Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình hóa sự phân hủy của giấy in có tính axit và kiềm
Tóm tắt
Luôn có sự quan tâm trong các cộng đồng chuyên nghiệp của thư viện, lưu trữ và khoa học bảo tồn để tìm cách ước lượng tốc độ phân hủy của giấy dưới các điều kiện bảo tồn lưu trữ. Trước đây, chúng tôi đã báo cáo một số xem xét để phát triển một mô hình phân hủy động lực học dựa trên giấy Whatman số 1. Trong nghiên cứu hiện tại, mô hình này đã được mở rộng ra 10 loại giấy khác nhau và được xác thực. Nhiều thuộc tính vật lý và hóa học của giấy axit, trung tính và kiềm đã được đo, chẳng hạn như bậc polyme hóa (DP), độ bền kéo, độ ẩm cân bằng và pH, cũng như hàm lượng phụ gia kiềm nếu có. Năng lượng kích hoạt (Ea) dựa trên DP của cellulose và độ bền kéo ở trạng thái không căng đã được xác định. Ea và pH có ảnh hưởng đáng kể nhất đến sự suy giảm mô phỏng của giấy. Những loại giấy có Ea cao (> 120 kJ mol−1), kiềm như những loại chứa ít nhất 2% CaCO3, và giấy axit nhưng có chất lượng in tốt làm từ bột hóa trắng - được phát hiện là bền nhất trong các điều kiện tự nhiên. Những loại giấy có Ea thấp (< 110 kJ mol−1) như giấy lignocellulosic chứa một lượng đáng kể bột cơ học thì ổn định kém hơn theo thời gian. Giấy lọc Whatman, được sử dụng làm mô hình cho giấy cellulose tinh khiết, được phát hiện có Ea thấp mặc dù có sợi bông chất lượng tốt. Một phương trình isoperm chung dựa trên Ea đã được phát triển để dự đoán những thay đổi trong trạng thái của giấy dưới các điều kiện khí hậu khác nhau, và áp dụng độc lập với pH của giấy. Mô hình được phát triển cho phép ước lượng tốt hơn tốc độ suy thoái của giấy in như những loại hiện có và sẽ tồn tại trong tương lai, tìm thấy trong bộ sưu tập lưu trữ của chúng tôi.
Từ khóa
#giấy in #mô hình hóa phân hủy #giấy axit #giấy kiềm #các thuộc tính vật lý #năng lượng kích hoạt #bảo tồn tài liệuTài liệu tham khảo
Barański A, Dziembaj R, Konieczna-Mlenda A et al (2004) On the applicability of Arrhenius equation to accelerated tests. The case of alum-impregnated cellulose. Pol J Chem Technol 6:1–8
Barrow WJ (1974) Permanence/durability of the book-VII. Physical and chemical properties of book papers, 1507–1949. Barrow Research Lab, Richmond
Barrow WJ, Sproull RC (1959) Permanence in book papers. Science 129:1075–1084
Bégin P, Deschâtelets S, Grattan D, Gurnagul N, Iraci J, Kaminska E, Zou X (1998) The impact of lignin on paper permanence. Restaurator 19:135–154. https://doi.org/10.1515/rest.1998.19.3.135
Bigourdan J-L, Adelstein PZ, Reilly JM (1996) Acetic acid and paper alkaline reserve: assessment of a practical situation in film preservation. In: Bridgland J (ed) ICOM committee for conservation 11th Triennial meeting Edinburgh 1–6 september 1996. James & James, London, pp 573–579
Bogaard J, Whitmore PM (2002) Explorations of the role of humidity fluctuations in the deterioration of paper. Stud Conserv 47(Suppl 3):11–15. https://doi.org/10.1179/sic.2002.47.s3.003
Bown R (1996) Physical and chemical aspects of the use of fillers in paper. In: Roberts JC (ed) Paper chemistry. Springer, Dordrecht, pp 195–230. https://doi.org/10.1007/978-94-011-0605-4_11
Calvini P (2005) The influence of levelling-off degree of polymerisation on the kinetics of cellulose degradation. Cellulose 12:445–447. https://doi.org/10.1007/s10570-005-2206-z
Calvini P, Gorassini A, Merlani AL (2008) On the kinetics of cellulose degradation: looking beyond the pseudo zero order rate equation. Cellulose 15:193–203
