avsyrning av papper Preventiv Och retroaktiv FoU-projektet f6rpapperskonservering Rapport nr6 Preventive and Retrospective Deacidification of Paper

Transkript

1 FoU-projektet f6rpapperskonservering Preventiv Och retroaktiv avsyrning av papper Preventive and Retrospective Deacidification of Paper Jonas Palm Uppsala Universitetsbibliotek Rapport nr6 ISSN Stockholm, oktober 1991

2 PREVENTIV OCH RETROAKTIV AVSYRNING AV PAPPER PREVENTIVE AND RETROSPECTIVE DEACIDIFICATION OF PAPER Jonas Palm Uppsala Universitetsbibliotek FoU-projektet for papperskonservering Rapport nr6- ISSN Stockholm, oktober 1991

3 INNEHALL Förord 3 SAMMANFATTNING 4 INLEDNING 5 UNDERSOKNINGENS GENOMFORANDE Provmaterial 7 Försöksmatris 7 Avsyming 8 Accelererad Aldring 8 Gasexponeringar 8 Testmetoder 9 RESULTAT Effekter av exponering och âldring 10 Vikprov 10 Gulning 10 ph 10 Alkalireserv 10 DISKUSSION OCH SLUTSATSER 12 SUMMARY Preventive and Retrospective Deacidification of Paper 13 LITFERATUR 15 FIGURER 16 APPENDIX Fysikaliska testmetoder Tabeller

4 Förord 3 FoU-projektet for papperskonservering är ett samverkansprojekt for bok- och dokumentbevarande institutioner i Sverige. Projektets Overgripande mâlsattning är att rädda arkivhandlingar och bocker for kommande generationers kultur- och forskningsbehov. Ett av projektets problemomrâden är utvardering av masskonserveringsmetoder. I foreliggande rapport redovisas en inledande undersokning avseende behandling av sâväl nedbrutet material som behandling i forebyggande syfte med hansyn även till luftfororeningar. Jonas Palm, Uppsala Universitetsbibliotek, har ansvarat for undersokningen. Gasexponeringama har utforts pa institutionen for oorganisk kemi vid Uppsala Universitet och den accelererade âldringen har utforts av sektionen for polymerteknik vid Statens provningsanstalt. De fysikaliska och kemiska provningarna har utforts av STFI (Skogsindustrins Tekniska Forskningsinstitut). Konservatorskolen, Det Kongelige Danske Kunstakademi, i KOpenhamn har bidragit med viss utrustning. Stockholm i oktober 1991 Ingmar FrOjd Projektledare

5 4 SAMMANFATTNING Under de senaste fyrtio Aren har avsyming av papper for att forhindra nedbrytning genom sur hydrolys intagit en central roll i papperskonservering. Metoder avsedda for behandling av redan surt och äldrat papper, i denna rapport kallad retroaktiv avsyrning, har vidareutvecklats for att kunna avsyra stora mangder papper i forebyggande syfte, d.v.s. preventiv avsyming. I foreliggande undersokning har tre olika papperstyper utsatts for kvävedioxid respektive svaveldioxid och en blandning av dessa for att simulera luftfororeningar, samt efterfoljande accelererad âldring. Papprena avsyrades preventivt respektive retroaktivt med en vattenbaserad och en metanolbaserad metod. Analyserna av provresultaten koncentrerade sig kring vikprov, gulning, ph och alkalireserv. Med stod av undersokningen gâr det inte att avgora vilken avsymingsprincip, preventiv eller retroaktiv, som generellt har bäst effekt. Vid avsyming tilifors papprena omkring 1 %-enhet alkalireserv oavsett metod. Magnesiumetylkarbonat har en tendens till att ge hogre vikstyrka vid retroaktiv avsyrning medan kalciumhydroxid ger hogre vikstyrka vid preventiv avsyrning. Nâgot direkt samband mellan gulningsgrad och styrkeegenskaper har inte gâtt att fastställa. Ej heller framstâr sambandet mellan ph-varde och enskilda pappers nedbrytningsgrad som särskilt patagligt. Kontaminerad luft i kombination med accelererad Aidring ger andra resultat vid vikprov an enbart accelererad Aidring. Kombinationen NO2/S02 (1:1) gay kraftigare nedbrytning an motsvarande total mangd av varje enskild gas. Detta kan tolkas som att synergistiska effekter kan forekomma.

