluide a pression supercritique - Google Patents

Procede et installation de traitement de documents de papier par fluide a pression supercritique Download PDF

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Publication number
WO1997039190A1
WO1997039190A1 PCT/FR1997/000703 FR9700703W WO9739190A1 WO 1997039190 A1 WO1997039190 A1 WO 1997039190A1 FR 9700703 W FR9700703 W FR 9700703W WO 9739190 A1 WO9739190 A1 WO 9739190A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
documents
fluid
supercritical pressure
treatment
alcohol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR1997/000703
Other languages
English (en)
Inventor
Michel Perrut
Eric Francais
Jérôme THEOBALD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Separex SA
Original Assignee
Separex SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Separex SA filed Critical Separex SA
Priority to EP97920785A priority Critical patent/EP0894164A1/fr
Publication of WO1997039190A1 publication Critical patent/WO1997039190A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/18—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00 of old paper as in books, documents, e.g. restoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock

Definitions

  • the present invention relates to a process for treating paper, books and documents which it is desired to improve the condition and to promote preservation, as well as an installation and a solvent making it possible to implement this process.
  • a fluid in the supercritical state is in a state characterized by a? pressure and a temperature respectively higher than the critical pressure and the critical temperature.
  • a fluid in the supercritical state is in a state characterized, on a pressure / temperature diagram, by a point located beyond
  • said liquid in a subcritical state is characterized by a pressure above the critical pressures and by a temperature below the critical temperatures of the components of the mixture. It will be considered, in the remainder of this text, that a fluid at supercritical pressure is 0 either a fluid in the supercritical state or a so-called subcritical liquid as defined above.
  • French patent FR-A-2,674,872 describes a deacidification / reinforcement process for paper products based on the use of carbon dioxide at supercritical pressure without, however, the proposed procedure being optimized, effectively leading to to a very high consumption of treatment agents.
  • One of the main advantages of this process lies in the ease of carrying out the separation between the solvent, 0 constituted by the fluid at supercritical pressure, with the extracts and solutes.
  • this separation can be carried out so as to impregnate a porous matrix which will have been previously contacted with a solution of the product to be impregnated in a fluid at supercritical pressure, as has been described in many previous documents.
  • the homogeneous impregnation of said matrix is facilitated by the very high value of the diffusivity of these fluids, generally ten to one hundred times higher than those of liquids, and by the very low viscosity of these fluids, close to those of gas and therefore about a hundred times weaker than that of liquids.
  • This method does not, however, offer any solution to the problem of reinforcement required for documents which are already seriously damaged.
  • the object of the present invention is to improve the efficiency of the processes for processing paper documents using fluids at supercritical pressure, such as in particular carbon dioxide.
  • the subject of the present invention is thus a method for processing paper documents, and in particular books, comprising at least one step consisting in subjecting the documents to be treated to the action of a fluid at supercritical pressure, this fluid possibly being the vehicle of at least one treatment agent, characterized in that the fluid at supercritical pressure consists of the mixture of a gas with 1% to 20% by mass of an alcohol.
  • the gas consists of carbon dioxide
  • the alcohol consists of ethanol
  • the present invention is also particularly advantageous in that it achieves a modification of the internal porosity of the paper which facilitates better diffusion of the treatment agents inside the latter, and in particular deacidification and reinforcing agents which are eventually used later.
  • the present invention makes it possible to complete the deacidification of paper documents started during the extraction step with a specific deacidification step.
  • the efficiency of this deacidification operation is improved by making the phase during which the fluid at supercritical pressure is brought into contact with the documents to be treated at a given pressure, a decompression phase which causes the precipitation of the deacidification agent in the porous material constituted by the paper documents, and a rapid recompression phase.
  • These phases can be repeated several times to carry out several identical cycles.
  • the following phases will therefore preferably be carried out: - Contacting the deacidification agent solution in the fluid at supercritical pressure with the documents to be treated, either in static mode, or more favorably by continuous percolation of this solution, - Decompression resulting the precipitation of the deacidification agent in the documents,
  • the present invention also makes it possible to reinforce the documents processed.
  • One of the difficulties of this operation resides in the fact that it calls for the introduction into the cellulose fibers of the documents treated with a reinforcing agent which does not however have to stick together the various sheets of the documents.
  • a fluid at supercritical pressure is used as the carrier fluid for transporting within the paper a reinforcing agent.
  • the fluid at supercritical pressure can be formed from a gas alone or, preferably, from the mixture of a gas and an alcohol and in particular ethanol.
  • the reinforcing agent can belong to several families of polymers which are soluble in dioxide. carbon at supercritical pressure. We note in particular:
  • the implementation of the strengthening step is comparable to that of deacidification. It will also be possible, in certain cases, to carry out these two operations concomitantly by dissolving in the fluid at supercritical pressure the two deacidification and reinforcement agents respectively, then by impregnating the documents in the manner described above. However, it is sometimes preferable to carry out these two stages successively, in order to optimize their implementation separately, in particular the pressure for dissolving and impregnating the documents with the solution at supercritical pressure, and the drop in pressure causing precipitation of the reinforcement or deacidification agent in the heart of the paper constituting the documents. In addition, certain treatment agents have both deacidification and reinforcement functions.
  • modified silicones such as polydimethylsiloxanes or polymethylphenylsiloxanes, the hydroxyl ends of which are substituted by an alkali or alkaline earth metal, favorably by magnesium, calcium or barium, the chain of said silicone polymer having a mass average molar of between 0.5 kg and 5 kg, these compounds having both a deacidification power by release of a strong base during the hydrolysis occurring after impregnation of the paper and a reinforcing power in the same way as the previous silicones.
  • the efficiency of the process can be improved, both with regard to the deacidification step and the strengthening step, by carrying out several successive impregnations.
  • a counter-current can be produced between several batches of documents and the impregnation solution constituted by the mixture of the fluid at supercritical pressure and one or more active agents.
  • the present invention makes it possible to carry out at the end of the treatment process a step of "stripping" of the treated documents in order to eliminate from them the deacidification and reinforcing agents which have precipitated outside the pore volume of the treated document. It is understood that such an operation must be carried out under conditions making it possible, on the one hand, to dissolve in the fluid at supercritical pressure the treatment agents which are outside the pore volume without, however, extracting from that the treatment agents who precipitated it.
  • a fluid at supercritical pressure consisting of a mixture of carbon dioxide and alcohol in proportion of 1% to 15% by mass at a pressure between 8 MPa and 50 MPa and at a temperature between 20 ° C and 80 ° C.
  • the quantity of fluid at supercritical pressure used may be reduced if necessary to bring it to a value lower than that used at the start of treatment, and in particular around 10 kg to 40 kg of fluid per kilogram of documents processed.
  • the present invention also relates to a solvent intended for the treatment of paper documents characterized in that it consists of a fluid at supercritical pressure obtained from a mixture of a gas with 1% to 20% by mass of an alcohol.
  • the gas consists of carbon dioxide
  • the alcohol consists of ethanol
  • the present invention also aims to propose an installation allowing the implementation of the treatment method described above.
  • An original feature of the installation according to the invention is that the documents remain, during the various processing steps, inside the same processing enclosure.
  • the documents are arranged on supports made, for example, of metal cloths, so as to promote the circulation of the treatment fluid and the penetration of the latter inside these documents.
  • the enclosures are cylindrical in shape and the fluid is distributed at several levels thereof and preferably along the axis of the cylinder of the enclosure, either by using a fluid supply pipe pierced with holes or is made of a sintered material allowing the fluid to pass along the axis, or of distribution rings which are distributed on several levels in the enclosure or finally of any device avoiding making "short -circuits "from the fluid to the outlets which are preferably located at the periphery of the enclosure.
  • the present invention also relates to an installation for processing paper documents using a solvent consisting of a fluid at supercritical pressure obtained from the mixture of a gas with 1% to 20% by mass of an alcohol.
