Aldringsbestandighet hos bockeroch skriv & tryckpapper

Transkript

1 FoU-projektet f6rpapperskonservering 0 Aldringsbestandighet hos bockeroch skriv & tryckpapper En projektsammanfattning Jngmar Fröjd Rapport nr7 ISSN Stockholm,juIi 1993

2 I foreliggande projektsammanfattning redovisas foljande rapporter: Abadie-Maumert, F. A. [red Bøhmer, E.], Aldringsstabiitet hos nøytralt treholdig papir. Abadie-Maumert, F. A. [red Bøhmer, E], Blekingens innvirkning pa treholdig papirs aldringsstabilitet. Abadie-Maumert, F. A., Bovin, A., Aldringsstabilitet hos tryckt papper. Gomer, M., Lindholm, G., Aldringsbestandighet hos bocker. Iversen, T., Kolseth, P., Hartsets inverkan pa Wring as' papper av hogutbytesmassa. Krogerus, B., Laamanen, J., Rigdahl, M., Bestrukna pappers âldringsbeständighet.

3 ALDRINGSBESTANDIGHET HOS BOCKER OCH SKRIV- & TRYCKPAPPER En proj ektsammanfattning Ingmar Fröjd FoU-projektet for papperskonservering Rapport nr7- ISSN Stockholm,juIi 1993

4 INNEHALL Förord 3 Sammanfattning 4 Inledning 7 Bakgrund 7 Problemorientering 8 Material och metoder 9 Bleknings inverkan pa ãldringsbestandigheten 11 Trahaltiga pappers âldringsbeständighet 13 Bestrukna pappers och bestrykningsskikts âldringsbestandighet 16 Offsettryckets inverkan pa pappers âldringsbeständighet 18 Aldringsbestandighet hos böcker 19 Referenser 21 Bilagor Projektets styrgrupp Oversikt av standarder rörande âldringsbestandighet hos papper

5 3 Förord Nedbrytning av papper är ett stort problem for arkiv och bibliotek världen Over. I Sverige samverkar sedan nàgra Ar ett antal statliga bok- och dokumentbevarande myndigheter i ett forsknings- och utvecklingsprojekt for papperskonservering. Ett av projektets syften är att initiera och främja utveckling av Aldringsbestandiga papper for administrativa handlingar, bocker och andra trycksaker. Internationeilt Okar efterfragan pi Aldringsbestandigt papper. For den nordiska skogsindustrin med sitt stora exportberoende och inriktning pa produkter med hog foradlingsgrad är det viktigt att engagera sig i denna utveckling och internationeilt standardiseringsarbete pa* omradet. Mot den bakgrunden arrangerade FoU-projektet for papperskonservering, Skogsindustriema och STFI ett seminarium pa temat "Bättre fmpapper" i maj I seminariet deltog foretradare for svenska finpapperstiliverkare, nordiska branschforskningsinstitut m fl intressenter. Seminariet utmynnade i ett forslag till projektprogram med syftet att ta fram underlag for utveckling mot ett breddat utbud av Aldringsbestandiga produkter. Ett nordiskt samarbetsprojekt med arbetsnamnet Bättre finpapper etablerades. Projektet har letts av en styrgrupp med representanter for det svenska FoU-projektet for papperskonservering, GFL (Grafiska Forskningslaboratoriet), KCL (O y Keskuslaboratorio - Centrallaboratorium Ab), PFI (Papirindustriens Forskningsinstitutt), STFI (Skogsindustrins Tekniska Forskningsinstitut) och STORA Papyrus Forenede Papirfabrikker. Styrgruppen redovisas i bilaga 1. Referensgrupper med representanter for industrin har funnits till delprojekten. Delprojekt 1 redovisas som bilaga 2. Delprojekt 2-6 har redan avrapporterats i form av SCAN Forsk rapporter (nr 571, 576, 577, 578, 590 och 592). FOr att informera om arbetet pa omradet och fla Ut med projektets huvudresultat till en vidare krets avrapporteras projektet i sin heihet genom foreliggande sammanfattning. Projektet har finansierats av FoU-projektet for papperskonservering, medverkande forskningsinstitut och Nordisk Industrifond. Uppsala i juli 1993 Ingmar FrOjd Projektledare

