The Effect of Dry- Heat and Moist-Heat Aging on Properties of Historical Papers Treated with Cellulose Nanofibers

Document Type : Original Article

Authors

1 Faculty of conservation and restoration, Art university of Isfahan, , Isfahan, Iran

2 Faculty of Chemistry, Isfahan University of technology, Isfahan, Iran

Abstract

Various destructive factors gradually degrade paper due to its structural properties. For this reason, it is necessary to apply consolidation treatments for strengthening the degraded papers. In this study, cellulose nanofibers with a concentrate of 1% by weight were prepared as a suspension with water to consolidate the paper, then used to treat the samples. The samples were exposed to dry-heat and moist-heat aging to evaluate the treatment effects. pH measuring, colorimetric, and tensile strength tests were performed before and after aging. The results showed that the pH of the cellulose nanofibers treated samples increased. After dry-heat and moist-heat aging, the pH of the samples decreased slightly. Cellulose nanofiber treatment increased the tensile strength of the samples. However, after two stages of aging, the tensile strength of the samples has reduced compared to the previous stage. The application of cellulose nanofiber treatment made the color of the samples brighter, but after aging, the brightness of the samples decreased.

Keywords

References

  1. Hummert, U. Henniges, A. Potthast, Stabilisation treatments with aerosols: evaluating the penetration behaviour of gelatine and methylcellulose. Restaurator. 34(2013), 134–171.
  2. Vinas, R. Vinas, Les tehniques traditionnelles de restauration: UN etude RAMP, UNESCO, Paris. 1992, 34.
  3. Zervos, I. Alexopoulou, Paper conservation methods: a literature review. Cellul. 22(2015), 2859-2897.
  4. م. قربانی، ک. سامانیان، م. افشارپور، ع. ثابت جازاری، معرفی و مقایسه روش‌‌های استحکام بخشی اسناد کاغذی و پیشنهاد کاربرد نانوالیاف سلولزی به منظور حفاظت از این آثار، فصلنامه گنجینه اسناد، (1395)25، 131-110.
  5. م. هادیلام، ا. افرا، ح. یوسفی، ع. قاسمیان، بررسی رفتارهای مقاومتی و ممانعتی نانوکاغذهای نانوفیبرسلولز در مقابل رطوبت، اولین کنفرانس ملی نانوفناوری و کاربرد آن در کشاورزی و منابع طبیعی. دانشگاه تهران- کرج، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، 1391.
  6. ص. علی نیای لاکانی، ا. افرا، نانوفیبر سلولز و بررسی کاربرد آن در بهبود ویژگی‌‌های کاغذ، اولین همایش ملی نانومواد و نانو تکنولوژی: دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود، 1390.
  7. Xu, N. Girouard, G. Schueneman, M. L. Shofner, J. C. Meredith, Mechanical and thermal properties of waterborne epoxy composites containing cellulose nanocrystals. Polym. J. 24(2013), 6589- 6598.
  8. Lopez-Suevos, C. Eyholzer, N. Bordeanu, K. Richter, DMA analysis and wood bonding of PVAc latex reinforced with cellulose nanofibrils. Cellul. 17(2010), 387-398.
  9. Dreyfuss-Deseigne, Nanocellulose films in art conservation. Pap. Conserv. 18(2017), 18-29.
  10. Dreyfuss-Deseigne, A new mending material: nanocellulose film. J. Pap. Conserv. 18(2017), 36-37.
  11. Volke, K. Ahn, U. Hahner, W. Gindl‑Altmutter, A. Potthast, Nano meets the sheet: adhesive-free application of nanocellulosic suspensions in paper conservation. Heritage Sci. 23(2017), 2-17.
  12. م. قربانی، ک. سامانیان، م. افشارپور، ع. ثابت جازاری، رفتار بازدارندگی بیونانوکامپوزیت الیاف سلولز و هیدروکسی پروپیل سلولز در برابر تغییرات رنگی به عنوان یک پوشش بر روی اسناد کاغذی. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1397)12، 158-147.
  13. م. صدقی، ا. سرائیان، ا. افرا، ه. امینیان، م. افشارپور، تأثیر کهنگی حرارتی و حرارتی رطوبتی بر ویژگی‌‌های کاغذ تیمار شده با نانوهیدروکسید کلسیم و نانوکیتوزان. نشریه صنایع چوب و کاغذ ایران. (1397)9، 288-277.
  14. Sequeira, C. Casanova, E. Cabrita, Deacidification of paper using dispersions of Ca(OH)2 nanoparticles in isopropanol. Study of efficiency. J. Cult. Heritage. 7 (2006), 264-272.
  15. Konuklar, M. Sacak, A new method for paper conservation: triple mixture of methylcellulose, carboxymethyl cellulose and nano-micro calcium hydroxide particles. J. Biol. Chem. 39 (2011), 403-411.
  16. Cocca, L. D’Arienzo, L. D’Orazio, Effects of different artificial agings on structure and properties of whatman paper samples. International Scholarly Research Network ISRN Materials Science. Article ID 863083, 2011.
  17. Standard test methods for Paper and board - Determination of tensile properties - Part 3: Constant rate of elongation method (100 mm/min)-Test method. Standard national organization of Iran. 14471-3, 2013.
  18. Standard Test Method for Determination of Effect of Dry Heat on Properties of Paper and Board, Annual Book of ASTM Standards, 10.01, D 776 – 92, 2001.
  19. Standard Test Method for Effect of moist heat on properties of paper and board, TAPPI T 544 sp-03, 2003.
  20. Holik, Handbook of paper and board. John Wiley & Sons. 2006, 32.
  21. Standard test methods for Paper, board and pulp- Determination of pH of aqueous extracts- Part 1: Cold extraction. Standard national organization of Iran. 3568-1, 2007.
  22. Havlinova, V. Brezova, J. Minarikova, M. Ceppan, Investigations of paper aging a search for archive paper. J. Mater. Sci. 37(2002), 303-308.
  23. Rosenau, A. Potthast, K. Krainz, Y. Yoneda, Th. Dietz, A. French, Chromophores in cellulosics, VI. First isolation and identification of residual chromophores from aged cotton linters. Cellul. 18(2011), 1623–1633.
  24. ن. انصاری‏‏‏، و. ملکی. اصول و نظریات آزمایش‌های فیزیکی الیاف، نخ و پارچه. تهران: دانشگاه صنعتی امیر کبیر‏. 1395.
  25. ع. آریافر، ک. سامانیان، م. افشارپور، بهینه سازی کربوکسی متیل سلولز(CMC) در برابر عوامل میکروارگانیسم با استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به منظور ارتقاء کیفیت حفاظتی این پلیمر در مرمت اسناد کاغذی. نشریه گنجینه اسناد. (1394)25، 140-116. 
Journal of Color Science and Technology
Volume 15, Issue 3 - Serial Number 57
December 2021
Pages 197-204

Files

Share

How to cite

Statistics