  • this fluid possibly being the vector of at least one treatment agent, characterized in that it comprises at least one treatment enclosure provided with means for receiving the documents to be treated, with means for supplying at least solvent, switching means capable of controlling the admission and expulsion of said solvent into the enclosure according to a desired processing mode, so that the documents can undergo the entire processing in the same enclosure.
  • the present installation can comprise several treatment enclosures containing documents to be treated which are arranged in cascade and which are successively traversed at least by said fluid at supercritical pressure, so as to constitute a treatment against the current.
  • the single figure is a schematic view of a treatment installation according to the invention.
  • the processing method according to the invention was applied to a series of paper documents which were placed in an autoclave so as to be subjected to a first stage, or extraction stage, during which they underwent the action of a fluid at supercritical pressure obtained from a mixture consisting of 90% by weight of carbon dioxide and 10% by weight of ethanol, this mixture being brought to a pressure of 10 MPa and to a temperature of 45 ° C.
  • the pH measurements were carried out hot according to French standard NF Q03-005, the maximum tensile strength measurements before rupture are obtained on five to ten samples of 15 mm in width and 50 mm in length at a speed of 5 mm / min extension. Double-ply measurements are performed on a Lorentzen & Wettre device on a minimum of ten samples per test.
  • the maximum tensile strength before rupture which provides information on the strength of the sheets when torn off, is improved for most types of paper.
  • Samples taken from the treated sample were cultured according to standard NF T 72-101 and observations made 3, 6 and 10 days after seeding showed a non-development of the fungal strains.
  • the first extraction step is optionally followed by a second step, or deacidification step.
  • an active deacidification agent of magnesium ethylmethyl carbonate (designated by EMC in the text below) is used. dissolved in absolute ethanol and which is injected into a stream of a fluid at supercritical pressure consisting of a mixture of carbon dioxide and ethanol which is brought to a pressure of 30 MPa and to a temperature of 45 ° C and of which the composition is identical to that of the fluid used in the extraction step.
  • the impregnation necessary for the deacidification stage is carried out by a kind of "niche modulation", that is to say a treatment carried out in three phases, namely a first phase during which the enclosure containing the paper documents to be treated by the EMC agent is filled at high pressure, of the order of 30 MPa, a second phase during which the enclosure is isolated and decompresses around 20 MPa, and a third phase during which the pressure inside it is increased to a value close to the initial pressure, namely of the order of 30 MPa.
  • the cycle of these three phases is resumed several times during the treatment, eight times in this case.
  • an amount of 90 kg of EMC agent was used per tonne of documents to be treated, and an amount of 80 kg of carbon dioxide-ethanol mixture per kilogram of documents to be treated.
  • the impregnation protocol by "modulation in slots" of the pressure allows an average increase in pH of 2.85 units as well as a satisfactory incorporation of the active deacidification agent until heart of the cellulosic matrix of paper documents. It has in fact been observed, by observation by scanning electron microscopy of the documents treated, that the treatment method according to the invention makes it possible to obtain a constant content of alkaline agent from one side to the other of the sheet of documents. , and this without decrease in the center of it.
  • the treatment method according to the invention can also include a strengthening step during which a product intended to improve their mechanical resistance is introduced into the cellulose fibers to be treated.
  • the carrier fluid consists of a fluid at supercritical pressure obtained from a mixture of carbon dioxide and alcohol.
  • reinforcing agents namely: - PEG agent consisting of polyethylene glycol with an average molar mass of 0.2 kg,
  • MePhSi agent consisting of methylphenylsilicone consisting of 50% methyl radicals and 50% phenyl radicals with an average molar mass of 4 kg
  • HPC agent E consisting of hydroxypropylcellulose type E with an average molar mass of 80 kg
  • HPC L consisting of hydroxypropylcellulose type L with an average molar mass of 95 kg.
  • the reinforcing agent in solution in ethanol was injected into a supercritical fluid of composition identical to that of the fluid used during the extraction step. 1 g of each reinforcing agent was used per kilogram of documents to be processed.
  • reinforcing agents PEG and MePhSi have been made to act, after they have been dissolved in a fluid at supercritical pressure identical to that used in the previous example, on the documents I, II, III, IV, and VII of Table I.
  • the two reinforcing agents were mixed in an ethanolic solution, at a rate of 5% of polyethylene glycol for 1% of methylphenylsilicone.
  • the measurement methods used were the same as in the previous example and the results were reported in Table VI below.
  • a reinforcing treatment was also carried out with another pair of reinforcing agents, namely the agent PEG and another agent MeCel, which consists of methylcellulose. So we have used an ethanolic solution containing 5% PEG and 1% MeCel, according to a protocol identical to that used in the previous example. The results obtained are reported in Table VII below.
  • the treatment process may include a final step in which a “stripping” of the documents having undergone deacidification and reinforcement treatment is carried out, and which has the aim of eliminating the deacidification and reinforcement agents which have precipitated outside the pore volume of the processed document. It will be understood that such an operation must be carried out under conditions which allow on the one hand to dissolve the external treatment agents in the fluid at supercritical pressure and on the other hand not to extract the treatment agents which have precipitated within paper.
  • the "stripping" operation is usually carried out in two phases.
  • a first phase consists of processing paper documents using a fluid at supercritical pressure made from a mixture of carbon dioxide and alcohol, at a pressure of the order of 8 MPa to 50 MPa and more favorably between 10 Mpa and 30 MPa, at a temperature between 20 ° C and 80 ° C.
  • the alcohol used to constitute the fluid at supercritical pressure is preferably ethanol, but it can also be constituted by methanol, propanol or isopropanol.
  • the proportion of this alcohol in the fluid at supercritical pressure is of the order of 1% to 15% by mass.
  • the quantity of fluid at supercritical pressure will be limited to a value of approximately 5 kg to 50 kg of fluid per kilogram of documents processed.
  • the second phase of the "stripping" operation consists in treating the paper documents with a fluid at supercritical pressure consisting of pure carbon dioxide.
  • the main purpose of this phase is to remove traces of alcohol from the documents processed. To do this, it is preferable to use a quantity of fluid at a lower supercritical pressure than previously and comprised between approximately .2 kg and 20 kg of fluid per kilogram of documents to be processed.
  • This treatment thus includes:
  • a final stripping step in two phases namely a first phase in which a fluid at supercritical pressure is made to act on the paper documents, made from a mixture of carbon dioxide with 10% mass of ethanol, under a pressure of 30 MPa, with a solvent content of 10 kg of fluid per kilogram of documents and a second phase in which a supercritical pressure fluid made up of dioxide is acted on the documents pure carbon, at a pressure of 30 MPa with a solvent content of 15 kg of carbon dioxide per kilogram of documents.
  • the measurements were carried out under conditions identical to those carried out previously. The results of this treatment are recorded in Table VIII below.
  • This installation consists of a series of cylindrical autoclaves with vertical axis, five in the embodiment shown in the figure, which are referenced from A1 to A5.
  • the autoclave A1 has a pipe 1 for admitting a fluid at supercritical pressure and an outlet pipe 3, which is joined to the inlet 4 of the autoclave A2.
  • this pipe 3 open two pipes, namely a pipe 5 for admitting a deacidification agent and a pipe 7 for admitting a reinforcing agent.
  • the output 9 of the autoclave A2 is joined by a pipe 11 to the inlet 13 of the autoclave A3 and the outlet 15 thereof is joined, by a pipe 17, to the inlet 19 of the autoclave A4.
  • the outlet 21 thereof is provided with a pipe 23 which connects it to separators.
  • the documents to be processed are loaded into the autoclaves and the processing phases are carried out successively in them.
  • the originality of the installation resides in the fact that the documents do not undergo any displacement from one autoclave to another during the various stages of treatment. This preserves the documents which are most often of the greatest fragility.
