ارزیابی تأثیر سفیدکننده‌های اکسیدکننده بر ویژگی‌های ظاهری و ساختاری کاغذ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده حفاظت و مرمت، دانشگاه هنر اصفهان، اصفهان، ایران، صندوق‌پستی : 1744

2 گروه شیمی پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران، صندوق‌پستی: 14665517

چکیده

کاغذ در گذر زمان زرد می‌شود. سفیدگری با اکسید کننده‌ها از معمول‌ترین روش‌ها است و با شکست ساختار کروموفورهای جاذب نور در کاغذ، سبب بی‌رنگ شدن آنها می‌شود. در این تحقیق، تغییرات ایجاد شده در خصوصیات کاغذ در صورت استفاده از اکسید کننده‌ها مطالعه شده است. نمونه‌های کاغذ با آزمون‌های رنگ‌سنجی، طیف‌سنجی زیر قرمز، آزمون کشش، آزمون اسیدی بودن و میکروسکوپ SEM تعیین مشخصه شده‌اند. در این تحقیق، چهار محلول اکسید‌کننده: پراکسید هیدروژن (2 درصد حجمی/ حجمی)، پراکسید سدیم (2 درصد وزنی/ حجمی)، پریدات پتاسیم (2 درصد وزنی/ حجمی) و پرسولفات پتاسیم (2 درصد وزنی/ حجمی) در آب مقطر برای سفیدگری نمونه‌های کاغذ صافی واتمن به شیوه غوطه‌وری استفاده شده است. نمونه‌ها به مدت 48 ساعت اصلاح و آزمون‌های تعیین مشخصه انجام شد. نتایج نشان داد پراکسید هیدروژن، با بالاترین شاخص مقاومت کششی (Nm/g 17.75) و پایین‌ترین اختلاف رنگ (1.48=E∆) پس از کهنه‌سازی تسریع شده، بهترین عملکرد را در بین سایر نمونه‌ها دارد و سبب بهبود مقاومت کششی، افزایش روشنایی و کاهش زردی، ثبات الیاف و همچنین نگهداری کاغذ در یک محیط اسیدی تقریباً خنثی شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Effect of Oxidizing Bleaches on the Visual and Structural Properties of Paper

نویسندگان [English]

  • M. Khajeh-mahmoudi 1
  • M. Azadi Boyaghchi 1
  • M. Mohammadi Achachluei 1
  • M. Ghahraman Afshar 2
1 Faculty of Conservation and Restoration, Art University of Isfahan, P.O. Box: 1744, Isfahan, Iran
2 Power Research Institute, P. O. Box: 14665517, Tehran, Iran
چکیده [English]

Paper turns yellow over time. Bleaching with oxidizing agents is one of the most common methods, which creates a colorless result by breaking down the light-absorbing chromophores. In this research, the changes in the properties of paper by applying oxidizing agents are studied. The paper samples were characterized by colorimetric, infrared spectroscopy, tensile, acidity, and SEM microscopes. Four oxidizing solutions were deployed for whitening the samples of Whatman paper using the Immersion method, including Hydrogen Peroxide (2 % V/V), Sodium Peroxide (2 % W/V), Potassium Periodate (2 % W/V), and Potassium Persulphate (2 % W/V) all solved in distilled water. The samples were treated within 48 hours, and characterizing tests were deployed. The results show that hydrogen peroxide with the highest tensile strength (17.75 Nm/g) and the lowest color difference (∆E= 1.48) after accelerated aging has the best performance among other samples. Also, hydrogen peroxide can be improved tensile strength, increase brightness, reduce yellowing, cause fibers stability, and keep the paper at an almost neutral acidity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Yellowing
  • Bleaching
  • Oxidizing agents
  • Oxidation
  • Paper