6 6-1 INLEDNING Under talet infördes allmänt alunhartslimning, sk surlimning, i papperstillverkningen. Aciditetens betydelse for papprets âldrings - stabilitet pâvisades redan i början av 1900-talet (Fellers et al. 1988), men forst under de senaste âren har Aldringsstabiliteten varit föremal for en hel del diskussioner runt om i världen. Det har publicerats âtskilliga rapporter, vilka beskrivit en pâgâende eller kommande katastrof for det intellektuella kulturarv som arkiv och bibliotek forvaltar. Under och 50-talen utfordes en del forskning, som visade att man kunde komma till rätta med problemet genom att avsyra papper och tilifora en alkalisk buffert for att forhindra vidare nedbrytning (Barrow, Sproull 1959). Flera olika avsyrningsmetoder utvecklades for behandling av enskilda objekt, varav nagra metoder har vidareutvecklats for s.k. massavsyrning. Avsikten med dessa metoder var att behandla redan surt och âldrat papper, d.v.s. det som i det foljande kallas for retroaktiv avsyrning och som mer eller mindre rutinmassigt har utforts mom papperskonserveringen de senaste trettio âren. Metodema har även använts i forebyggande syfte pa icke nedbrutet material, i det foljande kallat preventiv avsyrning. Avsyming innebär behandling av papper med alkaliska substanser, vanligtvis magnesium- eller kalciumbaserade. Vid behandlingen neutraliseras redan sura produkter och kvar i pappret finns ocksa ett Overskott, buffertkapacitet, som skall motverka sur hydrolys. Ju mer alkalireserv desto langre kan papperet stâ emot sur miljo. De undersokningar, som synes ligga till grund for antagandet om den preventiva av syrningens fordelar, har genomforts med retroaktivt avsyrade papper. Resultaten baserar sig pa accelererad Aldring i ren luft, torr saväl som fuktig. LuftfOroreningars effekter pa avsyrat papper har studerats tidigare (Daniel, Flieder, Leclerc 1988). Tre olika papperstyper - papper av bomulisfibrer (Whatman), surlimmat papper av blekt kemisk massa ("bookpaper") och tidningspapper med 60% mekanisk och 40% blekt kemisk massa - avsyrades med tva avsyrningsmetoder, den ena vattenbaserad och den andra alkoholbaserad. Papprena placerades sedan i en klimatkammare där de utsattes for en blandning av SO2 och NO2 vid 28 C i upp till 12 veckor i 50% och 90% RH. Resultaten visade Overraskande att vissa papper som avsyrats brots ned kraftigare an motsvarande icke avsyrade papper.

7 6 NAgon jämförelse mellan preventiv och retroaktiv avsyming under inverkan av luftfororeningar tycks av alit att döma inte ha utförts tidigare. Med denna bakgrund lades en försoksmatris upp där tre kommersielit förekommande papperstyper skulle utsättas for nedbrytning genom accelererad âidring och exponering med kväve- och svaveldioxid. Dessa gaser togs med i matrisen for att fa en indikation om nâgra vanliga luftfororeningar, som kan tänkas ge upphov till nedbrytning av papper, skulle kunna pâverka resultaten. Preventiv avsyming gjordes pa en grupp papper innan exponering for nedbrytningsfaktorer och retroaktiv avsyrning pd en annan grupp efter exponering for nedbrytningsfaktorer.

8 UNDERSOKNINGENS GENOMFORANDE 7 Provmaterial For att fâ rimlig representativitet utan att forsoksmatrisen blev for omfattande valdes tre kommersielit tillgangliga papper, som representerar olika pappertyper. Papper A, 80 g/m2, av bomulisfiber, neutrallimmat med CaCO3 som fyilmedel. Papper B, 80 g/m2, av kemisk massa, hartslimmat, lera som fy11 medel. Papper C, 80 g/m 2, av mekanisk och kemisk massa (55% resp. 45%), hartslimmat, lera som fylimedel. Samtliga papper var obestrukna. Papper A representerar hogkvalitativa papper av bomulisravara, vanligen använt for arkivandamãl. Papper B representerar en papperstyp, som är vanlig som brev- och tryckpapper, och papper C forekommer ofta som skriv- och kopieringspapper for kontorsbruk. Papper med enbart mekanisk massa togs inte med i provserien da denna typ av papper är ovanlig i bocker och arkivmaterial. FOrekomsten i t.ex. moderna monografier torde vara mindre an 1%. (FOr bocker och arkivalier fran mitten av talet râder däremot ett annorlunda forhâllande, se Palm, Culihed u.â.). Försöksmatris De olika papperstypema delades upp i fyra grupper, som utsattes for antingen accelererad Aidring, kvävedioxid, svaveldioxid eller en blandning av kväve- och svaveldioxid. Innan Aldringen och exponeringarna avsyrades en del av arken med kalciumhydroxid och en del med magnesiummetylkarbonat (MMC), motsvamde preventiv avsyming, medan resten lämnades obehandlade. Efter exponeringarna skulle de obehandlade arken avsyras - retroaktiv avsyrning - varav hälften avsyrades med kalciumhydroxid och den andra hälften med MMC. Därefter utsattes samtliga ark for ytterligare accelererad Aidring.