  • said documents are installed inside the autoclaves on supports, made of metal fabrics promoting the circulation of the fluid in order to facilitate the penetration of the fluid between the pages, said documents are favorably arranged vertically and not stacked one on the other. the others horizontally.
  • the fluid is preferably distributed on several levels of the autoclave, and very favorably along the axis of the cylinder of one autoclave.
  • the present form of implementation makes it possible to produce a sort of counter current between the fluid and the documents, not by moving the documents from one autoclave to the other, but by simulating this movement by the judicious operation of valves, as is commonly used in so-called simulated moving bed chromatographic processes or in extraction processes treating solid charges.
  • the figure schematically represents the state of the five autoclaves at a given time in a step of treatment.
  • the autoclave connections will be different in the next step.
  • the fluid at high supercritical pressure according to the invention carbon dioxide + alcohol
  • the fluid leaving the autoclave A1 is supplemented with at least one deacidification agent through line 5 and at least one reinforcing agent through line 7.
  • autoclace A2 Also introduced into autoclace A2, through line 1 *, a supplement of fluid at high supercritical pressure, of the order of 30 MPa, then the assembly is sent, via line 3, to the autoclave A2 which contains documents having already undergone an extraction step and a first phase of deacidification and reinforcement.
  • the second phase of the deacidification-reinforcement stage is carried out.
  • the fluid from this autoclave is then sent to the autoclave A3, via line 11, under the same pressure and temperature conditions, this autoclave containing documents having already undergone the extraction step.
  • the first phase of the deacidification / reinforcement step is carried out.
  • the fluid from the autoclave A3 is sent to the autoclave A4 via the line 13. This fluid is at the pressure where the deacidification and reinforcing agents are precipitated in the fibers of the documents. This fluid is used to carry out in the A4 autoclave the extraction step on the documents contained therein and which have not yet undergone treatment.
  • the configuration of the installation is changed. To do this, the autoclave A1 is isolated, then decompressed to atmospheric pressure, so that the documents processed can be recovered and replaced by a new batch of documents to be processed.
  • the autoclave A2 then undergoes the stripping operation and is therefore connected, as was the autoclave Al during the previous cycle.
  • the autoclave A3 undergoes the second phase of deacidification and reinforcement and is therefore connected, as was the autoclave A2 during the previous cycle.
  • the A4 autoclave underwent the first deacidification and reinforcement phase and is therefore connected as was the A3 autoclave during the previous cycle.
  • the autoclave A5, loaded with documents which have not yet undergone any treatment, is subjected to the extraction operation and is therefore connected as was the autoclave A4 during the previous cycle.
  • the autoclave A2 is emptied and reloaded, the autoclave A3 is subjected to the stripping step, the autoclave A4 to the second phase of the deacidification and strengthening step, the autoclave A5 to the first phase of this step and the autoclave A1, with its loading of documents not yet processed, in the extraction step.
  • the autoclave A2 is emptied and reloaded, the autoclave A3 is subjected to the stripping step, the autoclave A4 to the second phase of the deacidification and strengthening step, the autoclave A5 to the first phase of this step and the autoclave A1, with its loading of documents not yet processed, in the extraction step.
  • This implementation is very favorable economically by reducing handling, and therefore labor, as well as the necessary flow rates of fluid at supercritical pressure, the processing times and the consumption of deacidification agents and enhancement.
  • Such an implementation is also very favorable in terms of the quality of the treatment by reducing the always problematic handling of documents, the periods of exposure to the fluid under supercritical pressure, and therefore the possible damage caused to covers and certain inks, and limiting the deposition of agents reinforcement and deacidification on the pages or covers of documents.

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  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement de documents de papier, et notamment de livres. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte une première étape consistant à soumettre les documents à traiter à l'action d'un fluide à pression supercritique, constitué à partir du mélange d'un gaz avec 1 % à 20 % en masse d'un alcool. La présente invention concerne également un solvant et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT DE DOCUMENTS DE PAPIER PAR FLUIDE A PRESSION SUPERCRITIQUE
La présente invention concerne un procédé de traitement du papier, de livres et de documents dont on souhaite améliorer l'état et favoriser la conservation, ainsi qu'une installation et un solvant permettant de mettre en oeuvre ce procédé.
On sait que de très nombreux livres et documents de papier, tels les journaux et les affiches, et principalement ceux imprimés sur des papiers fabriqués depuis le milieu du XIXe siècle, se dégradent rapidement et qu'un traitement s'impose sur des millions d'ouvrages si l'on veut éviter leur destruction. Plusieurs traitements sont actuellement mis en oeuvre, dans le but principal de désacidifier le papier et de stopper la dégradation irréversible des fibres de cellulose qui en assurent la texture. Certains de ces procédés nécessitent l'utilisation d'un fluide de type chlorofluorocarbone (CFC) comme vecteur d'un agent de traitement, qu'il convient impérativement de remplacer compte tenu de l'arrêt de la fabrication de ces produits à la suite de conventions internationales bannissant l'usage des molécules qu'ils utilisent et qui sont suspectées de détruire l'ozone stratosphérique.
On a par ailleurs proposé d'utiliser du dioxyde de carbone à pression supercritique comme fluide vecteur d'agents de traitement, avec les avantages liés à son abondance, son innocuité et son inertie chimique. On rappellera tout d'abord ce que sont un fluide supercritique et un liquide subcritique. On sait en effet que les corps sont généralement connus sous trois états, à savoir solide, liquide et gazeux, et que l'on passe de l'un à l'autre de ces états en faisant varier la température et la pression. Or, il existe un point au- delà duquel on peut passer de l'état liquide à l'état gazeux, de façon continue, sans passer par une ébullition (ou à l'inverse on peut passer de l'état gazeux à l'état liquide sans passer par une condensation). Ce point est dénommé point critique.
Dans le cas d'un corps pur, un fluide à l'état supercritique se trouve dans un état caractérisé par une ? pression et une température respectivement supérieures à la pression critique et à la température critique. Dans le cas d'un mélange, un fluide à l'état supercritique se trouve dans un état caractérisé, sur un diagramme pression/température, par un point situé au-delà de
K) l'enveloppe des points critiques. De même, dans le cas d'un corps pur, un liquide dit dans un état subcritique est caractérisé par une pression supérieure à la pression critique et par une température inférieure à la température critique. Dans le cas d'un mélange, un
15 liquide dit dans un état subcritique est caractérisé par une pression supérieure aux pressions critiques et par une température inférieure aux températures critiques des composants du mélange. On considérera, dans la suite du présent texte, qu'un fluide à pression supercritique est 0 soit un fluide à l'état supercritique soit un liquide dit subcritique tel que défini ci-dessus.
Le brevet français FR-A-2.674.872 décrit un procédé de désacidification/renforcement de produits de papier basé sur l'utilisation du dioxyde de carbone à pression 5 supercritique sans que, pour autant, la procédure proposée ne soit optimisée, conduisant en fait à une consommation très importante d'agents de traitement. L'un des avantages principaux de ce procédé réside dans la facilité de réaliser la séparation entre le solvant, 0 constitué par le fluide à pression supercritique, avec les extraits et solutés.
De plus, dans un tel procédé, cette séparation peut être réalisée de façon à imprégner une matrice poreuse qui aura été préalablement mise en contact avec une 5 solution du produit à imprégner dans un fluide à pression supercritique, ainsi qu'il a été décrit dans de nombreux documents antérieurs. Outre le fait que le fluide supercritique ne laisse aucun résidu dans la matrice ainsi imprégnée, l'imprégnation homogène de ladite matrice est facilitée par la très haute valeur de la diffusivité de ces fluides, généralement dix à cent fois plus élevée que celles des liquides, et par la très faible viscosité de ces fluides, voisine de celles des gaz et donc environ cent fois plus faible que celle des liquides. Ce procédé ne propose cependant aucune solution au problème du renforcement requis pour les documents déjà gravement endommagés. La présente invention a pour but d'améliorer l'efficacité des procédés de traitement des documents de papier faisant appel à des fluides à pression supercritique, tels que notamment le dioxyde de carbone.