6 4 SAMMANFATTNING Foreliggande rapport sammanfattar ett nordiskt samarbetsprojekt med arbetsnamnet Bättre finpapper. Projektets mm har varit att undersöka hur pappers och böckers Aldringsbestandighet pàverkas av olika betingelser och kända komponenter vid tillverkning och efterbehandling. Arbetet har delats upp i flera delprojekt, som inriktats pa* effekter av blekning, Aldringsbestandighet hos trähaltiga papper och bestrukna papper, offsettryckets effekter samt böckers Aldringsbestandighet. Bestandigheten har utvärderats genom bestanining av fysikaliska och kemiska egenskaper fore och efter accelererad Aidring. Erfarenheterna fran arkiv och bibliotek av trahaltiga pappers daliga Aidringsegenskaper galier främst papper, som varit av konventioneil slipmassa och surlimmade. Moderna tillverkningsprocesser kan emellertid ge produkter med andra Aldringsegenskaper, som är viktiga att belysa. Mot bakgrund av indikationer pa* att ligninbevarande blekning kan ha negativ inverkan pa Aidringsbestandigheten undersöktes effekter av peroxidblekning pa laboratorieark av hogutbytesmassor. Peroxidbiekning visade sig inte ha nagon negativ inverkan pa' Aldringsbestandigheten, vare sig det gaiier mekaniska eller optiska egenskaper. Trahaitiga papper med olika sanimansättning följde i stort sett samma monster som träfria papper vid Aidring vad gaiier effekter av sur resp neutral limning och alkalireserv. Resuitaten antyder ocksa att neutrallimning, och framfor alit forekomsten av en buffrande aikalireserv, kan ha storre betydelse for styrkeegenskapernas utveckling an fibersammansattningen. UndersOkningen av hartskomponenters inverkan pa* laboratorieark av hogutbytesmassa indikerar att harts kan ha negativa effekter pa mekaniska egenskaper vid Aidring. Resuitaten ger emellertid inte tiiirackiigt underlag for generella siutsatser om effekter pa* styrkeegenskaper hos papper av exempelvis modema laghartshaltiga massor. Resultaten i fraga om hogutbytesmassor och trahaitiga papper visar att fortsatt forskning bor fokuseras pa* betydelsen av inblandning av hogutbytesmassor, särskiit vad galler effekter pa styrkeegenskaper, i neutrallimmade papper med alkaiireserv. Fortsatt forskning är särskiit motiverad med hansyn till moderna hogutbytesmassors Okade kommersiella betydelse. Undersokningarna av bestrukna papper och bestrykningsskikt visade att bestrykningen inte inverkar negativt pa Aldringsbestandigheten. Tvärtom kan den forbättra vissa egenskaper genom bestrykningskiktets skyddande inverkan pa* baspapperet, framfor alit genom buffertverkan hos kalciumkarbonathaltiga skikt. Resultaten pekar inte pa nagot omedelbart behov av fortsatt forskning pa* omradet pa grundval av konventionell accelererad Aldring. SAdan Aldring kan, specielit for bestrykningsskikt, medfora helt andra nedbrytningsreaktioner an naturligt

7 5 Aidrande. FOrsök med kemiluminiscensteknik indikerar att fly metodik kan vara fruktbar, och att den fortsatta forskningen främst bör inriktas pa Aldringsmekanismer och effekter i sjalva bestrykningsskiktet. Vid offsettryckning medfdrde vare sig tryckfarg eller fuktvatten andra forandringar an att de förstärker de effekter, som kan iakttas vid âldring av otryckta papper. Papper som uppfyller kriterier for âldringsbestandighet enligt t ex svenska Riksarkivets foreskrifter eller forslaget till internationell standard (RA-FS 1991:10; ISO/DIS 9706), torde emellertid kiara även offsettryckets sura miljo utan dramatiska effekter. Vidare forskning pa* omradet bor snarare inriktas pa* forandringar av trycket, exempelvis flerfargsbilder, an effekter pa* papperet. Beträffande Aidri ngsbestandi gheten hos bocker slutli gen, pavisades inte nagra negativa.effekter utover ingaende komponenters enskilda Aldringsegenskaper. Samtidigt vittnar undersokningen om att det foreligger ett stort behov av metodutveckling pa omradet. Smaltlim, vars smalttemperatur är lagre an temperaturen vid accelererad Aidring, är eli flagrant exempel pa* detta. Grundlaggande kunskaper om moderna dispersionslims och limfogars hailfasthet i ett langre perspektiv saknas. Vissa resultat av projekt Battre finpapper antyder goda forutsattningar for ett breddat utbud av Aldringsbeständiga produkter, medan andra snarast understryker behovet av fordjupad forskning pa* omradet. Det sistnämnda galler inte minst metodiken. Accelererad Aldring, den enda metod som for närvarande star till buds for utvardering av pappers Aldringsegenskaper, ma* vara tillfredstallande vid undersokning av langsiktiga effekter pa* ett papper av t ex en konserveringsmetod. I flera undersokningar har emellertid bristerna med accelererad Aidring uppmarksammats. Accelererad Aidring kan initiera flera olika reaktioner, som paverkar egenskaperna med olika hastigheter; styrka och ijushet exempelvis utvecklas inte pa samma salt DärfOr är det svart att utviirdera papper med helt olika sammansättning pa grundval av en och samma Aldringsmetod och gora prognostiserande jämforelser mellan papperens Aldringsbeständighet. Vidare har tidsfaktorn stor betydelse. Vid kort Aldringstid spelar sjalvfallet den initiala styrkan stone roll an vid lang, vid en jämforelse mellan olika papper. Aidring i exempelvis sex dygn är alldeles for kort tid for prognostisering, i alla fall om man praktiserar en sa mild metod som 80 C/65%RH. De praktiska konsekvenserna av detta maste beaktas, sarskilt om man Overvager Aldringskriterier i specifikationer eller standarder. Man maste ocksa ifragasatta om accelererad Aldring ar en lamplig metod for att simulera Aldring av bestrukna papper. FOrhOjd temperatur kan även fungera som mjukgorare for vissa av bestrykningsskiktets bindemedel, vilket kan forandra AldringsfOrloppet radikalt jämfort med naturligt Aidrande. Utvardering av produkterna bor baseras pa en metod, som ger ett tillforlitligare underlag for prognostisering i det langa perspektiv som