9 Avsyrning Tvâ vanligt förekommande avsyrningsmetoder har använts, dels Ca(OH)2 som är vattenbaserad och dels MMC (här Wei To Dipping Formula #2) som är metanolbaserad. Ca(OH) 2-metoden innebar att ett papper som skall avsyras badas i en mättad lösning kalciumhydroxid, ca 0,2%, i 20 minuter (Smith 1970). Kalciumhydroxiden reagerar snabbt med kolsyra i luften och darned pâborjar omvandlingen till kalciumkarbonat sa snart arket lyfts ur kalciumhydroxidlösningen (Hey 1979). I inledningsskedet preparerades referensmaterialet med Ca(OH) 2, MMC och kranvatten (ph ca 7). En grupp lämnades opreparerad. For att undvika strukturforandringar i pappren, som behandlades med den vattenbaserade kalciumhydroxiden utformades en särskild torkningsprocedur. Torkningens första steg var att lata arken torka pa filterpapper i 3-5 minuter. Därefter lades arken i press mellan skivor av neutrallimmad bomullskartong, som skiftades 3 gânger med ungefar en halvtimmes mellanrum. Efter det sista bytet fick arken ligga i press over flatten, vilket i praktiken innebar timmar. MMC-lOsningen, som bestâr av methoxymagnesiummetylkarbonat lost i triklortrifluoretan och metanol, appliceras genom att ett papper sakta fors genom losningen sa att det blir helt genomdrankt. Därefter lufttorkas det varvid magnesiumkarbonat och magnesiumhydroxid bildas i papperet (Wei T'o Associates, Inc. 1981, 1984). Eftersom losningsmedlet metanol dunstar omedelbart och ej paverkar papprets struktur behovdes ingen särskilt torkningsprocedur genomforas. Accelererad ãldring Accelererad termisk Aldring genomfordes med 90 C och 50% RH, som var en av de tva foreslagna, och den av bl.a. Sverige forordade metoden i det vid projektets planering aktuella forslaget till ISO-standard Paper for permanent records. Gasexponeringar Gasexponeringarna skedde i en exponeringskammare enligt blockschemat (sid. 9). Genom en elektronisk styrenhet kontrollerades flodeshastigheten till ca 0,05 cm/s for att halla gaskoncentrationen konstant i exponerings-

10 ro' kammaren. Luftfuktigheten i kammaren h011s omkring 40% RH vid 23 C for att pappret skulle bibehalla ett nagorlunda naturligt fuktinnehail pa omkring 6%. Gasexponeri ngssystem Gas exposure system N O2 i, S0 21 NO2 Control unit 4L Flow I I I Exposure Flow I chamber 1mJ1 Fmeter - = Electronic control of gas flow - = Gas flow Exponeringsmangderna NO 2 och SO2 var 0,4 g/m3 och kombinationen NO2/S02 bestod av 0,2 g/m 3 av vardera. Mangden bestamdes med stod av resultat fran tidigare preliminära forsok. Gasema blandades med syntetisk luft, 80% N 2 och 20%02. Exponeringstiden i kammaren var 24 timmar. Vid de tre olika gasexponeringarna, med NO 2, SO2 respektive NO2/S02, placerades hela provomgangen med saväl obehandlade som behandlade papper samtidigt i exponeringskammaren. De olika papperstyperna var blandade. Proverna placerades hangande med distanser emellan. Testmetoder Aldringsstabiliteten har utvärderats genom provning av provpapprenas styrka och gulning. Styrkeegenskapema har mätts i viktal/vikstyrka (enhigt SCAN-P 17:77), dragstyrka (SCAN-P 16:76) och rivindex (SCAN-P 11:73). Matning av ijushet skedde vid 457 nm (ISO-ijushet) och redovisas i %. ph-matning utfordes enligt TAPPI-standard T428 pm -85 och alkalireserv mattes enligt ISOIFC 6/-/WG 4. Beträffande testmetoder se vidare i Appendix 1.

11 10 RESULTAT Det overvagande intrycket av resultaten är att dragindex och rivindex inte pâverkats i nâgon hogre grad av âldring och exponering, medan vikstyrkan paverkats kraftigare. Därför koncentreras redovisningen av styrkeegenskaperna till vikproven. Samtliga resultat redovisas dock i Appendix 2. Referensproverna visade att de mekaniska egenskaperna höll sig oförandrade oavsett papperstyp, behandling med kranvatten, kalciumhydroxid eller MMC. ph-vardet förändrades enbart vid avsyrning. Efter avsyrning erh011 de olika provpapprena omkring 1 %-enhet CO 3 extra buffertkapacitet (fig. 3a och 3b). Effekter av exponering och fildring Vikprov Vikprovet visar att preventiv avsyrning ger högre vikstyrka efter exponering och Aidring i 10 fall av 12 med kalciumhydroxid och i 5 fall av 12 med MMC hos de tre papperstypema (fig. la och lb). Gulning Resultaten av mätningama pa referensmaterialet visade inte pa nâgon skilinad mellan de tva avsymingsmetodema i fraga om initial gulning hos papper A och B. Däremot uppstod differanser hos papper C där Ca(OH)2 gay en kraftigare gulning an MMC (fig. 2a och 2b). Nâgot direkt samband mellan gulningsgrad och styrkeegenskaper efter exponering och Aidring kan inte pâvisas (fig. 4a och 4b). ph-värde Resultaten av ph-matningama pa de mest pâverkade papprena, d.v.s. de som genomgâtt exponering med blandningen NO2IS02 och Aidring, visar att ph-vardena relativt sett inte har förändrats märkbart (fig. 3a och 3b). Ytterligare ph-matningar pa provmaterialet föreföll därför inte motiverade. Alkalireserv Vid analys av alkalireserv erhalls resultaten i molfkg. Alkalireserven omräknas emellertid ofta till % CO3(0,2 mol/kg = 1 % CO3), vilket ocksa gjorts i denna undersokning. Samtliga papper tillförs ca 1 %-enhet CO3 buffertkapacitet vid avsyrfling oavsett papper och avsymingsmetod. Papper A, som har ca 3,5% CO3, far omkring 4,5% medan papper B och C, som inte hade nagon

12 11 alkalireserv, erhaller ca 1% efter avsyrning (fig. 4a och 4b). Buffertkapaciteten i kalciumhydroxidbehandlade papper förbrukas under exponering och âldring mer an i MMC-behandlade. Papper avsyrat med MMC förlorar genomgaende mer av sin initialstyrka an motsvarande papper avsyrade med kalciumhydroxid (fig. 5a och 5b). Det är anmarkningsvart att det MMC-behandlade pappret A förlorar sâ mycket som 40% av viktalet när det kalciumhydroxidbehandlade endast förlorar som mest 20%. En forkiaring kan vara att papper A är limmat med polyvinylalkohol. MMC-behandlingen kan möjligtvis ha en upplösande effekt pa polyvinylalkoholen.