La présente invention a ainsi pour objet un procédé de traitement de documents de papier, et notamment de livres, comprenant au moins une étape consistant à soumettre les documents à traiter à l'action d'un fluide à pression supercritique, ce fluide étant éventuellement le véhicule d'au moins un agent de traitement, caractérisé en ce que le fluide à pression supercritique est constitué à partir du mélange d'un gaz avec 1% à 20% en masse d'un alcool.
Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, le gaz est constitué de dioxyde de carbone, et l'alcool est constitué d'éthanol.
La demanderesse a en effet constaté que le fait de réaliser un fluide à pression supercritique à partir d'un mélange formé de dioxyde de carbone et d'un alcool permettait d'obtenir des résultats qui ne pouvaient être atteints par le procédé suivant l'état antérieur de la technique dans lequel le fluide à pression supercritique était uniquement constitué de dioxyde de carbone.
On a ainsi notamment constaté qu'un mélange à pression supercritique constitué de dioxyde de carbone et d'alcool se révèle beaucoup plus efficace en ce qui concerne l'élimination des micro-organismes. La présente invention permet ainsi de supprimer l'opération de stérilisation des documents qui est actuellement pratiquée à grande échelle et qui utilise des agents, tels que notamment l'oxyde d'éthylene, dont la mise en oeuvre est potentiellement dangereuse.
On a également constaté que le fait d'ajouter de l'alcool au gaz porté à pression supercritique permettait d'augmenter de façon significative le pH du papier traité de 0,5 à 1,5 unités. Si une telle augmentation de pH est bien entendu insuffisante pour atteindre les objectifs fixés par les bibliothécaires, elle constitue néanmoins une étape intéressante de l'invention.
On a également constaté que les papiers dégradés qui ont habituellement un aspect jauni, ont tendance, après avoir été traités suivant le procédé de l'invention, à retrouver un aspect plus clair. On a également constaté qu'un traitement suivant ledit procédé permettait d'éliminer l'odeur de "vieux livres" des papiers traités.
On a également constaté que dans certains cas on améliorait par cette étape la résistance mécanique des papiers traités.
La présente invention est également particulièrement intéressante en ce qu'elle réalise une modification de la porosité interne du papier qui facilite une meilleure diffusion des agents de traitement à l'intérieur de celui-ci, et notamment des agents de désacidification et de renforcement qui sont éventuellement utilisés par la suite.
La présente invention permet de compléter la désacididication des documents de papier commencée lors de l'étape d'extraction par une étape spécifique de désacidification
On sait, par le brevet français FR-A-2.674.872 , précédemment cité, qu'il est possible d'utiliser, en tant qu'agents de désacidification, des composés organométalliques, tels que les alkylcarbonates de magnésium qui vont conduire à la précipitation d'oxyde, d'hydroxyde et de carbonate de magnésium, susceptibles de neutraliser l'acidité présente et de constituer une réserve alcaline. Ces alkylcarbonates de magnésium sont connus pour présenter une très faible solubilité dans le dioxyde de carbone pur, même lorsque celui-ci se trouve à une pression supercritique, si bien que l'opération d'imprégnation du papier ne peut être conduite dans des conditions économiquement acceptables. En utilisant un solvant constitué d'un fluide à pression supercritique obtenu à partir d'un mélange de dioxyde de carbone et d'alcool, on a constaté que la solubilité des agents de désacidification ci-dessus mentionnés, est bien supérieure à ce qu'elle était suivant la technique précitée, ce qui permet de réaliser une imprégnation en conséquence plus efficace du papier traité. La présente invention permet également d'utiliser certains agents actifs, non utilisables jusqu'alors en raison de leur faible solubilité dans le dioxyde de carbone pur à pression supercritique.
Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention, on améliore l'efficacité de cette opération de désacidification en faisant suivre la phase au cours de laquelle on met en contact le fluide à pression supercritique avec les documents à traiter à une pression donnée, d'une phase de décompression qui entraine la précipitation de l'agent de désacidification dans la matière poreuse constituée par les documents de papier, et d'une phase de recompression rapide. Ces phases peuvent être reprises plusieurs fois pour réaliser plusieurs cycles identiques. On réalisera ainsi préférentiellement les phases suivantes : - Mise en contact de la solution d'agent de désacidification dans le fluide à pression supercritique avec les documents à traiter, soit en mode statique, soit plus favorablement par percolation continue de cette solution, - Décompression entraînant la précipitation de l'agent de désacidification dans les documents,
- Recompression rapide en additionnant du fluide sans agent de désacidification, afin de remettre en solution la fraction précipitée à l'extérieur du document,
- Nouvelle phase de mise en contact de la solution d'agent de désacidification dans le fluide à pression élevée, favorablement par percolation continue de cette solution.
Comme on pourra le constater sur les exemples qui seront décrits plus loin, on peut ainsi porter le pH des documents de papier à une valeur supérieure à 7, et constituer ainsi une réserve alcaline formant tampon qui préservera les documents contre une réacidification future.
Par ailleurs on a constaté par des analyses effectuées au microscope à balayage, qu'en utilisant un fluide à pression supercritique suivant l'invention on améliorait, notamment dans le sens de l'épaisseur, l'homogénéisation de l'imprégnation des documents.
La présente invention permet également d'assurer un renforcement des documents traités. Une des difficultés de cette opération réside dans le fait qu'elle fait appel à l'introduction dans les fibres de cellulose des documents traités d'un agent de renforcement qui ne doit pas pour autant coller entre elles les différentes feuilles des documents. On a proposé, dans les brevets GB-A-2.156.830 et
US-A-4.724.158, d'imprégner les documents d'un monomère acrylique qui est ensuite polymérisé in situ par irradiation au moyen de rayons γ. Une telle méthode est cependant complexe et coûteuse à mettre en oeuvre. Suivant la présente invention, on utilise un fluide à pression supercritique comme fluide vecteur pour transporter au sein du papier un agent de renforcement. Le fluide à pression supercritique peut être constitué à partir d'un gaz seul ou, préférablement, à partir du mélange d'un gaz et d'un alcool et notamment de 1 'éthanol .
L'agent de renforcement peut appartenir à plusieurs familles de polymères qui sont solubles dans le dioxyde de carbone à pression supercritique. On retiendra notamment :
- Les polyéthylènes glycols dont la masse molaire est comprise entre 0,2 kg et 0,6 kg, - Les silicones dont la masse molaire est comprise entre 0,5kg et 50kg et notamment le polydiméthylsiloxane et le polyméthylphénylsiloxane,
- Les silicones fonctionnalisés de même nature et de mêmes masses molaires que les précédents, mais dont les extrémités de chaînes sont fonctionnalisées pour faciliter leur accrochage chimique aux fibres de cellulose, par exemple par des fonctions qui réagiront facilement avec les fonctions hydroxyles de la cellulose, comme par exemple le 3-isocyanatopropyltriéthoxysilane, - Les dérivés de la cellulose, parmi lesquels on choisira favorablement ceux qui pourront présenter une solubilité substantielle dans un fluide à pression supercritique obtenu à partir d'un mélange de dioxyde de carbone additionné de 5% à 15% en masse d'un alcool tel que de l'ethanol. On retiendra particulièrement l'éthyl cellulose, 1 'hydroxypropylméthylcellulose, la méthylcellulose, et 1 'hydroxypropylcellulose.