8 rel galler for arkiv- och biblioteksmaterial, och som heist Ur praktiskt användbar även i produktionen. Undersokningen av bocker accentuerar behovet av metodutveckling. Projektets resultat visar även att trahaltiga papper inte a priori màste uteslutas vid utveckling av Aldringsbestandiga produkter. Neutrallimning och buffring med en alkalireserv har uppenbarligen positiv inverkan pa styrkeegenskaperna hos trähaltiga papper. Problemet med efterguining kvarstar emellertid. Närmare undersokningar av trahaltiga pappers âldringsegenskaper är därfor angelagna. Det är ocksa angelaget att kiarlagga hur mycket eftergulning som kan accepteras med hansyn till läsbarheten och mojligheterna att filma eller OverfOra materialet till andra medier i framtiden. En bättre kunskapsbas for optimering av produkterna, där Aidringsbestandigheten är en självklar faktor, är viktig sâväl for den exportinriktade nordiska pappersindustrin som for arkiven och biblioteken.

9 7 INLEDNING Bakgrund Nedbrytning av arkivhandlingar och böcker är ett stort problem som uppmarksammats ailt mer under senare ãr. Omlattande konserveringsinsatser krävs for att rädda de enorma mangder material som nu vittrar i arkiv och bibliotek världen Over. Det är visserligen väl kant att forvaringsmiljon spelar en stor roll i nedbrytningsprocessen, men de relativa skilinaderna i nedbrytning mellan olika papperstyper kan endast forklaras med deras âldringsegenskaper. Samst förhaller det sig med s k surlimmat trahaltigt papper fran senare delen av talet. Det bar i regel utsatts for den mest spektakulara nedbrytningen med en omisskanlig gulbrun ton, och är manga ganger i sa dalit skick att det inte tal normal hantering. Aven senare tiders arkiv- och biblioteksmaterial innehaller betydande andelar nedbrutet papper (Palm, Culihed 1988), som kommer att ställa framtida generationer infor ett standigt växande konserveringsbehov. Det ir viktigt att bryta denna trend och utveckla Aldringsbestandiga p apper*. Med hansyn till nedbrytningens karaktär och omfattning är Aidringsbestandiga vedfiberbaserade skriv- och tryckpapper i allmänt bruk mest angelägna for arkiv och bibliotek, inte arkiv- eller säkerhetspapper av exklusiva ravaror. Internationelit Okar efterfragan pa permanent eller alkaline paper och arbete med standarder pagâr. Mot denna bakgrund arrangerades 1988 ett seminarium pa temat "Bättre finpapper". En forutsättning for ett breddat utbud och allmän anvandning av Aldringsbeständigt papper är att Aldringsbestandigheten gr att forena med kända eller Overblickbara produktionstekniker, miljo- och produktkrav, exempelvis grafiska krav. Det är den helhetssynen som kom till uttryck i seminarietemat. Vid semiiariet konstaterades, att kriterier for Aldringsbeständighet maste baseras pa* papperets sammansattning. Det är allmänt accepterat att blekt kemisk massa, neutrallimning och nagra procents alkalisk buffert ger forutsattningar for bra Aldringsegenskaper (Fellers m fl 1988). De omraden där behovet av kunskapsuppbyggnad var mest angelagen identifierades; moderna blekprocessers inverkan, Aldringsbestandighet hos neutrallimmat papper av mekanisk massa (även om denna papperstyp per definition inte räknas som finpapper), bestrukna pappers Aldrings- * Terminologin är vacklande i fraga om 5ldersbestandigt, âldringsbestandigt, Aidringsstabilt etc, alla sprãkligt otympliga men mer eller mindre vedertagna. Här har begreppen äldringsbestandig/-beständighet använts genomgâende med en allmän betydelse av lang hällbarhet utan signifikant forandring eller forsvagning av produkten, d v s snarast enligt Pappersordlistans definition. Begreppen överensstämmer smedes inte med Riksarkivets kriterier for Mdringsbestiindighet (RA-FS 1991:10).

