Volume 30, Issue 4

Bleaching is an important part of the production of paper and textiles. On industrial scale bleaching of fibres for these processes is the by far most important application of several chemicals. Theoretically, nearly all oxidising and reducing compounds could be used in bleaching, however, in technical practice just a handful of compounds is applied. A short description of the industrially important chemicals is presented, these are oxygen, chlorine dioxide, hydrogen peroxide, sodium dithionite and ozone. Their combination in bleaching processes is described and completed by an illustration of their typical limitations. The potential for removing colour and improving brightness stability is shown. Zusammenfassung Bei der industriellen Produktion von Papier und Textilien ist die Bleichung der Faserstoffe ein entscheidender Produktionsschritt. Für viele bei diesen Prozessen eingesetzte Chemikalien ist dies die bedeutendste technische Anwendung. Theoretisch lassen sich fast alle oxidierenden oder reduzierenden Verbindungen für das Bleichen von Faserstoffen einsetzen, allerdings finden in der Praxis nur wenige Substanzen Anwendung. In diesem Beitrag werden die für industrielle Bleichverfahren wichtigen Chemikalien vorgestellt. Dabei handelt es sich um Sauerstoff, Chlordioxid, Wasserstoffperoxid, Natriumdithionit und Ozon. Die Kombination dieser Verbindungen in technischen Bleichprozessen wird beschrieben, ihre typischen Limitierungen werden aufgezeigt und ihr Potential für die Entfernung von Farbe sowie der Verbesserung der Weißgradstabilität dargelegt. Résumé Pour la fabrication industrielle des fibres de papier et de textiles le blanchiment est une étape décisive dans la production. C'est pour un grand nombre des substances chimiques utilisées dans ces processus de loin l'application technique la plus importante. Théoriquement il serait possible d'utiliser presque tous les composés oxydants ou réducteurs pour effectuer le blanchiment des matières fibreuses mais dans la pratique seules quelques substances sont appliquées. Cet article présente les substances chimiques importantes pour le processus de blanchiment dans la production industrielle. Celles-ci sont l'oxygène, le dioxyde de chlore, le peroxyde d'hydrogène, le dithionite de sodium et l'ozone. L'article donne une description des effets combinés de ces substances au cours des processus techniques de blanchiment et complète par une illustration de leurs limites typiques. Il démontre également leur capacité d'agir comme dissolvant de la couleur ainsi que de favoriser la stabilité du degré de blancheur.

Similarities and differences between paper conservation bleaching and the bleaching of pulp in papermaking are examined in this short review. The oldest conservation bleach, light bleaching, is considered for the common roots it shares with textile and paper bleaching. Zusammenfassung Die Bleichbehandlung von Papier in der Restaurierung zeigt in technischer Hinsicht sowohl Gemeinsamkeiten wie auch Unterschiede zur Bleiche von Faserstoff in der Papierherstellung. Diese Unterschiede werden in einer Übersicht dargestellt. Parallelen historischer Entwicklung werden am Beispiel der Lichtbleiche skizziert. Résumé Le traitement de blanchiment du papier pour sa restauration et le blanchiment de la pulpe de cellulose lors de la fabrication du papier partagent du point de vue technique certaines similarités mais diffèrent dans certains points importants qui seront examinés dans ce bref rapport. Les paramètres techniques des traitements seront comparés également à cause des parallèles existant dans leur évolution historique se concentrant sur le blanchiment par la lumière qui est le traitement de blanchiment le plus ancien et l'un des blanchiments modernes les plus importants dans la restauration du papier.