La mise en oeuvre de l'étape de renforcement est comparable à celle de désacidification. On pourra également, dans certains cas, réaliser ces deux opérations de façon concomitante en dissolvant dans le fluide à pression supercritique les deux agents de désacidification et de renforcement respectivement, puis en imprégnant les documents de la façon décrite précédemment. Toutefois, il est parfois préférable de réaliser ces deux étapes de façon successive, afin d'optimiser séparément leur mise en oeuvre, en particulier la pression de mise en solution et d'imprégnation des documents par la solution à pression supercritique, et la chute de pression entraînant la précipitation de l'agent de renforcement ou de désacidification au coeur du papier constituant les documents. Par ailleurs certains agents de traitement possèdent à la fois une fonction de désacidification et de renforcement. Tel est ainsi le cas des silicones modifiés tels que les polydiméthylsiloxanes ou les polyméthylphénylsiloxanes, dont les terminaisons hydroxyleε sont substituées par un métal alcalin ou alcalino-terreux, favorablement par le magnésium, le calcium ou le baryum, la chaîne dudit polymère silicone ayant une masse molaire moyenne comprise entre 0,5 kg et 5 kg, ces composés ayant à la fois un pouvoir de désacidification par libération d'une base forte lors de l'hydrolyse intervenant après imprégnation du papier et un pouvoir de renforcement de la même manière que les silicones précédents. Suivant l'invention, on peut améliorer l'efficacité du procédé, tant en ce qui concerne l'étape de désacidification que l'étape de renforcement, en réalisant plusieurs imprégnations successives. On peut, pour ce faire, réaliser un contre-courant entre plusieurs lots de documents et la solution d'imprégnation constituée par le mélange du fluide à pression supercritique et d'un ou plusieurs agents actifs.
La présente invention permet de réaliser en fin de processus de traitement une étape de "strippage" des documents traités afin d'éliminer de ceux-ci les agents de désacidification et de renforcement qui ont précipité en dehors du volume poreux du document traité. On comprend qu'une telle opération doit être conduite dans des conditions permettant, d'une part, de solubiliser dans le fluide à pression supercritique les agents de traitement se trouvant hors du volume poreux sans pour autant, d'autre part, extraire de celui-ci les agents de traitement qui y ont précipité. On utilise pour ce faire un fluide à pression supercritique constitué d'un mélange de dioxyde de carbone et d'alcool en proportion de 1% à 15% en masse à une pression comprise entre 8 MPa et 50 MPa et à une température comprise entre 20°C et 80°C. Afin d'éviter de réextraire les agents de désacidification et de renforcement qui imprègnent le document traité, on diminuera éventuellement la quantité de fluide à pression supercritique utilisé pour l'amener à une valeur inférieure à celle utilisée en début de traitement, et notamment aux environs de 10 kg à 40 kg de fluide par kilogramme de documents traités.
On peut également, suivant l'invention, compléter le traitement par une seconde phase de "strippage" dans laquelle on utilise, en tant que fluide à pression supercritique, du dioxyde de carbone sans addition d'alcool, à une pression et à une température identiques aux précédentes. Cette opération permet d'éliminer les traces d'alcool présentes dans les documents traités. Pour cette dernière étape de traitement, un faible taux de solvant, compris entre 2 kg à 20 kg de fluide par kilogramme de documents, est suffisant.
La présente invention a également pour objet un solvant destiné au traitement de documents de papier caractérisé en ce qu'il est constitué d'un fluide à pression supercritique obtenu à partir d'un mélange d'un gaz avec 1% à 20% en masse d'un alcool.
Avantageusement le gaz est constitué de dioxyde de carbone, et l'alcool est constitué d'éthanol.
La présente invention a également pour but de proposer une installation permettant la mise en oeuvre du procédé de traitement décrit précédemment. Une originalité de l'installation suivant l'invention est que les documents restent, au cours des différentes étapes de traitement, à l'intérieur d'une même enceinte de traitement. De façon intéressante, les documents sont disposés sur des supports constitués par exemple de toiles métalliques, de façon à favoriser la circulation du fluide de traitement et la pénétration de celui-ci à l'intérieur de ces documents. De préférence, les enceintes sont de forme cylindrique et le fluide est réparti à plusieurs niveaux de celles-ci et préférentiellement suivant l'axe du cylindre de l'enceinte, soit en utilisant un tuyau d'amenée du fluide percé de trous ou soit constitué d'un matériau fritte laissant passer le fluide tout le long de l'axe, ou encore de couronnes de distribution qui sont réparties à plusieurs niveaux dans l'enceinte ou enfin de tout dispositif évitant de réaliser des "courts-circuits" du fluide vers les sorties qui sont situées de préférence en périphérie de l'enceinte.
La présente invention a également pour objet une installation de traitement de documents de papier au moyen d'un solvant constitué d'un fluide à pression supercritique obtenu à partir du mélange d'un gaz avec 1% à 20% en masse d'un alcool, ce fluide étant éventuellement le vecteur d'au moins un agent de traitement, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une enceinte de traitement pourvue de moyens de réception des documents à traiter, de moyens d'alimentation au moins en solvant, de moyens de commutation aptes a commander l'admission et l'expulsion dudit solvant dans l'enceinte suivant un mode de traitement souhaité, de façon que les documents puissent subir la totalité du traitement dans la même enceinte.
La présente installation peut comprendre plusieurs enceintes de traitement contenant des documents à traiter qui sont disposées en cascade et qui sont successivement parcourues au moins par ledit fluide à pression supercritique, de façon à constituer un traitement à contre-courant.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
La figure unique est une vue schématique d'une installation de traitement suivant l'invention.
On a appliqué le procédé de traitement suivant 1 ' invention à une série de documents de papier qui ont été disposés dans un autoclave de façon à être soumis à une première étape, ou étape d'extraction, au cours de laquelle ils ont subi l'action d'un fluide à pression supercritique obtenu à partir d'un mélange constitué de 90% en poids de dioxyde de carbone et de 10% en poids d'éthanol, ce mélange étant porté à une pression de 10 MPa et à une température de 45°C.
Les documents utilisés pour cette étape d'extraction sont désignés de I à VII dans le tableau I ci-après, sur lequel on a également consigné les caractéristiques de ces documents,
TABLEAU I
Figure imgf000013_0001
On constate qu'après une percolation de 34 kg de fluide à pression supercritique par kilogramme de documents, la perte de masse des documents se situe entre 2% et 4,6%. Des mesures complémentaires ont montré que le produit de l'extraction est composé de produits organiques (0,3% à 2,3% de la masse de documents) et d'eau, 15% à 40% de l'eau présente dans les documents étant ainsi extraite. De façon surprenante, on notera que cette extraction s'accompagne d'une hausse notable des valeurs de pH des différents documents et, ce qui est encore plus surprenant, d'améliorations, certes variables selon les papiers, de leurs propriétés mécaniques, comme précisé ci-après
Les mesures du pH ont été effectuées à chaud selon la norme française NF Q03-005, les mesures de résistance maximale à la traction avant rupture sont obtenues sur cinq à dix échantillons de 15 mm de largeur et 50 mm de longueur à une vitesse d'allongement de 5 mm/min. Les mesures double-plis sont réalisées sur un appareil Lorentzen & Wettre sur un minimum de dix échantillons par test.
On a regroupé dans le tableau II ci-après les résultats des essais effectués sur les documents de papier mentionnés précédemment.
TABLEAU II
Figure imgf000014_0001
La résistance maximale à la traction avant rupture, qui renseigne sur la solidité des feuilles à l'arrachement, est améliorée pour la plupart des types de papiers. Le nombre de double-plis, qui est caractéristique de la souplesse de la feuille, est également augmenté considérablement dans la majorité des cas .