10 8 bestandighet, tryckets inverkan och slutligen böckers Aldringsbesthndighet (Protokoll ). Med stöd av detta har projekt Bättre finpapper genomlorts som eu nordiskt samarbetsprojekt. Problemorientering Projektets ma! har varit, att undersöka hur pappers och böckers Aidringsbestandighet paverkas av olika betingelser och kända komponenter vid tillverkning och efterbehandling. Arbetet har inriktats ph grundlaggande kunskapsuppbyggnad rörande Aldringsbestandighet, som bearbetats i flera delprojekt mom följande problemomraden. Aldringsbestandighet; nomenklatur, mätmetoder och specifikationer. En samordnad nomenklatur, inventering av relevanta matmetoder och specifikationer/standarder for Aldringsbestandigt papper är viktiga for ett intemationeilt projektsamarbete ph omradet. (Inventeringen av specifikationer/standarder redovisas i bilaga 2.) Bleknings inverkan ph Aldringsbestandigheten. Utvecklingen och introduktionen av nya blektekniker for massa har accelererat under senare fir. Det Ar viktigt att vi inte med modema bleksekvenser bygger in en Okad nedbrytningstendens hos papperet. Effekter av blekning av mekanisk massa har undersokts mom ramen for detta projekt. (Blekningen av kemisk massa har behandlats och finansierats särskilt och avrapporteras separat i FoU-projektets for papperskonservering rapportserie.) Trahaltiga pappers Aldringsbestandighet. Tendensen till eftergulning hos papper av hogutbytesmassor är väl känd. UndersOkningar visar att fiberblandningar som innehaller slipmassa är Overrepresenterade bland det mest nedbrutna materialet i arkiv och bibliotek (Palm, Culihed 1988). Det finns emellertid indikationer pa* att den hoga ligninhalten hos trahaltigt papper inte behover innebära daliga Aldringsegenskaper om det tiliverkats i en neutral/alkalisk process och innehaller en alkalireserv. Därlor ar det viktigt att undersoka effekter av neutral tillverkning och att precisera erforderliga tillverkningsbetingelser for Aldringsbestandighet. HOgutbytesfibrer utgor komplext uppbyggda kompositsystem där i stort sett alla ursprungliga vedkomponenter finns kvar. Extraktivämnenas eventuella roll i de reaktioner som leder till nedbrytning vid Aldring är oklar. Moderna processer for framstallning av hogutbytesmassor, särskilt kemitermomekaniska, ger emellertid hell andra mojligheter till att fa fram massor med betydligt lagre innehall av extraktivämnen an traditionella mekaniska processer. Att belysa exempelvis hartskomponenters roll vid Aldring av papper av hogutbytesmassor är därfor angelaget. UndersOkningar av Aldringsbestandigheten hos papper, som innehaller stone eller mindre andel mekanisk massa, är viktiga med hansyn till att