13 DISKussION OCH SLUTSATSER 12 Resultaten av vikproven ger inget genereilt svar pa frâgan om preventiv eller retroaktiv avsyrning ger bäst resultat. Daremot finns en tendens till att preventiv avsyming med Ca(OH) 2 ger bättre resultat an retroaktiv, medan MMC fungerar bättre som retroaktiv an preventiv avsyrningsmetod. Det kan noteras att i majoriteten av de fall där retroaktiv avsyming ger bättre effekt an preventiv, har pappret exponerats for NO2 eller kombinationen NO2/S02. Tidigare har noterats att vid laga koncentrationer kvävedioxid är de mekaniska egenskapema opaverkade eller till och med nägot förbättrade (Iversen, Kolar 1991). Au papper gulnar vid Aidring är kant. Likasâ att papper behandlat med magnesiumforeningar har lagre ljushetsstabilitet an papper behandlat med t.ex. Ca(OH) 2. Detta har dokumenterats vid accelererad Aldring med bade torr och fuktig luft (Hey 1979). I denna undersokning ligger det närmare till hands att notera motsatsen. Den MMC-losning som använts gulnar enligt tiliverkaren trähaltigt papper vid avsyrning (Smith 1976). I denna undersokning visar det sig emellertid att just det trahaltiga pappret gulnar mer av kalciumhydroxid an av MCC. Au gulningsgraden hos ett papper star i direkt forhallande till papprets styrka är en mycket utbredd uppfattning. Accelererad termisk Aldring ger visst stod for denna uppfattning. Den bekräftas dock inte om man tar med även luftfororeningar som en nedbrytningsfaktor (jfr Iversen, Kolar 1991). ph-vardet har ofta använts som en viktig parameter for bedomning av pappers Aldringsstabilitet och nedbrytningsgrad. Resultaten visar inget direkt samband mellan ph-vardena och vikstyrka (fig. 3a och 3b). Detta styrks av tidigare iakttagelser att ph-matning ar en metod som ofta har Overtolkats vid bedomning om ett papper är bra eller daligt (Palm, Cullhed 1988; Wilson, Hebert 1969; Wilson, Parks 1980). Vid avsyrning erhalls ca 1 %-enhet extra alkalireserv i karbonater oavseu avsymingsmetod och papperstyp. Kalciumhydroxidbehandlade papper har genomgaende behallit en hogre styrka an MMC-behandlade, även om skilinaden ar obetydlig när det galler papper B (fig. 5a och fig. 5b). Det ar intressant att notera, att den alkalireserv som MMC ger i stort sett inte ar paverkad, medan kalciumhydroxidbehandlingens alkalireserv reducerats omkring 0,5 %-enheter. Detta kan vara en indikation pa att MMC inte reagerar med vissa luftfororeningar, vilka da istället angriper pappret.

14 13 SUMMARY Preventive and Retrospective Deacidification of Paper During the last decades, deacidification of paper has played a major role in paper conservation as a measure to prevent deterioration of paper through acid hydrolysis. Methods originally developed for the treatment of aged and acid paper - in this report characterized as retrospective deacidification - have been modified for use in the deacidfi cation of vast amounts as a preventive measure. These methods have been evaluated through accelerated aging; no attention being paid to air pollutants. The results of retrospectively deacidified paper appear to be used as support for the assumption of the benefits of preventive deacidification. The effects of air pollutants on deacidified paper have previously been studied. The results surprisingly showed that certain papers suffered a greater deterioration if decidified than if not. (Daniel, Flieder, Leclerc 1988). The purpose of this project has preventively and retrospectively simulated air pollution. been to examine the effects of deacidified papers exposed to This project was performed with three kinds of papers,, neutral sized cotton fibre paper with CaCO3 as filler; paper B, acid sized chemical pulp paper with clay as filler; and paper C, acid sized ground wood and chemical pulp (55% and 45% resp.) paper with clay as filler. All papers were 80 g/m 2. Deacidification was achieved with Ca(OH)2 in an aqueous medium and with a commercially available magnesium methyl carbonate, MMC, in methanol. The different types of paper were divided into four groups which were exposed to accelerated ageing, nitrogen dioxide, sulphur dioxide or a mixture of nitrogen and sulphur dioxide. Before accelerated ageing and gas exposure, some samples were treated with calcium hydroxide and some with MMC, preventive deacidification, while the rest were left untreated. After the exposure, the untreated samples were deacidified, retrospective deacidification, half of them with calcium hydroxide and the other half with MMC. Finally all samples were exposed to accelerated ageing once more. Accelerated ageing was carried out for 72 hours at 90 C and 50% RH in each phase in a climate chamber.

