A New Technique for Strengthening Book Papers with Cellulose Derivatives. Part 2: Effect of Cellulose Derivatives on Different Types of Paper
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Masazumi Seki
Abstract
Continuing the work of our previous paper (Seki et al., Restaurator 26: 239–249, 2005), research was undertaken to improve the deacidification/strengthening method, using ethanol as a less toxic solvent in place of methanol. In order to evaluate the effects of deacidification/strengthening combinations of magnesium carbonate (MgCO3) with methylcellulose, carboxy methylcellulose (CMC), hydroxy propylcellulose (HPC) or ethyl cellulose (EC), tests were conducted on ligneous papers and acidic wood-free paper. The use of ethanol required approximately three times longer paper drying time compared with methanol. The acidic wood-free paper showed a significant strength improvement when treated with each deacidification/strengthening agent, and retained that strength even after accelerated ageing. Newspaper strength improved slightly as a result of the treatment. After accelerated ageing its strength did not decrease as remarkably as did that of untreated paper. The mixed pulp ligneous paper showed a strength improvement when the paper was deacidified and treated with all cellulose derivatives. However, the strength fell below that of untreated paper as accelerated ageing progressed. Of all the combinations tested, methylcellulose and MgCO3 was the most appropriate treatment to deacidify and strengthen the three common commercial papers.
Zusammenfassung
In Fortsetzung der früheren Arbeit (Seki et al., Restaurator 26: 239–249, 2005) werden weitere Untersuchungsergebnisse zu der kombinierten Methode einer Entsäuerung/Festigung von Papier vorgestellt. In den vorgestellten Versuchen wurde das zuvor verwendete Methanol durch das weniger toxische Ethanol ersetzt. Es wurde das Entsäuerungsmedium Magnesiumcarbonat (MgCO3) in verschiedenen Kombinationen mit den Festigungsagenzien Methylcellulose, Carboxymethylcellulose (CMC), Hydroxypropylcellulose (HPC) und Ethylcellulose (EC) auf eine Auswahl unterschiedlicher ligninhaltiger und ligninfreier Papiere aufgebracht. Der Einsatz von Ethanol verlangsamte die Trocknung der behandelten Proben im Vergleich zu Methanol um das Dreifache. An den behandelten Papieren wurden verschiedene Prüfungen vor und nach der künstlichen Alterung durchgeführt. Das saure, holzfreie Papier zeigte eine substantielle Verbesserung der Festigkeit nach der Behandlung, und einen verringerten Festigkeitsverlust nach der künstlichen Alterung. Zeitungspapier zeigte eine eingangs leicht verbesserte Festigkeit, und eine ebenfalls leicht geringeren Festigkeitsverlust nach beschleunigter Alterung im Vergleich zu der unbehandelten Probe. Das aus gemischten ligninhaltigen Fasern hergestellte Papier zeigte eine eingangs deutliche Verbesserung der Festigkeit. Im Zuge der künstlichen Alterung verringerte sich die Festigkeit allerdings noch unter die Werte der unbehandelten Probe. In der Behandlung der drei Testpapiere war die Kombination Methylcellulose und Magnesiumcarbonat am erfolgreichsten.
Résumé
En complément à notre travail de recherche publié précédemment (Seki et al., Restaurator 26: 239–249, 2005) nous avons entrepris de poursuivre nos investigations afin d'optimiser la méthode de désacidification/de renforcement du papier en utilisant de l'éthanol en tant que solvant moins toxique au lieu du méthanol. Afin d'évaluer les effets de désacidification et de renforcement possibles des traitements de carbonate de magnésium (MgCO3) combinés avec la méthylcellulose, ou la carboxyméthylcellulose, l'hydroxyméthylcellulose ou l'éthylcellulose des tests ont été réalisés sur des papiers de pâte mécanique et des papiers acides de cellulose. Il s'est avéré que l'utilisation d'éthanol au lieu du methanol exigeait une durée de séchage trois fois plus longue. Les analyses ont démontré que le papier acide de cellulose était renforcé par cette méthode de façon significative et ceci peu importe quel éther de cellulose avait été utilisé en combinaison avec le carbonate de magnésium. Le renforcement obtenu est resté stable par rapport au traitement de vieillissement artificiel appliqué. La stabilité mécanique du papier à pâte mécanique par contre n'a pu être renforcée que très modérément par cette technique. Ici aussi le renforcement obtenu est resté dans une large mesure stable après le traitement de vieillissement artificiel. Les papiers qui avaient été fabriqués à base d'un mélange de pâte à bois et de cellulose ont pu également être renforcés lorsqu'ils furent soumis à tous les traitements utilisant les différents éthers de cellulose testés en combinaison avec le carbonate de magnésium. Cependant il faut noter que leur résistance mécanique a diminué après le traitement de vieillissement artificiel et est passé à un taux inférieur à celui des papiers d'origine non traités. C'est le carbonate de magnésium combiné à la méthylcellulose qui a été identifié comme étant l'agent le plus approprié pour la désacidification et le renforcement ainsi que pour la stabilisation des papiers utilisés communément dans le commerce qui ont fait l'objet de la présente étude.
© De Gruyter Saur 2010
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