11 blandningar av olika massatyper är vanliga for optimering av exempelvis moderna tryckpapper. Besirukna pappers och bestrykningsskikts Aidringsbestandighet. Generelit kan sagas att kunskaperna mom detta omrade är bristfalliga elier i alia fall synnerligen sparsamt dokumenterade i litteraturen. NAgon erfarenhet av langre tids naturligt ãidrande av bestrukna papper, som skuile kunna vara vagiedande for forskningen, finns tyvarr ännu inte. Kunskapsuppbyggnad pa* omradet kan ocksa motiveras med att bestrukna papper blir alit vanligare pa* marknaden. En viktig fraga är om bestrykningen kan ha en skyddande inverkan pa* baspapperet. Intressant darvidlag är om det är nagra skillnader mellan bestrykning baserad pa* kaolin resp kalciumkarbonat. Ett alkaliskt buffrande palagg kan tänkas ha en skyddande effekt genom att neutralisera sura fororeningar och nedbrytningsprodukter i papperet. Vidare kan tankas att Aldringsbestandigheten hos sj älva bestryknings skiktet paverkas genom nedbrytning eller omlagring av bindemedlet, t ex syntetisk latex. Offsettryckets inverkan pa pappers Aldringsbestandighet. Projekt Bättre finpapper har primärt varit inriktat pa själva papperet, fastän det yttersta syftet givetvis ar Aldringsbestandiga produkter som informationsbärare. Informationen ma* sedan vara hand- eller maskinskriven, framställd med olika kopieringstekniker eller tryckt etc. I denna flora av tekniker utgor trycket en stor och forhallandevis homogen grupp, som dessvärre är bristfalligt känd beträffande effekter av tryckprocesser och färger. Detta galler inte minst offsettrycket där papperet kan utsättas for surt fuktvatten upp till Atta ganger i pa* varandra foijande tryckverk. Aldringsbestandighet hos bocker. Ett brett upplagt projektprogram avseende Aldringsbestandiga papper och tryck bor inkludera boken som slutprodukt, bade med avseende pa bestandigheten hos själva bandet och bindningens effekter pa* papperet. Aldringsbestandigheten hos bocker är emellertid i alit vasentligt ett obearbetat omrade. Material och metoder Materialvalet har varierat beroende pa delprojektens probleminriktning. Laboratorietiliverkade ark saväl som kommersiellt tillgangliga papper med olika massainnehall har undersokts. PA grundval av sammansattningen kan undersokningsmaterialet indelas i nagra huvudtyper av massa och papper, som kan definieras enligt foljande. Hogutbytesmassa - innebär i princip alla massor med stor andel lignin. Kemisk massa - massa i vilken fibrerna frilagts pa' kemisk väg, vanligen genom kokning, varvid andra ämnen an cellulosa i stor utsträckning utlosts (Pappersordlista). Kemitermomekanisk massa, CTMP - mekanisk massa som framställts genom att flis forvärmts till en temperatur av Over 100 C i närvaro av

12 10 kemikalier eller efter forbehandling med kemikalier och därefter fibrerats i tryckraffinor vid ett Angtryck Over atmosfartrycket (Pappersordlista). Mekanisk massa - massa i vilken fibrerna frilagts uteslutande pa* mekanisk vag (Pappersordlista). Finpapper - skriv- eller tryckpapper av hog kvalitet (Pappersordlista), som innehaller hogst 10% mekanisk massa, enligt vedertagna tull- och marknadsnormer. Träfritt papper - papper tiliverkat av antingen blekt kemisk massa eller lumpmassa eller en blandning av dessa (Pappersordlista). Trahaltigt papper - papper som innehaller större eller mindre andel mekanisk massa (Pappersordli sta). Aldringsbestandigheten har utvärderats genom bestamning av kemiska, mekaniska och optiska egenskaper enligt standardiserade metoder fore och efter s k accelererad Aidring. Accelererad Aidring innebar ett paskyndat Aidrande genom forhojd temperatur och luftfuktighet under en begransad tid, vanligen mellan en och fyra veckor. * FrAn praktisk arkiv- och bibliotekssynpunkt är papperets styrka, d v s dess mekaniska egenskaper, mest kritisk. MAttliga forandringar av optiska egenskaper vid Aidring, t ex viss eftergulning, kan i regel tolereras (jfr ISO/DIS 9706). Vid redovisningen av delprojektens huvudresultat i foreliggande sammanfattning har tonvikten därfor lagts pa' papperens styrkeegenskaper.

13 11 BLEKNINGS INVERKAN PA ALDRINGSBESTANDIGHETEN Utgãngspunkt for denna undersokning har varit att papper som innehâller hogutbytesmassor kan ha förhallandevis bra àldringsegenskaper, om de tiliverkats under alkaliska betingelser. Det finns emellertid indikationer pa att ligninbevarande blekning kan ha negativa effekter pa' Aidringsegenskaperna. Proj ektet har darför inriktats pa* effekter av blekning pa moderna hogutbytesmassor. FrAn praktisk-kommersiell utgangspunkt valdes inverkan av peroxidblekning. Laboratorieark av oblekt och peroxidblekt kemitermomekanisk massa (CTMP) och halvkemisk massa ("PMC") jämfördes med referensark av blekt sulfat och av bomulislinters. Alla ark hade ph mellan 6,0 och 6,2 fore Aidrandet utom blekt PMC (6,8). Den for arkiv och bibliotek centrala fragan, d v s peroxidblekningens paverkan pa styrkeegenskaperna, kan illustreras med styrkeutvecklingen vid accelererad Aidring uttryckt i rivindex (figur 1). RIvIndsk$, mnm2/g 14 -A Sutfat Linters 81- CIMP CIO 81. PMC Aldrfngstid, d gn Figur 1. Riviiidex efter accelererad áldring (80 C/65%RH) i 150 dygn. (Källa: Abadie-Maumert, 6/1991, fig 10.) Parallelliteten i styrkenedgang hos arken av de blekta och oblekta hogutbytesmassorna är markant och i det närmaste linjär. Peroxidblekningen hade uppenbarligen ingen negativ effekt. Den i detta experiment uppseendeväckande styrkenedgangen hos referensarket av blekt sulfat