15 14 The gas exposures were 0,4 gim 3 of NO2, SO2 or a mixture of the two 1:1 (all mixed with synthetic air, 80% N 2 and 20% 02) for 24 hours and performed in a gasexposure system as illustrated on page 9. RH was kept at 40% to maintain the natural moisture content in the paper. The temperature in the exposure chamber was 23 C. The mechanical properties of the papers have been determined as fold number or folding endurance. The effects on yellowing, ph and alkali reserve were also studied. Appendix 1 describes the testing and reporting of mechanical properties and Appendix 2 presents all data. The results of folding endurance do not answer the question as to which deacidification principle is preferable, preventive or retrospective, although there seems to be some indication that calcium hydroxide works better as a preventive measure while MMC works better as a retrospective method rather than a preventive one (figs. la and ib). That the yellowing of paper is directly correlated to its strength is a widely spread assumption and this is to some extent supported by results from accelerated ageing with heat and humidity. If air pollutants are introduced as a deteriorating factor, however, different results are obtained. No immediate correlation between the rate of yellowing and the degradation of strength properties in paper was found in the results (figs. 2a and 2b). ph has often been used as an important parameter for determining the stability and state of deterioration of a paper. There were no immediate correlation between ph and degradation of the paper samples in this investigation (figs. 3a and 3b). These results are supported by earlier observations that ph has been overestimated as a means of determining whether a single paper is in a good or bad state (Palm, Culihed, 1988; Wilson, Hebert, 1969; Wilson, Parks 1980). An alkali reserve of about I% carbonate is obtained whichever of the two deacidification methods is used and on whichever paper (figs. 4a and 4b). It is observed that the alkali reserve produced by MMC is very little affected by accelerated ageing and air pollutants while the calcium hydroxide-produced alkali reserve is halved. The MMCtreated samples have however all lost more strength than the calcium hydroxide-treated (figs. 5a and Sb). This may be an indication that MMC does not react with certain air pollutants, which instead reacts with the paper.

16 15 LITTERATUR Barrow, W. J., Sproull, R. C., Permanence in book papers, Science, 24 April 1959, Volume 129, Number Daniel, F., Flieder, F., Leclerc, F., The effects of pollution on deacidified paper, Restaurator, Volume 11, Number Fellers, C. et al., Aldring/nedbrytning av papper - En litteraturöversikt, FoU-projektet for papperskonservering, Rapport nr 1, ISSN Stockholm Hey, M., The washing and aqueous deacidification of paper, The Paper Conservator, Volume 4, ISSN Iversen, T., Kolar, J., Kvävedioxids effekter pa papper, FoU-projektet for papperskonservering, Rapport nr 5, ISSN Stockholm Palm, J., Culihed, P., Ett vittrande kulturarv. UndersOkningar av papper i Kungl. biblioteket, Goteborgs och Uppsala universitetsbibliotek samt Riksarkivet, FoU-projektet for papperskonservering, Rapport nr 2, ISSN Stockholm Palm, J., Culihed, P., Papperskvalitet - En jämforande studie vid Uppsala Universitetsbibliotek, Carolinarapport 7. ISSN , u.â. Samuelsson, M. L., SOrner K., Naturligt Aldrat papper, FoU-projektet for papperskonservering, Rapport nr 4, ISSN Stockholm Smith, R. D., New approaches to preservation, Deterioration and Preservation of Library Materials, The Thirty-fourth Annual Conference of the Graduate Library School, August 4-6, 1969, H. W. Winger et al. [ed. H. W. Winger & R. D. Smith]. Chicago Smith, R. D., Paper deacidification part 3, Art Dealer & Framer, November Wei T'ó Associates, Inc., Technical Note TN-101, 1Oct81 och Technical Note TN-102, 27March84. Wilson, W. K., Hebert, R. L., Evaluation of the stability of record papers, TAPPI, August, Vol. 52, No Wilson, W. K., Parks, E. J., Comparison of accelerated aging of book papers in 1937 with 36 years of natural aging. Restaurator, Volume

17 FIGURER 16 Fig. 1 a. Vikstyrka hos tre Ca(OH) 2-behandlade papper. Deacid= avsyrat papper innan âldnng och exponenng. Prev= behandling + âldnng ever exponenng + áldring. Retro = âldring eller exponenng + behandling + âldnng. Folding endurance on three Ca(OH)2-treated papers. Deacid - deacidified paper before ageing and exposure. Prey - treatment + ageing or gas exposure + ageing. Retro ageing or gas exposure + treatment + ageing. dr X- Folding endurance 3 0-2,5 2 1,5 0,5 0 Ageina NO2 S02 NO2/S02 Ref Deadd Prey Retro Ref Deacid Prey Retro Ref Deacid Prey Retro Ref Deacld Prey Retro Fig. lb. Vikstyrka hos tre MMC-behandlade papper. Deacid = avsyrat papper innan aldring och exponering. Prey = behandling + âldring ever exponering + âldring. Retro = âldring ever exponering + behandling + âldring. Folding endurance on three MMC-treated papers. Deacid = deacidified paper before ageing and exposure. Prey treatment + ageing or gas exposure + ageing. Retro ageing or gas exposure + treatment + ageing. * c. Folding endurance 3-2,5 2 1,5 0,5 0 Aoalna NO2 S02 NO2/S02 Ref Deacid Prey Retro Ref Deacid Prey Retro Ref Deacid Prey Retro Ret Deacid Prey Retro

