Foxing – A New Approach to an Old Problem

SUMMARIES

An investigation was conducted to elucidate the nature of foxings. A connection has been found between foxing formation and paper production, duration of its exposing to light, level of its dusting and storage conditions. UV investigations revealed that foxings show heavy fluorescence at the initial stage of development; luminescence decreases as the colour intensity increases. ESR-spectroscopic technique has revealed the presence of peroxide radicals in the area of foxings. In the initial stage of formation, their amount in stains was the double of that in the surrounding areas. In some fox spots a little bit more iron and copper is found than out of them. Fe(III) exists usually as slightly soluble oxides in dust and impurities. Cellulose oxidation by air O₂ is resulting in the formation of peroxide radicals that are able to reduce Fe(III) to Fe(II) in acid media. Fe²⁺ containing compounds are much more soluble, therefore they can diffuse from dust particles and impurities into the surrounding fibres. The oxidation process increases in the area of Fe(II) diffusion, as the ions of Fe²⁺ are the radical forming centers. The products of cellulose oxidation can undergo reactions of condensation with compounds that contain nitrogen, thus forming brown-coloured products.

Une nouvelle analyse a été réalisée afin d'élucider la nature des taches de moisissure. A cette occasion on a constaté qu'il existe une relation entre les taches de moisissure et la production du papier, la durée à laquelle le papier a été exposé à la lumière, le degré de poussière contenue dans l'air et les conditions de stockage en général. L'observation sous rayonnement ultra-violet a mis en évidence que les taches de moisissure ont à un stade initial de leur développement une forte fluorescence, la luminescence décroît en même temps que l'intensité de la couleur croît. La spectroscopie EPR (résonance paramagnétique électronique) a révélé l'existence de radicaux péroxydes autour des taches de moisissure. A un stade initial de leur formation deux fois plus qu'à la périphérie. Dans quelques unes on a trouvé davantage de fer et de cuivre qu'à l'extérieur. On trouve des combinaisons Fe(III) normalement sous forme d'oxydes légèrement solubles dans la poussière et les impuretés. L'oxydation de la cellulose par l'oxygène de l'air O₂ provient de la formation de radicaux péroxydes qui sont capables de réduire Fe(III) en un acide médium Fe(II). Les composés contenant Fe²⁺ sont beaucoup plus solubles, c'est pourquoi ils peuvent diffuser davantage des particules de poussière et d'impuretés vers les fibres voisines. Le processus d'oxydation sera renforcé dans les endroits où les ions Fe²⁺ se seront diffusés car ceux-ci agissent comme centres de formation des radicaux. Les produits de la dégradation oxydative de la cellulose peuvent subir des réactions de condensation avec des composés qui contiennent de l'azote, ce qui produit des taches de couleur brune.

Es wurde eine Untersuchung durchgeführt mit dem Ziel, die Natur von Stockflecken aufzuklären. Dabei wurde ein Zusammenhang zwischen Stockflecken und Papierherstellung, der Dauer, in der das Papier dem Licht ausgesetzt war, dem Staubgehalt der Luft und insgesamt den Lagerbedingungen festgestellt. Beobachtung unter UV zeigte starke Fluoreszenz von Stockflecken im Anfangsstadium, die mit der Entwicklung der charakteristischen Färbung zurückgeht. ESRSpektroskopie zeigte das Vorhandensein von Peroxid-Radikalen im Bereich von Stockflecken auf: im Anfangsstadium doppelt so viel wie im umgebenden Papier. In einigen wurde ein wenig mehr Eisen und Kupfer gefunden als in ihrer Umgebung. Als Erklärung wird folgendes angenommen: Fe(III)-Verbindungen finden sich in Staub und als Verunreinigungen. Peroxid-Radikale, die bei der Oxidation der Cellulose durch Luftsauerstoff entstehen, können sie im sauren Medium zu Fe(II)-Verbindungen reduzieren. Diese sind weitaus besser löslich, können also aus dem Staub und der Verunreinigung in die umgebenden Fasern eindringen. Der Oxidationsprozeß wird im Bereich der eingedrungenen Fe²⁺-Ionen verstärkt, da diese als Zentren für die Bildung von Radikalen wirken. Die Produkte des oxidativen Abbaus von Cellulose können Kondensationsreaktionen mit stickstoffhaltigen Verbindungen eingehen, wobei dann die braun gefärbten Verbindungen entstehen, welche die Stockflecken ausmachen.