14 12 motsvaras inte av andra erfarenheter av denna massatyp och förklaras inte närmare. En stor del av undersokningen ägnas de fran traditionell kommersiell synpunkt mest kritiska egenskaperna, ijushet och gulton. Dessa egenskaper utvecklades inte Iinjärt. Fdrandringarna var störst i Aldringens initialskede. Efter 150 dygns Aidring var samtliga provark kraftigt paverkade och hogutbytesmassorna lag exempelvis under 30% i ISOijushet, blekta saväl som oblekta. Peroxidblekningen verkar inte heller ha nagra avgorande effekter pa' utvecklingen av ijushet och gulton, utan forandringarna skedde tamligen parallelit for provarken av blekta och oblekta hogutbytesmassor. Den generella slutsatsen äí, att peroxidblekning i sig inte har negativa effekter pa* Aldringsbestandigheten. (Ur: Abadie-Maumert, F. A. [red BØhmer, E.], Blekingens innvirkning pa treholdig papirs aldringsstabilitet.)

15 TRAHALTIGA PAPPERS ALDRINGSBESTANDIGHET 13 En tidigare undersokning har visat att det är papperets surhetsgrad, som är avgorande for utvecklingen av optiska och mekaniska egenskaper vid Aidring, vare sig papperet är träfritt eller trahaltigt (Abadie-Maumert, Soteland 1989). Fern trahaltiga papper med olika surhetsgrad, alkalireserv (inneháll av kalciurnkarbonat) och fiberinnehall har därfor undersdkts. Sarntliga provpapper kom fran ett och samma bruk och inneh011 sulfitmassa och mekanisk massa (slipmassa) i olika proportioner. UndersOkningen inriktades mot att kartlagga inverkan pa* Aidringsbeständigheten av Ire viktiga variabler; innehallet av mekanisk massa, ph och kalciumkarbonatinnehall. Provpapperens sammansattning framgar av tabell 1. Tabell 1. Sammansattningen hos undersökta trahaltiga papper med avseende pa andelen mekanisk massa av fiberinnehj1et, ph och alkalireservens storlek. Prov A B C D E %mekmassa ph 7,9 5,8 5,5 8,0 7,9 %karbonat ,5 10,8 (Kalla: Abadie-Maumert, 5/1991, tabell II.) Generelit visade sig neutralt papper vasentligt stabilare an surt med hansyn till bade styrka och Ijushet. Neutrallimmat papper utan alkalireserv (prov A) verkar vara stabilare an surlimmat papper med alkalireserv (CaCO3-pigmenterad ytlimning, prov D) i fraga om optiska egenskaper, medan motsatt forhallande tycks vara fallet i fraga om rivindex. En alkalireserv i papperet tycks ha mycket stor positiv effekt och tycks delvis kunna upphava effekter av surlimning och innehallet av rnekanisk massa. Bast resultat uppnaddes med bade neutrallimning och hog alkalireserv (prov E). I det undersokta fallet lag alkalireserven i bestrykningsskiktet, och det gar inte att avgora om effekten blivit en annan om alkalireserven hade varit placerad i baspapperet. En rangordning av proverna pa' grundval av rivindex vid Aidring visade Aldringstidens avgorande betydelse vid en prognostiserande jamförelse mellan papper med olika sammansattning (tabell 2). Accelererad Aldring (80 C/65%RH) i sju dygn gay obetydlig information utover utg5ngsvardena, och är uppenbart for kort tid for en tiliforlitlig prognos i ett langre perspektiv.

