Gamma Irradiation of Washi. Part 2: Changes in degree of polymerization and crystallinity of cellulose

SUMMARIES

To simulate the properties of old, i.e. naturally aged paper, so that it would be suitable for the restoration of historical paper objects, modern Japanese paper (Kozo) was subjected to accelerated ageing techniques: thermal ageing at 80°C and 60% RH over periods of 1, 2, 3 and 4 weeks, and irradiation with a cobalt 60 source with doses of 49, 98, 195 and 390 kGy over a total period of 48 hours.

During thermal ageing degree of polymerization changed gradually with time, while it changed drastically with increased irradiation dosage. The strength of the samples changed noticeably only when the DP dropped below ca. 700. The crystallinity of kozo fiber was increased by gamma irradiation and thermal ageing, and paralleled the decrease of DP. These changes were most noticeable when irradiation followed thermal ageing. They explain well the decrease of physical strength reported in our previous paper.

Afin de reproduire les propriétés du papier ancien, c'est-à-dire du papier vieilli naturellement, pour qu'il soit apte à la restauration de documents historiques, on a soumis du papier japon moderne (Kozo) à différentes techniques de vieillissement accéléré: vieillissement thermique à 80°C et 60% d'humidité relative sur des périodes de 1, 2, 3 et 4 semaines ainsi qu'à l'irradiation d'une source de cobalt 60 à des doses de 49, 98, 195 et 390 kGy sur une période de 48 heures.

Au cours du vieillissement thermique le degré de polymérisation a varié graduellement avec le temps alors que pendant l'irradiation il a changé radicalement lorsque les doses augmentaient. La résistance mécanique des échantilons n'a changé significativement que lorsque le DP tombait audessous d'environ 700. La cristallinité de la fibre Kozo a augmenté au cours des deux traitements, irradiation gamma et vieillissement thermique, parallèlement à la réduction du DP. Ces changements étaient plus évidents lorsque l'irradiation était réalisée après le vieillissement thermique. Ils montrent bien la réduction de la résistance mécanique évoquée dans notre article précédent.

Um neues Papier altem anzugleichen, auf daß es geeignet werde zur Restaurierung historischer Papierobjekte, wurde modernes Japanpapier (Kozo) zwei verschiedenen Methoden der beschleunigten Alterung unterworfen: Hitzealterung 80°C 60% RF über 1, 2, 3 und 4 Wochen; Bestrahlung mit einer Kobalt-60-Lampe bei 49, 98, 195 und 390 kGy über insgesamt 48 Stunden.

Während der Hitzealterung änderte sich der Polymerisationsgrad allmählich mit zunehmender Dauer; während der Bestrahlung änderte er sich drastisch mit zunehmender Dosis. Die mechanische Festigkeit zeigte eine signifikante Änderung erst wenn der DP unter ca. 700 sank. Die Kristallinität der Kozo-Faser nahm bei beiden Behandlungen zu, parallel zum Rückgang des DP. Diese Änderungen waren bei der Behandlungsfolge Bestrahlung und Alterung deutlicher als bei der umgekehrten.