Paper De-acidification: A Comparative Study

Abstract

A comparison was made of three commercially available mass de-acidification processes (papersave®/papersave swiss, Bookkeeper®, and CSC Book Saver®) and the manual aqueous process involving calcium and magnesium carbonates: single sheets of an acidic ground-woodpaper were used in the tests. Treatments were assessed according to the quality standards of the papersave swiss process, in particular, the resulting surface and extract pH measurements and amount of alkaline reserve. In addition, physical measurements were carried outas well as investigations into the magnesium dispersion by examining the paper depth (z-axis) by means of X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) and three-dimensional micro XRF (3D-micro-XRF). The durability of the treatments was assessed by accelerated ageing tests. All four treatments met the quality standards. All pH measurements exceeded the minimum requirement of pH 7 and all non-aqueous treatments deposited an alkaline reserve of at least 0.5% MgCO,. However, vast differences were found in the distribution of the magnesium: whereas immersion processes distributed the alkali evenly throughout the paper, it was observed that the dispersion processes deposited the alkali mostly on the paper surface. Plotting the XRF readings against the paper depth revealed the accumulation of magnesium on the paper surface caused by the waterbased dispersion. These differences in alkali distribution led to significantly different mechanical properties after accelerated ageing.Papierentsäuerung: Eine vergleichende StudieDrei kommerziell verfügbare Massenentsäuerungsverfahren (papersave®/papersave swiss, Bookkeeper® und CSC Book Saver®) wurden gegeneinander und mit einem wäßrigen Konservierungsverfahren, basierend auf Calcium- und Magnesiumcarbonaten, verglichen. Einzelblätter eines sauer hergestellten, holzschliffhaltigen Papiers wurden mit den genannten Verfahren behandelt. Der Behandlungserfolg wurde gemäß den Qualitätsstandards des papersave swiss-Verfahrens beurteilt: im speziellen durch die Messung des Oberflächen- und Extrakt-pH-Wertes und der Bestimmung der eingebrachten alkalischen Reserve. Zusätzlich wurden die mechanischen Festigkeiten und in weiteren Untersuchungen die Verteilung des Magnesiums über die Papierdicke (z-Achse) bestimmt, letzteres mittels Röntgenfluoreszenz (XRF) und dreidimensionaler mikro-XRF (3D-micro-XRF). Die Nachhaltigkeit der Behandlung wurde mittels künstlicher Alterung überprüft. Alle vier untersuchten Behandlungen erfüllen die Qualitätsstandards direkt nach der Behandlung; alle pH-Werte erfüllen die Mindestforderung von pH 7 und alle nicht-wäßrigen Behandlungen bilden mindestens eine alkalische Reserve von 0,5% MgCOj aus. Große Unterschiede zeigen sich jedoch in der Verteilung des Magnesiums: Während die Lösungsverfahren zu einer homogenen Verteilung des Magnesiums im Innern des Papiers führen, lagern die Dispersionsverfahren die Alkalien vorwiegend an der Papieroberfläche an. Durch dieXRF-Messungen wurde ersichtlich, daß bei dem wäßrigen Verfahren Magnesium an der Papieroberfläche akkumuliert. Diese Unterschiede in der Verteilung der alkalischen Reserve wirken sich auf die mechanischen Eigenschaften nach künstlicher Alterung aus.

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