16 14 Tabell 2. Rangordning av provpapperen efter rivindex vid ace Wring (80 C/65%RH). Rangordning 0 dygn 7 dygn 28 dygn 56 dygn* 1 B B D D 2 C D E E 3 D C B A 4 A A A B 5 E E C C * Extrapolerad ãldringstid (KaIla: Abadie-Maumert, 5/1991, tabell VII. 0-kolumnen tillagd.) Proverna med hogt ph-värde och en alkalireserv försämrades relativt sett mindre ju längre Aldringstiden var. En buffrande alkalireserv är tydligen viktigare an ph-vardet i sig (jfr Fellers m fl 1988). Mot bakgrund av de processer som i dagens lage anvands for framstallning av papper av hogutbytesmassor och mojligheter till processmodifieringar har intresset inriktats pa* hartskomponenternas eventuella roll vid Aidring, t ex brytning av fibrernas bindningar till varandra genom migration av harts fran fiberns inre till dess yta, som kan paskyndas av alun vid s k surlimning. Laboratorieark av fyra kommersielit tillgangliga massakvaliteter har därfor undersokts; blekt och oblekt slipmassa (SGW) och kemitermomekanisk massa (CTMP) fran en och samma tillverkare. Egenskaperna hos ark av ursprungsmassorna har jämforts med ark av samma massor, som extraherats for att avlagsna harts och andra vedkomponenter. FOrsOk med vattenabsorption visade att extraktionen haft effekt pa' främst de blekta massorna. I de oblekta massorna fanns harts troligen kvar. Dragprov (dragindex, zero-span dito, och dragstyvhetsindex) gay inga andra utsiag an att fiberstyrkan gick ned vid Aidring och paverkades inte av extraktion. Brottarbetsindex (figur 2) och brottojning gick ocksa ned vid Aidring. Denna nedgang kunde emellertid till stor del Aterhämtas genom extraktion av Aldrade ark. Ljushetens, d v s ljusabsorptionskoefficientens, forandring vid Aidring paverkades inte av extraktion. Däremot gay forandringar i ljusspridningen en antydan om att arkstrukturen paverkats.

17 15 Brottarbetsindex, J/ kg Referens D Aidrat Aidrat och extraherat o 0 o (I) 14) U Figur 2. Brouarbetsindex (geometriskt medelvärde) for âldrade ark (90 c/50%rh i 12 dygn) fore och efter extraktion med aceton jämfort med referensark. (Källa: Iversen, Kolseth, 1991, fig 1.) Arkens mekaniska egenskaper pâverkades saledes negativt av harts vid àldring. Den positiva inverkan av extraktion efter accelererad àldring indikerar att uppbrytning av bindningar mellan fibrerna dominerat, mojligen genom migration av harts eller andra extraktivämnen till bindningspunkterna. (Ur: Abadie-Maumert, F. A. [red BØhmer, E.], Aldringsstabilitet hos nøytralt treholdig papir; Iversen, T., Kolseth, P., Hartsets inverkan pa Aidring av papper av hogutbytesmassa.) U

18 16 BESTRUKNA PAPPERS OCH BESTRYKNINGSSKIKTS ALDRINGS- BESTANDIGIIET Bestrukna pappers Aldringsbestandighet beror uppenbarligen dels pa sjalva palaggets bestandighet, dels pa bestrykningskomponenternas paverkan pa baspapperet. Bestrykningens och bestrykningsskiktets enskilda komponenters inverkan pa Aldringsbestandigheten har därför undersökts pa We kommersielit tillgingliga och laboratoriebestrukna papper. Materialet tacker ett stort urval kombinationer mellan baspapper, pigment och biridemedel. Bestrukna papper har jämförts med motsvarande baspapper. Resultaten visade att Aldringsbestandigheten, uttryckt i nedgang i styrkeegenskaper vid accelererad Aldring, hos bestruket papper inte var sämre an hos motsvarande obestrukna papper. I vissa fall kunde bestrykningen t o m förbättra styrkeegenskaperna. Detta var tydligast hos sura trahaltiga papper (figur 3) C O., o. A St Stl M. SO C6 dvq' M. a SO Ci56 I Figur 3. Rivstyrka (langs) vid accelererad Wring (80 C165%RH) i 12 dygn hos suit trahaltigt baspapper bestruket med kaolin (A) resp kalciumkarbonat (B). (Kalla Krogerus, Laamanen, Rigdahl, 1991, fig 9A och B.) Aidringsegenskaperna hos neutrala papper var genomgaende bättre an hos sura. Detta galier ocksa trahaltiga papper med kalciumkarbonat elier talk som fyilmedel och kalciumkarbonat i bestrykningsskiktet jämfört med sura papper med enbart kaolin. Bestrykning kan saledes ha en skyddande effekt pa* baspapperet, framför alit genom buffertverkan med karbonat (jfr Priest m fl 1990).