En ce qui concerne la réduction de l'acidité, l'augmentation moyenne du pH est de 0,4 unité. Il a été constaté que les extraits recueillis lors de cette étape ont des pH compris entre 4 et 5. On peut raisonnablement supposer qu'il s'agit là de l'extraction d'acides organiques initialement présents dans le papier ou provenant de sa dégradation au cours du temps. On constate par ailleurs que les sept ouvrages ainsi traités ne dégagent plus l'odeur caractéristique des "vieux livres" et que l'amélioration de l'aspect des feuilles est manifeste, notamment sur les bords des pages où la couleur habituelle jaune/brun a partiellement disparu.
Par ailleurs on a démontré qu'un tel traitement possédait un effet antifongique. Pour mettre celui-ci en évidence on a ensemencé, par des champignons cellulolytiques des genres Trichoderma et Chaetomium, (norme NF T 72-101) un échantillon de 10 g de papiers que l'on a ensuite soumis au traitement suivant :
Extraction par 1kg de fluide à pression supercritique selon l'invention à la pression de 30 MPa, - Décompression rapide jusqu'à 10 MPa, - Décompression jusqu'à la pression atmosphérique.
Des prélèvements effectués sur l'échantillon traité ont été mis en culture selon la norme NF T 72-101 et des observations réalisées 3, 6 et 10 jours après l'ensemencement ont montré un non-développement des souches fongiques.
La première étape d'extraction est éventuellement suivie par une seconde étape, ou étape de désacidification.
On décrira ci-après à titre d'exemple une telle étape de désacidification, dans laquelle on utilise en tant qu'agent actif de désacidification de l'éthyl- méthyl-carbonate de magnésium (désigné par EMC dans la suite du texte) qui est mis en solution dans l'ethanol absolu et qui est injecté dans un courant d'un fluide à pression supercritique constitué à partir d'un mélange de dioxyde de carbone et d'éthanol qui est porté à une pression de 30 MPa et à une température de 45°C et dont la composition est identique à celle du fluide utilisé dans l'étape d'extraction.
Dans le présent exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'imprégnation nécessaire à l'étape de désacidification est effectuée par une sorte de "modulation en créneaux" c'est à dire un traitement réalisé en trois phases, à savoir une première phase au cours de laquelle on remplit à haute pression, de l'ordre de 30 MPa, l'enceinte contenant les documents de papier à traiter par l'agent EMC, une seconde phase au cours de laquelle on isole l'enceinte et on la décomprime aux environs de 20 MPa, et une troisième phase au cours de laquelle on augmente la pression à l'intérieur de celle- ci jusqu'à une valeur voisine de la pression initiale, à savoir de l'ordre de 30 MPa. On reprend le cycle de ces trois phases plusieurs fois au cours du traitement, huit fois dans le cas présent. On a utilisé dans ce mode de mise en oeuvre une quantité de 90kg d'agent EMC par tonne de documents à traiter, et une quantité de 80kg de mélange de dioxyde de carbone-éthanol par kilogramme de documents à traiter.
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau III ci-après :
TABLEAU III
Figure imgf000016_0001
On constate que l'on obtient ainsi une augmentation du pH des documents traités, au-delà de la valeur de neutralité pour six documents sur les sept traités. On constate également que ce mode de mise en oeuvre permet de constituer une réserve alcaline destinée à jouer un rôle de tampon, permettant de limiter toute augmentation d'acidité future des documents. Les mesures de pH ont été effectuées à chaud selon la norme NF Q03-005, et la réserve alcaline est exprimée en pourcentage massique d'équivalent de carbonate de calcium évalué selon la norme ISO/TC 6N822.
On constate que le protocole d'imprégnation par "modulation en créneaux" de la pression, ainsi que décrit précédemment, permet une augmentation moyenne du pH de 2,85 unités ainsi qu'une incorporation satisfaisante de l'agent actif de désacidification jusqu'au coeur de la matrice cellulosique des documents de papier. On a en effet constaté, par une observation par microscopie électronique à balayage des documents traités, que le procédé de traitement suivant l'invention permettait d'obtenir une teneur constante en agent alcalin d'une face à l'autre de la feuille des documents, et ceci sans diminution au centre de celle-ci.
Par ailleurs on a comparé dans le tableau IV représenté ci-après les traitements effectués respectivement par les procédés suivant l'état antérieur de la technique mettant en oeuvre un fluide à pression supercritique et par le procédé suivant la présente invention mettant en oeuvre un mélange de gaz et d'alcool à pression supercritique. On précisera que, sur ce tableau, la réserve alcaline est exprimée en pourcentage massique d'équivalent de carbonate de calcium selon la norme ISO/TC6N822.
On constate sur ce tableau que les quantités totales de dioxyde de carbone utilisées pour un traitement complet de documents de papier suivant les deux procédés sont sensiblement identiques. On constate également que la quantité d'agents actifs, à savoir l'agent EMC, nécessaire à la désacidification complète des documents de papier, est notablement réduite dans le procédé suivant l'invention, qui représente une économie de 30% par rapport à la quantité utilisée dans l'état antérieur de la technique. Ainsi le procédé suivant l'invention, non seulement est plus efficace sur le plan du traitement mais d'autre part permet de réaliser une économie très substantielle sur le coût de traitement, lorsque l'on sait que l'agent actif EMC représente à lui seul, une part importante du coût du traitement global des documents.
TABLEAU IV
Figure imgf000018_0001
On constate également que le procédé suivant l'invention permet de réaliser une réserve alcaline beaucoup plus importante que le procédé suivant l'état antérieur de la technique.
Le procédé de traitement suivant 1 ' invention peut également comporter une étape de renforcement au cours de laquelle on introduit dans les fibres de cellulose des documents à traiter un produit destiné à améliorer leur résistance mécanique.
Comme mentionné précédemment on sait qu'une telle étape de renforcement est particulièrement délicate à mettre en oeuvre dans la mesure où il faut imprégner le papier d'un agent de traitement permettant d'effectuer une réagglomération des fibres de cellulose sans pour autant coller entre elles les feuilles du document. On peut, suivant l'invention, utiliser un polymère qui, après avoir été mis en solution dans un fluide "vecteur", sera déposé par imprégnation au sein des documents de papier. Selon l'invention le fluide vecteur est constitué d'un fluide à pression supercritique obtenu à partir d'un mélange de dioxyde de carbone et d'alcool.
Dans l'exemple mis en oeuvre par la demanderesse on a utilisé quatre agents de renforcement, à savoir : - Agent PEG constitué de polyéthylène glycol de masse molaire moyenne de 0,2 kg,
- Agent MePhSi constitué de méthylphénylsilicone constitué de 50% de radicaux méthyle et 50% de radicaux phényle de masse molaire moyenne de 4 kg, - Agent HPC E constitué d'hydroxypropylcellulose de type E de masse molaire moyenne de 80 kg,
- Agent HPC L constitué d'hydroxypropylcellulose de type L de masse molaire moyenne de 95 kg.
On a fait agir chacun de ces quatre agents de renforcement sur les documents II et VII du tableau I.
L'agent de renforcement en solution dans l'ethanol a été injecté dans un fluide supercritique de composition identique à celle du fluide utilisé lors de l'étape d'extraction. On a utilisé 1 g de chaque agent de renforcement par kilogramme de documents à traiter.
On a représenté sur le tableau V ci-après les variations des caractéristiques mécaniques essentielles des documents de papier, à savoir le nombre de double- plis et la force maximale de la traction avant rupture. Ces variations sont respectivement notées Δ double-plis et Δ traction.
TABLEAU V
Figure imgf000019_0001
Ces mesures ont été effectuées sur des documents II et VII qui ont subi, préalablement à l'étape de renforcement, un traitement d'extraction réalisé dans des conditions identiques à celles décrites précédemment. La mesure du nombre de double-plis a été réalisée sur un appareil Lorentzen & Wettre sur un minimum de 10 échantillons par test, et la mesure de la résistance maximale à la traction avant rupture a été effectuée sur 5 à 10 échantillons de papier de 15 mm de largeur et 50 mm de longueur à une vitesse d'allongement de 5 mm/min. Avec les agents de traitement cités on obtient des améliorations similaires sur tous les autres types de papiers traités.