Clapp VW (1972) The story of permanent/durable book paper, 1115–1970. Restaurator 1(s3):1–51. https://doi.org/10.1515/rest.1972.1.s3.1
Ding HZ, Wang ZD (2008) On the degradation evolution equations of cellulose. Cellulose 15:205–224. https://doi.org/10.1007/s10570-007-9166-4
Du Plooy ABJ (1981) The influence of moisture content and temperature on the aging rate of paper. Appita J 34:287–292
Dupont A-L, Réau D, Bégin P, Paris-Lacombe S, Tétreault J, Mortha G (2018) Accurate molar masses of cellulose for the determination of degradation rates in complex paper samples. Carbohydr Polym 202:172–185. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.08.134
Ekenstam AA (1936) Über das verhalten der cellulose in mineralsäure-lösungen, II. mitteil: Kinetisches studium des abbaus der cellulose in säure-lösungen. Ber Dtsch Chem Ges 69:549–552
Erhardt D (1989) Relationship of reaction rates to temperature. Abbey Newsl 13:38–39
Forchheim D, Hornung U, Kruse A (2014) Sutter T (2014) Kinetic modelling of hydrothermal lignin depolymerisation. Waste Biomass Valor 5:985–994. https://doi.org/10.1007/s12649-014-9307-6
Gray GG (1978) Determination and significance of activation energy in permanence tests. In: Williams JC (ed) Preservation of paper and textiles of historic and artistic value, Advances in Chemistry 164, pp 286–313
Hansen BV, Vest M (2008) Lifetime of acid paper in the collection of the Royal library. In: Strlič M and Kolar J Durability of paper and writing 2: 2nd international symposium and workshops, Ljubljana, Slovenia. Faculty of Chemistry and Chemical Technology, Ljubljana, pp 38–39
Hubbe MA, Smith RD, Zou X, Katuscak S, Potthast A, Ahn K (2017) Deacidification of acidic books and paper by means of non-aqueous dispersions of alkaline particles: a review focusing on completeness of the reaction. BioResources 12(2):4410–4477. https://doi.org/10.15376/biores.12.2.Hubbe
Jablonsky M, Šima J, Lelovsky M (2020) Considerations on factors influencing the degradation of cellulose in alum-rosin sized paper. Carbohyd Polym. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116534
Jeong M-J, Potthast A (2021) Improving the accuracy of estimating paper permanence for accelerated degradation in closed vials. Cellulose 28:4053–4068. https://doi.org/10.1007/s10570-021-03804-y
Kaminska EM, Bégin P, Grattan DW et al (2001) ASTM/ISR research program on the effects of aging on printing and writing papers: accelerated aging test method development: final report. CCI report no.70664. Canadian Conservation Institute, Ottawa
Kuhn W (1930) Über die Kinetik des Abbaues hochmolekularer Ketten. Ber Dtsch Chem Ges 63:1503–1509
Liu Y, Cigić IK, Strlič M (2017) Kinetics of accelerated degradation of historic iron gall ink-containing paper. Polym Degrad Stab 142:255–262. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2017.07.010
Menart E, De Bruin G, Strlič M (2011) Dose-response functions for historic paper. Polym Degrad Stab 96:2029–2039. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2011.09.002
Mochizuki Y, Itsumura H, Enomae T (2020) Mechanism of acidification that progresses in library collections of books made of alkaline paper. Restaurator 41:153–172. https://doi.org/10.1515/res-2020-0008
Parker ME, Bronlund JE, Mawson AJ (2006) Moisture sorption isotherms for paper and paperboard in food chain conditions. Packag Technol Sci 19:193–209. https://doi.org/10.1002/pts.719