19 17 Bestrykning med for tryckpapper normala pâlaggsmangder hindrade inte nedgang i papperets ijushet. NedgAngen i ijushet var pâtaglig hos alla prover, men mest markant hos sura trahaltiga papper. Ljushetsstabiliteten var dock bättre hos kalciumkarbonat- an kaolinbaserade pâlagg. Beträffande kombinationen pigment och bindemedel visade kaolin och styren/butadien-latex (SB) den sämsta ljushetsstabiliteten vid accelererad àldring. Undersokningen gay inga indikationer pa att bestrykningsskiktet blir skort eller lossnar vid ãldring. Tvärtom Okade ytstyrkevärdet (IGT) hos flera prov. KalciumkarbonatpAlägg gay hogre värden an kaolin. Beträffande metodiken konstateras, att rivstyrkan ar en lamplig parameter att beskriva ocksâ bestrukna pappers Okande skorhet vid âldring vid sidan av viktalet, som kan pàverkas av ytvikten och bestrykningspalagget. Accelererad áldring är däremot inte en helt tillfredsstallande metod for utvardering av bestrukna papper dâ forhojd temperatur och luftfuktighet kan paverka bestrykningsskiktet pa* ett annat sätt an naturligt Aldrande, t ex genom att bindemedlets komponenter kan mjukgoras. Kemiluminiscensteknik - for att studera Aldring av bindemedel (latex) i bestrykningsskikt - har applicerats pa* tre bestrukna papper. Under - sokningen var av preliminar karaktär och syftade främst till att fastställa kemiluminiscensteknikens anvandbarhet. Resultaten antyder att tekniken är användbar for studier av Aidring men att andra mekanismer kan initieras vid accelererad Aidring vid hog temperatur an de, som bestämmer Aidring vid normala forhallanden. I vilken grad Aidringen av det syntetiska bindemedlet i bestrykningsskiktet bidrar till den "totala" Aidringen av produkten gar inte att uttala sig om med stod av resultaten. Genom att kombinera kemiluminiscensmatningar och ytstyrkematningar med undersokningar av forandringar i bestrykningsskiktet skulle bättre forstaelse av Aldringsforloppet kunna uppnas. Att undersoka inverkan av bindemedlets omfordelning är vasentligt i detta sammanhang. (Ur: Krogerus, B., Laamanen, J., Rigdahl, M., Bestrukna pappers Aldringsbestandighet.)

20 18 OFFSETTRYCKETS INVERKAN PA PAPPERS ALDRINGS- BESTANDIGHET Offsettryckets inverkan pa âldringsbestandigheten har undersökts mot bakgrund av tvá tidigare preliminara studier, som indikerat att fargen inte pâverkar papperets styrkeegenskaper medan fuktvattnet kan gora det. I den ena undersokningen kunde positiva effekter noteras, som dock bedömdes sakna praktisk betydelse, i den andra gay fuktvattnet vissa negativa effekter pa styrkeegenskaperna (Abadie-Maumert 1990; Arnamo, Bovin 1989). mom ramen for detta projekt har effekter av offsettryckning undersökts pa tio vanliga bok- och tidskriftspapper fran olika tiliverkare i Norden. Alla provpapper var klart neutrala och hade alkalireserver (mellan 2,5 och 19,4 beräknat som % CaCO3) utom ett (ph 6,9). Tvà papper hade inblandning av mekanisk massa. For att fà maximal paverkan utsattes proverna for extrem tryckning. Ena halvan av proverna trycktes med heltäckande farg pa* bagge sidor och den andra halvan behandlades med fuktvatten (ph 4,5) i alla fyra tryckverken. Fuktvattenbehandlingen ökade provpapperens styrka nagot, uttryckt i rivstyrka/-index. Denna okning upphavdes dock vid Aidring (80 C/65% RH). NedgAng i rivindex vid tryckning kunde noteras for alla papper. Efter Aidring var den mest markant hos tva obestrukna prover med relativt lagt ph och ingen eller liten alkalireserv (motsvarande 2,5% CaCO3), varav det ena dessutom inneh011 mekanisk massa. Sammantagna torde emellertid de effekter pa styrkeegenskaperna, som kan härledas till offsettrycket, vara betydelselosa i praktiken. De optiska egenskaperna var forhallandevis stabila efter fuktvattenbehandlingen. Undantag var de tva ovan nämnda proverna, jamte ett träfritt neutrallimmat obestruket papper med alkalireserv vars instabilitet dock inte forklaras närmare. Aven i denna undersokning visar det sig att accelererad Aldring maste ske under en langre tid, i detta fall 28 dygn, for att metoden skall ge en palitlig tendens i forhallande till utgangsvardena. Hog initial styrka eller ljushet ger ingen garanti i ett langre perspektiv. Genereilt bekräftar undersokningen att neutral/alkalisk limning och en alkalireserv vasentligt bidrar till bra Aldringsegenskaper hos papperet, även efter offsettryckning med surt fuktvatten. (Ur: Abadie-Maumert, F. A., Bovin, A., Aldringsstabilitet hos tryckt papper.)