On peut également suivant l'invention utiliser simultanément plusieurs agents de renforcement. On décrira ci-après une telle forme de mise en oeuvre, dans laquelle on a fait agir les agents de renforcement PEG et MePhSi, après leur mise en solution dans un fluide à pression supercritique identique à celui utilisé dans l'exemple précédent, sur les documents I, II, III, IV, et VII du tableau I. Les deux agents de renforcement ont été mélangés dans une solution éthanolique, à raison de 5% de polyéthylène glycol pour 1% de méthylphénylsilicone. Les méthodes de mesures utilisées ont été les mêmes que dans l'exemple précédent et les résultats ont été consignés dans le tableau VI ci-après.
TABLEAU VI
Figure imgf000020_0001
On a également réalisé un traitement de renforcement avec un autre couple d'agents de renforcement, à savoir l'agent PEG et un autre agent le MeCel, qui est constitué de méthylcellulose. On a ainsi utilisé une solution éthanolique à 5% de PEG et 1% de MeCel, suivant un protocole identique à celui mis en oeuvre dans l'exemple précédent. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau VII ci-après.
TABLEAU VII
Figure imgf000021_0001
Le procédé de traitement peut comporter une dernière étape dans laquelle on réalise un "strippage" des documents ayant subi un traitement de désacidification et de renforcement, et qui a pour but d'éliminer les agents de désacidification et de renforcement qui ont précipité en dehors du volume poreux du document traité. On comprendra qu'une telle opération doit être conduite dans des conditions qui permettent d'une part de solubiliser les agents de traitement externes dans le fluide à pression supercritique et d'autre part de ne pas extraire les agents de traitement qui ont précipité au sein du papier. L'opération de "strippage" s'effectue habituellement en deux phases. Une première phase consiste à traiter les documents de papier au moyen d'un fluide à pression supercritique constitué à partir d'un mélange de dioxyde de carbone et d'alcool, à une pression de l'ordre de 8 MPa à 50 MPa et plus favorablement comprise entre 10 Mpa et 30 MPa, à une température comprise entre 20°C et 80°c. L'alcool utilisé pour constituer le fluide à pression supercritique est de préférence l'ethanol, mais il peut également être constitué par du méthanol, du propanol ou de 1 'isopropanol. La proportion de cet alcool dans le fluide à pression supercritique est de l'ordre de 1% à 15% en masse. Afin d'éviter d'extraire du papier les agents de désacidification et de renforcement qui l'imprègnent, on limitera la quantité de fluide à pression supercritique à une valeur d'environ 5 kg à 50 kg de fluide par kilogramme de documents traités.
La seconde phase de l'opération de "strippage" consiste à traiter les documents de papier par un fluide à pression supercritique constitué de dioxyde de carbone pur. Cette phase a principalement pour but d'éliminer les traces d'alcool présentes dans les documents traités. Pour ce faire, on utilise de préférence une quantité de fluide à pression supercritique plus faible que précédemment et comprise entre environ .2 kg à 20 kg de fluide par kilogramme de documents à traiter.
On a enfin réalisé, à titre d'exemple un traitement complet comprenant chacune des différentes étapes de traitement décrites précédemment, sur des échantillons des documents II, III, IV et VIII dont les caractéristiques sont définies dans le tableau I .
Ce traitement comprend ainsi :
- Une étape d'extraction à une pression de 10 MPa, par un solvant constitué d'un fluide à pression supercritique constitué à partir d'un mélange de dioxyde de carbone avec 10% en masse d'éthanol. Le taux de solvant qui a été utilisé est de 30 kg par kilogramme de papier,
- Une étape de désacidification et de renforcement simultanés par l'agent de désacidification EMC en solution dans de l'ethanol et le mélange des agents de renforcement PEG (lg par kilogramme de papier) et MePhSi (lg par kilogramme de papier) également en solution dans 1 'éthanol , - Une étape de strippage final en deux phases, à savoir une première phase dans laquelle on fait agir sur les documents de papier un fluide à pression supercritique constitué à partir d'un mélange de dioxyde de carbone avec 10% en masse d'éthanol, sous une pression de 30 MPa, avec un taux de solvant de 10 kg de fluide par kilogramme de documents et une seconde phase dans laquelle on fait agir sur les documents un fluide à pression supercritique constitué à partir de dioxyde de carbone pur, sous une pression de 30 MPa avec un taux de solvant de 15 kg de dioxyde de carbone par kilogramme de documents. Les mesures ont été effectuées dans des conditions identiques à celles effectuées précédemment. Les résultats de ce traitement sont consignés dans le tableau VIII ci-après.
TABLEAU VIII
Figure imgf000023_0001
On constate que les améliorations obtenues par un tel traitement, à savoir augmentation du pH, création d'une réserve alcaline, assouplissement et consolidation des feuilles traitées sont particulièrement sensibles comme en attestent les valeurs consignées dans ce tableau.
La mise en oeuvre des différentes étapes de traitement des documents de papier décrites précédemment peut être avantageusement réalisée dans une installation telle que décrite ci-après. Cette installation est constituée d'une série d'autoclaves cylindriques à axe vertical, cinq dans le mode de mise en oeuvre représenté sur la figure, qui sont référencées de Al à A5. L'autoclave Al possède une canalisation 1 d'admission d'un fluide à pression supercritique et une canalisation de sortie 3, qui est réunie à l'entrée 4 de l'autoclave A2. Dans cette canalisation 3 débouchent deux canalisations, à savoir une canalisation 5 d'admission d'un agent de désacidification et une canalisation 7 d'admission d'un agent de renforcement. La sortie 9 de l'autoclave A2 est réunie par une canalisation 11 à l'entrée 13 de l'autoclave A3 et la sortie 15 de celle-ci est réunie, par une canalisation 17, à l'entrée 19 de l'autoclave A4. La sortie 21 de celle-ci est pourvue d'une canalisation 23 qui la relie à des séparateurs.
Les documents à traiter sont chargés dans les autoclaves et les phases de traitement sont conduites successivement dans celles-ci. L'originalité de l'installation réside en ce que les documents ne subissent aucun déplacement d'un autoclave à un autre au cours des différentes étapes de traitement. On préserve ainsi les documents qui sont le plus souvent de la plus grande fragilité.
De façon favorable, lesdits documents sont installés à l'intérieur des autoclaves sur des supports, constitués de toiles métalliques favorisant la circulation du fluide afin de faciliter la pénétration du fluide entre les pages, lesdits documents sont favorablement disposés verticalement et non empilés les uns sur les autres horizontalement. Le fluide est de préférence distribué à plusieurs niveaux de l'autoclave, et très favorablement selon l'axe du cylindre de 1 'autoclave.
La présente forme de mise en oeuvre permet de réaliser une sorte de contre-courant entre le fluide et les documents, non pas en déplaçant les documents d'un autoclave à l'autre, mais en simulant ce déplacement par la manoeuvre judicieuse de vannes, ainsi qu'il est couramment utilisé dans les procédés chromatographiques dits en lit mobile simulé ou dans les procédés d'extraction traitant des charges solides.
On décrira ci-après la mise en oeuvre d'un procédé de traitement comprenant l'ensemble des étapes décrites précédemment, les étapes de désacidification et de renforcement étant réalisées concomitamment, et l'étape de strippage étant réalisée en deux phases.