18 17 Fig. 2a. Ljushet och vikstyrka efter Ca(OH) 2-behandling, gasexponering med NO 2/S02 och ãldnng. Deacid= avsyrat papper innan âldnng och exponenng. Prev= behandling + àldnng ever exponering + ãldring. Retro = âldnng eller exponenng + behandling + aldring. Brightness (ISO) and folding endurance after Ca(OH)2-treatment, gas exposure with N021S02 and ageing. Deacid = deacidified paper before ageing and exposure. Prey treatment + ageing or gas exposure + ageing. Retro - ageing or gas exposure + treatment + ageing. Folding endurance 0 ISO-Brightness Folding endurance 2,5 1,5 0, %. 100% go Ref Deadd Prey Retro Rot Dead Prey Ketro lie! ueace Prey lietro 0 Fig. 2b. Ljushet och vikstyrka efter MMC-behandling, gasexponenng med NO 2/SO2 och aldring. Deacid= avsyrat papper innan ãldring och exponenng. Prey = behandling + âldnng ever exponenng + aldring. Retro = aldring eller exponering + behandling + âldnng. Brightness (ISO) and folding endurance after MMC-treatment, gas exposure with NO2' S02 and ageing. Deacid = deacidified paper before ageing and exposure. Prey - treatment + ageing or gas exposure + ageing. Retro = ageing or gas exposure + treatment + ageing. Folding endurance 0 ISO-Brightness Folding endurance 3 100% 90 2,5 2 1,5 1 0,5 M. _ Rot Deadd Prey Retro Rol Deacid Prey Retro Ret Deadd Prey Retro Paper 0 0

19 18 Fig. 3a. ph och vikstyrka otter Ca(OH) 2-behandling, gasexponenng med N021S02 och ãldring. Deadd = avsyrat papper innan aldnng och exponering. Prey = behandling + ãldriflg eller exponenng + âldring. Retro = áldnng eller exponenng + behandling + âldnng. ph and folding endurance after Ca(014)2-treatment, gas exposure with NOS02 and ageing. Deacid - deacidified paper before ageing and exposure. Prey - treatment + ageing or gas exposure # ageing. Retro - ageing or gas exposure # treatment + ageing. Folding endurance 0 Folding endurance ,5 2 1,5 0,5 0 I"- iii _Iin II I III I hell Lii 1LII till Ref Deadd Prey Retro Ret Deadd Prey Metro Met Deactd Prey Metro Pap., C Fig. 3b. ph och vikstyrka etter MMC-behandling, gasexponenng med NO 2'S02 och áldnng. Deacid= avsyrat papper innan âldnng och exponenng. Prev= behandling + âldnng eller exponering + âldring. Retro = áldnng eller exponenng + behandling + âldnrig. ph and folding endurance after MMC-treatment, gas exposure with N0 21S02 and ageing. Deacid - deacidified paper before ageing and exposure. Prey - treatment.#. ageing or gas exposure + ageing. Retro = ageing or gas exposure + treatment + ageing. Folding endurance 0 F' Ref Deacid Prey Retro Ref Deacid Prey Metro

20 19 Fig. 4a. Alkalireserv och vikstyrka efter Ca(OH) 2-behandling, gasexponering med N0/S0 2 och aldnng. Deacid= avsyrat papper innan ãldnrig och exponering. Prev= behandling + âldring ever exponering + âldnng. Retro = âldnng eller exponenng + behandling + aidring. Alkali reserve and folding endurance after Ca(OH)2-treatment, gas exposure with NOJS0 2 and ageing. Deacid deackilfied paper before ageing and exposure. Prey treatment + ageing or gas exposure # ageing. Retro = ageing or gas exposure + treatment # ageing. Folding endurance [I Alkali reserve Folding endurance 3. Alkali reserve 4,5 2, ,5.3 1,5 1- IIII... Iiri... 2,5-2 1,5 0,5 - III liii _Iipi-n.1 0,5 0 - Ref Deacid Prey Retre Ref Deacid Prey ReDo Ref Deadd Prey Retro.0 -Fig. 4b. Alkalireserv och vikstyrka efter MMC-behandling, gasexponering med N0/S0 2 och áldnng. Deacid = avsyrat papper innan áldnng och exponering. Prey = behandling + áldring eller exponenng + aldring. Retro = ãldnng ever exponering + behandling + âldnng. Alkali reserve and folding endurance after MMC-treatment, gas exposure with N0 2 1SO2 and ageing. Deacid - deacidified paper before ageing and exposure. Prey = treatment + ageing or gas exposure + ageing. Retro = ageing or gas exposure + treatment # ageing. Folding endurance 0 Alkali reserv Folding endurance 3 2,5 2 1,5 Alkali reserv o o ,5 2 1,5 0,5 0 Rol Deacid Prey R.t,n Rol Deacid Prev o.s,., 0,5 0