The present study compares five oxidative bleaching treatments (calcium hypochlorite, hydrogen peroxide in two concentrations, light bleaching, and potassium permanganate) and two reductive bleaching treatments (sodium borohydride and tert -butylaminoborane) with each other. Their impact was investigated on pure cellulose (Whatman filter paper) and on two different historic rag papers. The parameters investigated to evaluate the bleaching process are brightness, molecular weight, carbonyl and carboxyl group content. The bleached samples were analyzed directly after the bleaching treatments and additionally after accelerated aging. In summary, all bleaching methods tested lead to a clear increase in brightness, i. e. they are all efficient bleaching agents. Oxidative treatments tend to increase the amount of oxidized cellulose functionalities. However, there is no significant difference between most of the treatments, and all oxidative treatments have caused some damage on cellulose in some occasions. Both reducing treatments successfully decrease the amount of carbonyl groups and partially preserve the cellulose in terms of molecular weight stabilisation. Sodium borohydride is clearly the more efficient reducing agent. Zusammenfassung In der vorliegenden Untersuchung werden fünf oxidative (Calciumhypochlorit, Wasserstoffperoxid in zwei Konzentrationen, Lichtbleiche und Kaliumpermanganat) mit zwei reduzierenden (Natriumborhydrid und tert-Butylaminoboran) Bleichbehandlungen miteinander verglichen. Ihr Einfluss auf reine Cellulose (Whatman Filterpapier) und auf zwei historische Hadernpapiere wurde untersucht. Um die Wirkung der Bleichprozesse vergleichen zu können, wurden der Weißgrad, die Molmasse, sowie der Carbonyl- und Carboxylgruppengehalt als Untersuchungsparameter herangezogen. Die Proben wurden direkt nach der Bleichbehandlung und zusätzlich nach einer beschleunigten Alterung untersucht. Alle Bleichbehandlungen, die im Rahmen dieser Studie untersucht wurden, haben zu einem Anstieg des Weißgrads geführt, d. h. sie sind wirksame Bleichsubstanzen. Die oxidativen Behandlungen neigen dazu, eine leichte oxidative Schädigung entlang des Cellulosemoleküls zu verursachen. Allerdings kann zwischen den meisten Behandlungen kein signifikanter Unterschied festegestellt werden, und alle oxidativen Behandlungen haben manchmal zu einer Schädigung der Cellulose geführt. Die beiden reduzierenden Behandlungen haben zu einer erfolgreichen Verringerung der Carbonylgruppen geführt. Sie konnten teilweise auch die Molmasse der Cellulose stabilisieren. Dabei ist Natriumborhydrid deutlicher schneller als tert-Butylaminoboran, wenn es um die Reduktion der Carbonylgruppen geht.   Résumé La présente analyse compare cinq traitements oxydatifs de blanchiment (hypochlorite de calcium, péroxyde d'hydrogène à deux concentrations différentes, blanchiment par la lumière, et permanganate de potassium) à deux traitements réducteurs de blanchiment (borhydride de sodium et tert -butylaminoborane). On a examiné leur impact sur la cellulose pure (papier filtre de Whatman) et sur deux différents papiers chiffon anciens. Les paramètres étudiés pour évaluer le blanchiment sont les suivants: le degré de blancheur, la masse moléculaire, ainsi que la teneur en groupes carbonyles et carboxyles. Les échantillons ont été examinés juste après le traitement de blanchiment ainsi qu'après avoir été exposés en supplément à un traitement de viellissement accéléré. Tous les traitements de blanchiment qui ont été étudiés dans le cadre de cette recherche ont mis clairement en évidence que le degré de blancheur avait augmenté, c-à-d. que les substances utilisées sont efficaces pour le blanchiment. Les traitements oxydatifs ont tendance à provoquer une légère dégradation oxydative le long de la molécule de cellulose. Cependant aucune diférence significative n'a pu être constatée entre la plupart des traitements, et tous les traitements oxydatifs ont occcasionellement provoqué une altération de la cellulose. Les deux traitements réducteurs ont réussi à diminuer le nombre des groupes carbonyles. Ils ont pu également préserver partiellement la cellulose en ce qui concerne la stabilisation de la masse moléculaire. Il faut dire que le borhydride de sodium est nettement l'agent réducteur le plus eficace lorsqu'il s'agit de la réduction de groupes carbonyles.

In the decision-making process that accompanies bleaching practice in conservation, two focal areas determine the goals, choices and progress of treatment. They concern the technical viability of treatment that is significant for reducing its various risks and the aesthetic consideration of paper colour. Prognosticative work allows the conservator to foresee the goals, risks and outcome of treatment. This is a significant basis that supports decisions about prospected treatment. Zusammenfassung Der Artikel präsentiert in ihren Grundzügen Parameter der Entscheidungsfindung hinsichtlich der Bleichbehandlung von Papierobjekten. Zwei Bereiche, die die Diskussion um das Bleichen bestimmen sind die technischen Parameter, deren Auswahl das Risiko der Behandlung für das Objekt minimieren soll und die Frage der ästhetischen Entscheidung hinsichtlich der Papierfarbe. Um beide Bereiche in der Entscheidung über eine Behandlung in Einklang zu bringen erfordert ein hohes Maß an prognostischer Fähigkeit. Résumé L'article présente les différentes étapes du processus de la prise de décision concernant l'application du blanchiment dans la restauration de documents en papier. Deux domaines centraux déterminent les objectifs, les choix et l'évolution du traitement. Ils concernent les paramètres techniques du traitement dont le choix est déterminant pour réduire les différents risques pour l'objet traité ainsi que pour obtenir du point de vue esthétique la meilleure couleur possible du papier. Le conservateur doit user de son expérience pour allier les deux objectifs dans sa prise de décision, prévoir les risques du traitement et les éviter. Il doit faire preuve d'un grand talent en matière de prévision.