La figure représente de façon schématique l'état des cinq autoclaves à un instant donné d'une étape de traitement. Comme on l'expliquera ci-après les connexions des autoclaves seront différentes lors de l'étape suivante. Dans la configuration représentée sur la figure, le fluide à pression supercritique élevée suivant l'invention (dioxyde de carbone + alcool) est introduit dans l'autoclave Al contenant des documents ayant déjà subi les étapes d'extraction, de désacidification et de renforcement, réalisant ainsi la première phase de l'étape finale de strippage. Le fluide en sortie de l'autoclave Al est additionné d'au moins un agent de désacidification par la canalisation 5 et d'au moins un agent de renforcement par la canalisation 7. On introduit également dans l'autoclace A2 , par une canalisation 1*, un supplément de fluide à pression supercritique élevée, de l'ordre de 30 MPa, puis on envoie l'ensemble, par la canalisation 3, vers l'autoclave A2 qui contient des documents ayant déjà subi une étape d'extraction et une première phase de désacidification et de renforcement. Dans l'autoclave A2 on réalise la seconde phase de l'étape de desacidification-renforcement. Le fluide issu de cet autoclave est envoyé ensuite dans l'autoclave A3, par la canalisation 11, dans les mêmes conditions de pression et de température, cet autoclave contenant des documents ayant déjà subi l'étape d'extraction. Dans cet autoclave A3, on réalise la première phase de l'étape de desacidification/renforcement. Le fluide issu de l'autoclave A3 est envoyé dans l'autoclave A4 par la canalisation 13. Ce fluide est à la pression où l'on fait précipiter les agents de désacidification et de renforcement dans les fibres des documents. On utilise ce fluide pour réaliser dans l'autoclave A4 l'étape d'extraction sur les documents contenus dans celui-ci et qui n'ont pas encore subi de traitement.
On notera que, pour la mise en oeuvre optimale des étapes de desacidification/renforcement, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus, l'injection de fluide à pression supercritique ne contenant pas d'agents de désacidification et de renforcement est nécessaire à certaines périodes du cycle de traitement.
Lorsque les quantités de fluide et d'agents de traitement nécessaires à la réalisation optimale des quatre étapes ont été utilisées, on change la configuration de l'installation. Pour ce faire l'autoclave Al est isolé, puis décomprimé jusqu'à la pression atmosphérique, de façon à ce que l'on puisse récupérer les documents traités et les remplacer par un nouveau lot de documents à traiter.
L'autoclave A2 subit ensuite l'opération de strippage et est donc connecté, comme l'était l'autoclave Al au cours du cycle précédent. L'autoclave A3 subit la seconde phase de désacidification et de renforcement et est donc connecté, comme l'était l'autoclave A2 au cours du cycle précédent. L'autoclave A4 subi la première phase de désacidification et de renforcement et est donc connecté comme l'était l'autoclave A3 au cours du cycle précédent. L'autoclave A5, chargé de documents n'ayant encore subi aucun traitement, est soumis à l'opération d'extraction et est donc connecté comme l'était l'autoclave A4 au cours du cycle précédent.
On procède ainsi de suite. Au troisième cycle, l'autoclave A2 est vidé et rechargé, l'autoclave A3 est soumis à l'étape de strippage, l'autoclave A4 à la seconde phase de l'étape de désacidification et de renforcement, l'autoclave A5 à la première phase de cette étape et l'autoclave Al, avec son chargement de documents non encore traités, à l'étape d'extraction. Dans ces conditions on constate que tout se passe donc comme si le fluide et les documents circulaient à contre-courant.
Cette mise en oeuvre est très favorable sur le plan économique en réduisant les manipulations, et donc la main-d'oeuvre, ainsi que les débits nécessaires de fluide à pression supercritique, les temps de traitement et les consommations d'agents de désacidification et de renforcement. Une telle mise en oeuvre est également très favorable sur le plan de la qualité du traitement en réduisant les manipulations toujours problématiques des documents, les durées d'exposition au fluide sous pression supercritique, et donc les éventuels dommages causés aux couvertures et à certaines encres, et limitant les dépôts d'agents de renforcement et de désacidification sur les pages ou couvertures de documents.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de traitement de documents de papier, et notamment de livres, caractérisé en ce qu'il comporte une première étape consistant à soumettre les documents à traiter à l'action d'un fluide à pression supercritique, constitué à partir du mélange d'un gaz avec 1% à 20% en masse d'un alcool.
2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz est du dioxyde de carbone.
3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'alcool est de l'ethanol.
4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement au cours de laquelle on met en solution au moins un agent de désacidification et/ou de renforcement dans le fluide à pression supercritique et on met cette solution en contact avec les documents à traiter, de façon que ladite solution imprègne ces derniers.
5.- Procédé suivant la revendication 4 caractérisé en ce que ladite étape comporte une phase supplémentaire au cours de laquelle on diminue rapidement la pression puis on rétablit celle-ci à la valeur de la pression initiale.
6.- Procédé suivant la revendication 5 caractérisé en ce que l'on répète plusieurs fois la susdite étape de traitement.
7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'agent désacidifiant est constitué d'un composé organométallique et notamment d'alkylcarbonate de magnésium.
8.- Procédé suivant la revendication 7 caractérisée en ce que l'agent désacidifiant est constitué d'éthyl- méthyl-carbonate de magnésium.
9.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'agent de renforcement est un polyéthylène glycol.
10.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'agent de renforcement est un silicone et notamment un polydiméthylsiloxane ou un polyméthylphénylsiloxane.
11.- Procédé suivant la revendication 10 caractérisée en ce que l'agent de renforcement est un silicone modifié tel que les polydiméthylsiloxanes ou les polyméthylphénylsiloxaneε dont les terminaisons hydroxyles sont substituées par un métal alcalin ou alcalino-terreux, favorablement par le magnésium, le calcium ou le baryum.
12.- Procédé suivant l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'agent de renforcement est un silicone fonctionnalisé et notamment du 3- isocyanatopropyltriéthoxysilane.
13.- Procédé suivant l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'agent de renforcement est un dérivé de la cellulose et notamment de l'éthyl cellulose, de 1 'hydroxypropylméthylcellulose, de la méthylcellulose ou de 1 'hydroxypropylcellulose.
14.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé de traitement se termine par une étape de "strippage" comportant au moins une phase dans laquelle on traite les documents ayant préalablement subi un traitement de désacidification et/ou de renforcement par un fluide constitué d'un mélange de gaz et d'alcool à pression supercritique.
15.- Procédé suivant la revendication 14 caractérisée en ce que l'étape de "strippage" comprend une seconde phase dans laquelle on traite lesdits documents par un fluide à pression supercritique exempt d'alcool .
16.- Solvant destiné au traitement de documents de papier caractérisé en ce qu'il est constitué d'un fluide à pression supercritique obtenu à partir d'un mélange d'un gaz avec 1% à 20% en masse d'un alcool.
17.- Solvant suivant la revendication 16 caractérisé en ce que le gaz est du dioxyde de carbone.
18.- Solvant suivant l'une des revendications 16 ou 17 caractérisé en ce que l'alcool est de l'ethanol.
19.- Installation de traitement de documents de papier au moyen d'un solvant constitué d'un fluide à pression supercritique obtenu à partir du mélange d'un gaz avec 1% à 20% en masse d'un alcool, ce fluide étant éventuellement le vecteur d'au moins un agent de traitement, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une enceinte (Al ,A2 ,A3,A4,A5) de traitement pourvue de moyens de réception des documents à traiter, de moyens d'alimentation, au moins en solvant (1,1 ',5,7), de moyens de commutation aptes à commander l'admission et l'expulsion dudit solvant dans l'enceinte (A1,A2 ,A3,A4,A5) suivant un mode de traitement souhaité, de façon que les documents puissent subir la totalité du traitement dans la même enceinte.
20.- Installation suivant la revendication 19 caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs enceintes de traitement (Al ,A2,A3,A4,A5) contenant des documents à traiter qui sont disposées en cascade et qui sont successivement parcourues au moins par ledit fluide à pression supercritique, de façon à constituer un traitement à contre-courant.
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