21 AJ Fig. 5a. Alkalireserv och viktal efter Ca(OH) 2-behandling, gasexponering med NO2/S02 och áldring. Deacid = avsyrat papper innan âldnng och exponering. Prey = behandling + âldnng ever exponenng + ãldring. Retro = áldnng eller exponenng + behandling + aldnng. Alkali reserve and fold number after Ca(OH)2-treatment, gas exposure with NO'SO 2 and ageing. Deacid - deacklified paper before ageing and exposure. Prey - treatment + ageing or gas exposure + ageing. Retro ageing or gas exposure + treatment + ageing. Fold number 0 Alkali reserve..- Fold number 300 Alkali reserve 5% 4, , , ,5 50 0,5 0 0 Rot Deadd Prey Retro Rot Deadd Prey Retro Rot Deacid Prey Retro Fig. 5b. Alkalireserv och vikstyrka efter MMC-behandling, gasexponeting med NO 2/S02 och âldnng. Deacid= avsyrat papper innan áldring och exponering. Prev= behandling + âldnng eller exponenng + âldring. Retro = âldring ever exponenng + behandling + âldring. Alkali reserve and folding endurance after MMC-treatment, gas exposure with N0 21S02 and ageing. Deacid - deackilfied paper before ageing and exposure. Prey treatment + ageing or gas exposure + ageing. Retro = ageing or gas exposure + treatment + ageing. Fold number 0 Alkali reserve--- Fold number 300 Alkali reserve 5% ,5 4 3, Rot Deacid Prey Retro Rot Deacid Prey ReDo Rot Deacid Prey Retro Paper 8

22 APPENDIX 1 Fysikaliska testmetoder En rad testmetoder har utvecklats for att prova pappers fysikaliska egenskaper med hansyn till funktion, t.ex. testas vatstyrka vid tillverkning av papper till pappershanddukar, viktal hos arkivpapper och sedlar etc. Flera standarder har fastställts (TAPPI, ANSI, SCAN m.fl.). Dessa är utformade sa att det skall vara mojligt att pa ett tillforlitligt sätt kunna kontrollera kvaliteten pa en produkt. I denna undersokning redovisas bl.a. viktal och vikstyrka. Det bor noteras att vikstyrkan utgor 10-logaritmen av viktalet, vilket redovisar antalet dubbelvikningar ett prov kan utsta (se t.ex. Fellers et al. 1988). Orsaken till att man redovisar vikstyrka istället for viktal är att man som regel erhaller en stor spridning av viktalen, även for samma ark. DärfOr räknas viktalen om for att sa att saga jamna Ut värdena. Vid redovisning tar man alitsa forst och logaritmerar viktalen fran provet. Därefter tar man medelvärdet av dessa och redovisar som vikstyrka. Detta är viktigt att komma ihag när man laser en vikstyrketabell. Till synes sma skilinader i vikstyrka kan innebära stora skillnader redovisade som viktal (fig. A). Fig. A. Exempel pa relationen meflan viktal och vikstyrka. Fingerade värden. An example illustrating the relationship between fold number and folding endurance. Fictitious values. Folding endurance 0 Fold number..- Folding endurance 3 Fold number , Vid de ovan beskrivna provningama skall man enligt standard prova We i maskinriktningen (Machine Direction, MD) och i tvarriktningen

23 (Cross Direction, CD). Mot bakgrund bi. a. av en tidigare undersokning dar papperstyrkan provats genom vikning diagonalt i pappersriktningen (Palm, Culihed 1988), och att man skulle kunna erhalla en diffusering av effekten av den rörelse i fibrema, som sker vid vätning av papper i t.ex. en vattenbaserad avsyrningsmetod, genomfordes tester pa referensmaterialet pa remsor skuma i 450 vinkel. Resultaten av de diagonalt skurna provema jämfördes sedan med de geometriska medelvärdena pa MD- och CD-resultaten. Undersökningen visade att man erhaller jämförbara resultat oavsett metod (fig. B). Fig. B. Vikstyrka hos 12 prover skuma i 450 mot MD och CD samt geometriska medelvârden av vikstyrka i MD 0th CD hos samma papper. Folding endurance of 12 samples cut 450 against MD and CD, and the geometric average values of folding endurance of MD and CD for the same paper. 45 Folding endurance 2,5 1,5 0, dEL number Vidare mattes reflektiviteten for att kunna jämfora de fysikaliska testresultaten med eventuella'fargforandringar, d.v.s. gulning hos pappret. Reflektiviteten mattes med en effektiv vaglangd av 457 nm (ISOijushet) där man tydligast ser effekten av gulning; ju lagre procenttal desto mörkare prov. Skilinader som är uppfattbara for Ogat är kring 2 %-enheter vid upp emot 100% reflektion. Vid 50% reflektion ligger uppfattningsgränsen vid 1 %-enhet.

24 APPENDIX 2 Tabeller Reference samples Reference tensile index 46,0 52,4 40,9 tear folding fold ph alkali index endurance number reserve %CO3 7,85 2, ,5 3,30 5,66 1, ,6 0,00 5,57 1, ,2 0,00 H20 Ca(OH)2 MMC 44,5 8,33 2, ,6 3,45 52,7 5,73 1, ,8 0,10 40,9 6,12 1, ,7 0,00 44,6 8,15 2, ,8 4,45 49,9 5,93 1, ,4 0,85 37,6 5,89 1, ,4 0,95 48,7 7,90 2, ,7 4,60 51,8 5,46 1, ,2 1,15 40,8 5,22 1, ,4 1,20

