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La cellulose, constituant du papier

Dossier - Philatélie Physico-Chimique
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La matière organique subit quotidiennement les attaques de son environnement. Nous ne pouvons l'éviter mais nous pouvons jouer sur les propriétés de cette matière pour en réduire les effets. Ainsi, ce dossier est réalisé dans le but de comprendre les différentes propriétés physico-chimiques des papiers, de manière à mieux conserver les timbres des collectionneurs, eux aussi sujets à des dégradations regrettables…

  
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2.1 Caractéristiques :

La cellulose est un polymère osidique formé d'une chaîne linéaire de glucose b(1-> 4) (liaison), par conséquent la fonction alcool du carbone 1 est en position b :

Enchaînement de glucose dans la cellulose

Elle provient de la paroi des cellules végétales. Le cœur de ce complexe glycoprotéique est une trame rigide formée par un ensemble de microfibrille de cellulose de 10 µm de diamètre. Cette trame sert depuis des siècles dans la fabrication du papier car elle est maniable sans être pour autant dissoute et très abondante dans la biosphère.

2.2 Les filigranes :

De la maniabilité de la cellulose, les papetiers produisent les filigranes par des différences de concentration de cellulose dans le papier. Ces différences s'obtiennent par la compression en certain point du papier encore humide par des négatifs de textes ou de motifs :

principe de fabrication d'un filigrane

Ces filigranes, étant très difficile à imiter, servent depuis l'origine du papier monnaie comme mesure de sûreté pour éviter les contrefaçons. Ainsi, par exemple, existe, les petites étoiles italiennes (1), la quadrillage du 15c Sage (2), des couronnes.

(1)
(2)

Ces mêmes timbres peuvent exister aussi sans filigranes ou avec des filigranes différents impliquant alors des variations notables dans les cotes des catalogues, ce fut généralement pour des timbres courants dont la demande entraîna des tirages successifs suffisamment espacés pour utiliser des papiers différents. Les filigranes peuvent présenter des variétés : inversés, renversés, cassés, ...
Certains des filigranes connus dans la philatélie ne se révèlent pas lors d'un passage devant une lampe, mais après application de benzine, très fortement cancérigène et toxique dés la première utilisation. Or ils augmentent considérablement le prix du papier et de ce fait nous ne pouvons guère les trouver sur des timbres modernes, hormis quelques très fortes valeurs comme le 10 £ de Grande-Bretagne ou quelques pays comme l'Italie.
Les papetiers produisant le papier des timbres, utilisent dans certains cas la technique suisse consistant à introduire dans la pâte à papier des fragments de fils de soie de couleur déterminé ou métalliques.

fils de soie de couleurs différentes

2.3 La rouille fongique :

2.3.1 Définition :

La cellulose est un composé organique produit par les végétaux, par conséquent il existe des hétérotrophes capables de digérer ce polymère. Les ruminants ne sont que les plus macroscopiques mais ce ne sont pas les plus dangereux pour les papiers. Les nuisibles au patrimoine bibliothécaire ou philatélique sont les bactéries et les champignons cellulosiques.
Ces espèces microscopiques se développent sur tous support cellulosique, se multipliant en consommant la cellulose de leur environnement proche, de l'ordre du nanomètre. Ces membres de l'aéro-plancton, transportés au gré du vent, colonisent tous obstacles comportant des nutriments.
En raison de leurs propriétés enzymatiques particulières, ces espèces sont plus ou moins adaptées au papier. Ainsi Serpula lacrymans a son optimum de développement sur le bois au contraire de Stachybotrys atra et des Trichoderma sp qui sont les plus adaptées au papier.

Penicillium sp, genres affectionnant les livres et autres papiers ; (Les moisissures aiment l'art, M-F. Roquebert, Biofutur 180 juillet-août 1998, p. 26-28)

2.3.2 Neutralisation :

La meilleure procédure pour éviter l'attaque de ces micro-organismes, serait de conserver les documents sous vide à l'abri des manipulations et de l'air. Mais cela implique dans ce cas une collection de placement que personne ne pourra jamais manipuler. La neutralisation ne peut être que temporaire car la mort de micro-organismes en attire d'autres qui se repassent de ces cadavres.
La solution la plus radicale consiste à faire séjourner le timbre en présence d'oxyde d'éthylène ou du trichloroéthène dans un autoclave sous vide (Les collections en danger, Timbroloisirs 11/11/1989, page 68-71), solution à éviter par dessus tout, ces molécules sont mortelles pour tout être vivant et tous les laboratoires chargés de la conservation du patrimoine les ont rayés de leur arsenal chimique (Les moisissures aiment l'art, page 26-28). Un timbre quelqu' il soit ne mérite point votre mort.

La solution adéquate est l'exposition uniforme du timbre à des micro-ondes qui éliminent tous les organismes accrochés à ce substrat et le protège durant un temps plus ou moins déterminés. Ce traitement est plus simple d'application sur un timbre que sur un livre, l'épaisseur pouvant être négligée. L'utilisation des micro-ondes permet d'envisager dans l'avenir une sélection des microorganismes, les prédateurs digérant leur dernière proie avant leur mort. Pour le moment à l'état expérimental, il est raisonnable d'imaginer son importance dans les années à venir dans la restauration des documents papier.
Dans la mesure où ces techniques sont hors de portées de la plupart des philatélistes (et bibliophiles), il faut se détourner des lois de la physique et chercher vers celles de la chimie. Les êtres vivants sont tous des « machines » biochimiques, la modification de leur substrat chimique peut leur être fatal.

En plaçant le timbre 1 minute dans une solution de permanganate de potassium à 3%, le potentiel d'oxydoréduction du permanganate va perturber les champignons et les bactéries présentent. Puis avec 5 minutes dans l'acide citrique à 3%, les microorganismes sont alors totalement désorientés et meurent. Après rinçage à l'eau distillée, le timbre se trouve restauré.

Principe du dérouillage chimique
Mécanisme d'oxydoréduction

La rupture des liaisons insaturées réduit l'imperméabilité de la membrane provoquant l'entré de permanganate dans les cellules. Or cet ion est fortement toxique pour n'importe quelle cellule vivante : il perturbe irréversiblement son métabolisme, l'amenant à la lyse. De ce suicide, il ne reste que des membranes cellulaires en morceaux et l'excès de permanganate est éliminé par un passage à l'eau distillée qui solubilise les ions non fixés. Puis le passage d'un triacide, comme l'acide citrique, réduit le permanganate en excès. Cette réduction est visible par le passage du violet au brun.
Ce virage de couleur permet de pratiquer des dosages colorimétriques lorsque l'on souhaite mesurer la teneur fongique d'un timbre. Mais connaître cette teneur n'apporte pas d'intérêt car ces champignons étant présent dans l'aéroplanton, elle est très variable quotidiennement. Mais pour les éviter il faudrait placer leur « proie » dans des chambres à l'abri de l'air et par conséquent difficile à étudier.