Parsa Sadr A, Bosco E, Suiker ASJ (2022) Multi-scale model for time-dependent degradation of historic paper artifacts. Int J Solids Struct. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2022.111609
Porck HJ (2000) Rate of paper degradation: the predictive value of artificial aging tests. European Commission on Preservation and Access, Amsterdam
Rouchon V, Belhadj O, Duranton M, Gimat A, Massiani P (2016) Application of Arrhenius law to DP and zero-span tensile strength measurements taken on iron gall ink impregnated papers: Relevance of artificial ageing protocols. Appl Phys A. https://doi.org/10.1007/s00339-016-0307-1
Sebera DK (1994) Isoperms: an environmental management tool. https://cool.culturalheritage.org/byauth/sebera/isoperm/ Accessed 11 Apr 2023
Shahani CJ, Hengemihle FH, Weberg N (1995) The effect of fluctuations in relative humidity on library and archival materials and their aging within contained microenvironments. In: Arnoult JM (ed) Proceedings of Pan-African conference on the preservation and conservation of library and archival materials. IFLA, The Hague, pp 61–70
Sharples A (1971) Acid hydrolysis and alcoholysis. In: Bikales NM, Segal L (eds) Cellulose and cellulose derivatives. Wiley-Interscience, New York, pp 991–1006
Strang T, Grattan D (2009) Temperature and humidity considerations for the preservation of organic collections—the isoperm revisited. E-Preserv Sci 6:122–128
Strlič M, Grossi CM, Dillon C et al (2015) Damage function for historic paper part III: isochrones and demography of collections. Herit Sci. https://doi.org/10.1186/s40494-015-0069-7
Tétreault J, Dupont A-L, Bégin P, Paris S (2013) The impact of carbonyl and hydrogen peroxide vapours on cellulose degradation under ambient hygrothermal conditions. Polym Degrad Stab 98:1827–1837. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.05.017
Tétreault J, Bégin P, Paris S, Dupont A-L (2019) Modelling considerations for the degradation of cellulosic. Cellulose 26:2013–2033. https://doi.org/10.1007/s10570-018-2156-x
Timmermann EO (2003) Multilayer sorption parameters: BET or GAB values? Colloid Surf A 220(1):235–260. https://doi.org/10.1016/S0927-7757(03)00059-1
Vibert C, Fayolle B, Ricard D, Dupont A-L (2023) Decoupling hydrolysis and oxidation of cellulose in permanent paper aged under atmospheric conditions. Carbohydr Polym. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120727
Wilson WK, Harvey JL, Mandel JM, Worksman T (1955) Accelerating aging of records papers compared with natural aging. Tappi J 38:543–547
Young RA (1994) Comparison of the properties of chemical cellulose pulps. Cellulose 1:107–130. https://doi.org/10.1007/BF00819662
Zervos S (2010) Natural and accelerated ageing of cellulose and paper: a literature review. In: Lejeune A, Deprez T (eds) Cellulose: structure and properties, derivatives and industrial uses. Nova Publishing, New York, pp 155–203
Zhang B, Huang H-J, Ramaswamy S (2008) Reaction kinetics of the hydrothermal treatment of lignin. Appl Biochem Biotechnol 147:119–131. https://doi.org/10.1007/s12010-007-8070-6
Zou X, Uesaka T, Gurnagul N (1996a) Prediction of paper permanence by accelerating aging part I. Kinetic analysis of the aging process. Cellulose 3:243–267. https://doi.org/10.1007/BF02228805
Zou X, Uesaka T, Gurnagul N (1996b) Prediction of paper permanence by accelerating aging part II. Comparison of the predictions with natural aging results. Cellulose 3:269–279. https://doi.org/10.1007/BF02228806