25 Treated and untreated samples after accelerated ageing, exposure to NO2, S02 or NO2/S02 Note: Groups named Ca(OH)2 and MMC were preventively deacidified. A CCELERA TED AGEING tensile tear Index Index Ca(OH)2 47,9 7,22 49,6 4,76 Paper 36,1 4,19 folding fold endurance number 2, , ,92 8 MMC 45,2 6,1 48,2 5,17 40,7 4,1 1, , ,51 3 Untreated 47,2 6,99 2, ,1 6,39 1, ,4 4,03 0,44 3 NO2 Ca(OH)2 tensile index tear index 48 9,44 58,1 5,11 38,4 4,84 folding fold endurance number 2, , ,14 14 MMC Untreated 47,7 7,93 2, ,7 8,06 1, ,7 4,81 1, ,7 8,28 2, ,7 5,74 1, ,4 5,67 0,93 9

26 S02 Ca(OH)2 MMC tensile index tear Index 44 8,07 55,6 5,01 36,3 7,29 47,6 6,78 52,4 5,52 40,6 4,83 folding fold endurance number 2, , ,97 9 2, , ,94 9 Untreated 42,7 7,29 2, ,4 5,63 1, ,3 5,45 0,8 6 NO2/S02 Ca(OH)2 tensile index tear Index 43,3 7,04 57,5 5,44 40,1 4,66 folding fold endurance number 2, , ,13 13 MMC Untreated 44,9 6,62 2, ,7 5,29 1, ,9 4,91 0, ,2 6,74 2, ,3 5,57 1, ,1 4,76 0,99 10

27 Preventively and retrospectively deacidified samples after accelerated ageing. Note: Groups named Ca(OH)2 and MMC were preventively deacidifled. Groups named Untreated+Ca(OH)2 and Untreated+MMC were retrospectively deacidified. A CCELERA TED AGEING (previously exposed to accelerated ageing) tensile tear folding fold Index index endurance number Ca(OH)2 Paper 48,2 7,14 2,3 200 Paper 54,8 4,91 1,59 39 Paper 42,8 4,58 0,97 9 MMC Paper 47 6,02 2, PaperB 48,4 5,04 1,35 22 Paper 40,9 4,84 0,54 4 Untreated+Ca(OH)2 Paper 47,5 6,66 2, ,97 1,37 23 Paper 35,1 4,77 0,8 6 Untreated+MMC Paper 47,2 6,26 2, ,6 4,52 1,45 28 Paper 40,4 4,42 0,61 4

28 A CCELERA TED AGEING (previously exposed to NO2) tensile tear folding fold Index Index endurance number Ca(OH)2 Paper 47,3 7 2, Paper 57,6 5,25 1,72 53 Paper 40,3 4,49 1,08 12 MMC Paper 47,9 6,77 2, Paper 52,5 5,21 1,6 40 Paper 40,5 4,65 0,83 7 Untreated+Ca(OH)2 Paper 46,1 7,52 2, Paper 53 5,14 1,62 42 Paper 31,4 5,07 0,88 8 Untreated+MMC Paper 47,7 6,45 2, Paper 54,5 5,27 1,63 43 Paper 39,9 4,32 0,7 5

29 A CCEL ERA TED AGEING (previously exposed to SO2) tensile tear folding fold Index index endurance number Ca(OH)2 Paper 47,1 7,14 2, ,9 4,84 1,63 43 Paper 39,1 4,99 1,03 11 MMC Paper 44,7 6,26 2, Paper 52,2 4,6 1,66 46 Paper 41,3 4,22 0,59 4 Untreated+Ca(OH)2 Paper 45,3 6,62 2, Paper 49,2 5,18 1,6 40 Paper 33,4 4,79 0,85 7 Untreated+MMC Paper 46,2 6,6 2, Paper 51,5 4,9 1,6 40 Paper 41,7 4,17 0,56 4

30 ACCELERATED AGEING (previously exposed to N021S02) tensile tear folding fold alkali Index Index endurance number ph reserve %CO3 Ca(OH)2 Paper 45,3 6,77 2, ,3 4,0 50,6 4,87 1, ,1 0,3 Paper 37,8 4,76 0,95 9 8,9 0,8 MAC Paper 45,1 6,27 2, ,4 4,3 Paper 48,3 5,22 1, ,8 1,1 41,9 4,40 0,76 6 8,6 1,2 Untreated+Ca(OH)2 44,2 6,31 2, ,1 3,8 48,9 5,39 1, ,7 0,3 Paper 33,5 5,15 0,91 8 9,0 0,6 Untreated+MMC 47,7 6,45 2, ,7 4,7 Paper 51,6 4,96 1, ,9 1,0 Paper 40,5 4,27 0,39 3 8,8 1,1

31 FoU-projektet ffirpapperskonservering Tidigare rapporter i serien: Aldringinedbrytning av papper -en litteraturöversikt. Christer Fellers m.fl. [red.tom Lindström]. Stockholm F. Ageing/ Degradation of Paper - A literature survey. Christer Fellers et al. [ed.tom Lindström], Stockholm Ett vittrande kulturarv. Jonas Palm & Per Culihed. Stockholm Deteriorating Paper in Sweden. Jonas Palm & Per Cullhed. Stockholm (An English version of Report No. 2.) Naturligt àldrat papper - Svenska papper Marie Louise Samuelsson & Karin Sörner. Stockholm Summary: Natural Ageing of Paper Swedish Papers Kvävedioxids effekter pa papper. Tommy Iversen & Jiri Kolar. Stockholm Summary: Effects of Nitrogen Dioxide on Paper. ADRESS: Riksarkivet Box Stockholm