مراجع

  1. M. Cristina Area, H. Cheradame, Paper aging and degradation; recent findings and research methods. Bio Resources, 6(2011), 5307-5337.
  2. U. Hennniges, A. Potthast, .2009. Bleaching Revisited: Impact of oxidative and reductive bleachingtreatments on cellulose and paper. Restaurator. (2009), 294- 320.
  3. A. Lienardy, P. van Damme, Paper washing. Paper Conservator, 14(1990), 23-29.
  4. H. D. Burgess, D. van der Reyden, K. Keyes, Bleaching (PCC). Paper conservation catalogue; American Institute of Conservation: Washington, DC. Chapter 19(1989).
  5. A. W. Smith, Bleaching in paper conservation. Restaurator. Vol. 33, No. 3/4(2012), 223-248.
  6. A. M. Rushdy, W. N. Wahba, A. M.Youssef, S. Kamel, Influence of bleaching materials on mechanical and morphological properties for paper conservation. Egypt. J. Chem. 60(2017), 893-903.
  7. A. I. Wasif, Y. M. Indi, Combined scouring-bleaching of cotton using potassium persulphate. Indian J. Fibre Text. Res. 35(2010), 353-357.
  8. M. Bicchieri, P. Brusa, 2017. the bleaching of paper by reduction with Borane Tert-Butylamine complex. Article in Restaurator,(2017), Accessed: https://www.researchgate.net/ publication/249945185.
  9. C. Fellers, T. Iversen, T. Lindström, T. Nilsson, M. Rigdahl, Ageing/ Degradation of paper: A literature survey. Report No.1E.tockholm. (1989).
  10. H. Holik, Handbook of paper and board, John Wiley & Sons(2006), 32p.
  11. J. Y. Chang, W. C. Chen, T. K. Huang, J. C. Wang, P. S. Fu, J. H. Chen, C. C. Hung, Evaluating the accuracy of tooth color measurement by combining the Munsell color system and dental colorimeter. Kaohsiung J. Med. Sci. 28(2012), 490-494.
  12. H. D. Burgess, Relationships between color production in cellulose and the chemical changes brought about by bleaching. lecture presented at AIC Book and Paper Specialty Group Annual Meeting. Restoration of Documents, Academy of Sciences, (1982). 57-67.
  13. F. Xu, J. Yu, T. Tesso, F. Dowell, D. Wang, Qualitative and quantitative analysis of lignocellulosic biomass using infrared techniques: A mini-review. Appl. Energy, 104(2013), 801-809.
  14. Z. Ahmad, S. Iis, Z. Halim, N. Sarifuddin, Effect of fiber length variations on properties of coir fiber reinforced cement-albumen composite (CFRCC). IIUM Eng. J., 12(2011), 63-76.
  15. K. Fackler, J. S. Stevanic, T. Ters, B. Hinterstoisser, M. Schwanninger, L. Salmén, FTIR imaging spectroscopy to localize and characterize simultaneous and selective white-rot decay within sprude woodcell. Holzforschung. 659(2011), 411-420.
  16. M. Poletto, H. L. Ornaghi, A. J. Zattera, Native cellulose: structure, characterization and thermal properties. Mater. 7(1014), 6105-6119.
  17. P. Garside, P. Wyeth, Identification of cellulosic fibres by FTIR spectroscopy-thread and single fibre analysis by attenuated total reflectance. Stud. conserv. 48(2003), 269-275.
  18. S. M. Santos, J. M. Carbajo, E. Quintana, D. Ibarra, N. Gomez, M. Ladero, E. Eugenia, J. C. Villar, Characterization of purified bacterial cellulose focused on its use on paper restoration. Carbohydr. Polym. 116(2015). 173-181.
  19. K. Castro, E. Princi, N. Proietti, M. Manso, D. Capitani, S. Vicini, J. M. Madariaga, M. L. De Carvalho, Assessment of the weathering effects on cellulose based materials through a multianalytical approach. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B. 269 (2011), 1401-1410.
  20. L. Delmotte, C. Ganne-Chédeville, J. M., Leban, A. Pizzi, F. Pichelin, CP-MAS 13C NMR and FT-IR investigation of the degradation reactions of polymer constituents in wood welding. Polym. Degrad. Stab. 93(2008). 406-412.
  21. X. Colom, F. Carrillo, Crystallinity changes in lyocell and viscose-type fibres by caustic treatment. Eur. Polym. J. 38(2002), 2225-2230.
  22. M. Polovka, J. Polovková, K. Vizárová, S. Kirschnerová, L. Bieliková, M. Vrška, The application of FTIR spectroscopy on characterization of paper samples, modified by Bookkeeper process. Vib. Spectrosc. 41(2006), 112-117.
  23. P. Calvini, A. Gorassini, G. Luciano, E. Franceschi, FTIR and WAXS analysis of periodate oxycellulose: evidence for a cluster mechanism of oxidation. