Deacidification of Documents Containing Iron Gall Ink with Dispersions of Ca(OH)2 and Mg(OH)2 Nanoparticles
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Emmanuel Stefanis
Abstract
The influence of deacidification of written or drawn with iron gall ink paper, using nanoparticles of Ca(OH)2 or Mg(OH)2 dispersed in alcohols, was studied. Iron gall ink was prepared following a traditional published recipe. Samples of inked lignocellulosic and purely cellulosic paper were aged for 12 days by exposure to UV radiation with a wavelength of 280 nm at 25°C and relative humidity equal to 50%. Changes of L*, a*, b* values (CIELAB 1976 colour space) and tensile strength of inked paper samples were measured. Micro-FTIR spectra of samples at intermediate stages of ageing were taken. Ca(OH)2 or Mg(OH)2 nanoparticles, obtained after “slaking” CaO in an appropriate aqueous solution or after a homogeneous phase reaction of MgSO4 with NaOH, were dispersed in ethanol, n-propanol, or 2-propanol. Inked paper samples were deacidified using the dispersions produced. The effectiveness of deacidification was investigated using accelerated thermal ageing with cyclically alternated relative humidity and accelerated UV ageing. It was concluded that the proposed non-aqueous deacidification method protects, or at least, does not negatively influence the areas of paper coated with iron gall ink. Thus, the presented deacidification procedure is probably applicable to manuscripts, and documents or drawings written or drawn on with iron gall ink.
Zusammenfassung
Die Wirkung der Entsäuerung von Papierdokumenten mit Eisengallustinten durch in Alkoholen dispergierten Calcium- oder Magnesiumhydroxid Nanopartikeln wurde untersucht. Die Tinte für die Probematerialien wurde nach einer in der Literatur angeführten Rezeptur hergestellt und auf Testpapiere aufgetragen. Die so erzeugten Proben wurden 12 Tage einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 280 nm bei 25°C und einer relativen Feuchte von 50% ausgesetzt. Farbveränderungen während und nach Abschluss dieser Alterung wurden farbmetrisch vermessen (CIELAB 1976 Farbraum). Zusätzlich wurden die gealterten Probematerialien mittels Mikro-FTIR untersucht. Ca(OH)2 und Mg(OH)2 Nanopartikel wurden durch „Löschen“ von gebranntem Kalk (CaO) bzw. durch Reaktion von Magnesiumsulfat (MgSO4) mit Natriumhydroxid (NaOH) hergestellt. Die Produkte wurden in Ethanol, n-Propanol oder 2-Propanol dispergiert. Mit diesen Dispersionen wurden die mit Eisengallustinte versehenen Papierproben entsäuert. Die Effektivität und Langzeitwirkung der Entsäuerung wurde im Anschluss durch künstliche Alterung der behandelten Probenpapiere geprüft, wobei eine thermische Alterung mit zyklisch schwankender relativer Feuchte und eine Lichtalterung mit UV-Strahlung zum Einsatz kamen. Aus den Resultaten wurde die Schlussfolgerung gezogen, dass die vorgeschlagene nichtwässrige Entsäuerungsmethode die mit Eisengallustinte versehenen Papierbereiche schützt bzw. jedenfalls nicht negativ beeinflusst. Daher erscheint eine Anwendung der vorgestellten Entsäuerungstechnik für Manuskripte oder Graphiken möglich.
Résumé
On a étudié sur des documents en papier contenant des encres ferro-galliques l'effet de la désacidification réalisée au moyen de nanoparticules de Ca(OH)2 et de Mg(OH)2 dispersées dans de l'alcool. L'encre ferro-gallique appliquée aux échantillons testés a été fabriquée selon une recette traditionnelle citée dans la littérature. Les échantillons de papier lignocellulosique et purement cellulosique revêtus de cette encre ont été soumis pendant 12 jours à un traitement de vieillissement par exposition à une radiation UV (longueur d'onde de 280 nm) à une température de 25°C et une humidité relative égale à 50 %. Des mesures ont été effectuées pour constater les changements des valeurs L*, a*,b* (CIELAB 1976 espace colorimétrique) pendant et après la procédure de vieillissement. Par ailleurs les échantillons ont été analysés à différents stades du vieillissement par une microspectrographie FTIR. Des nanoparticules de Ca(OH)2 ou de Mg(OH)2, obtenues après “extinction” de l'oxyde de calcium (CaO) dans une solution aqueuse appropriée ou après une longue phase de réaction de sulfate de magnésium (MgSO4) avec de l'hydroxyde de sodium, ont été dispersées (défloculées) dans de l'éthanol, du n-propanol ou 2-propanol. Les échantillons de papier qui contenaient de l'encre ferro-gallique ont été désacidifiés au moyen de ces solutions. L'efficacité de la désacidification et sa durée sur le long terme ont été examinées au moyen d'un vieillissement artificiel subséquent des échantillons traités en utilisant un procédé thermique de vieillissement aux rayons UV combiné à une humidité relative fluctuant de façon cyclique. Les résultats permettent de conclure que la méthode proposée de désacidification non aqueuse protège les documents revêtus d'encre ferro-gallique, ou du moins qu'elle n'exerce pas d'influence négative sur ceux-ci. C'est ce qui permet de penser que cette technique de désacidification est probablement applicable aux manuscrits, aux documents et gravures écrits ou dessinés avec de l'encre ferro-gallique.
© De Gruyter Saur 2010
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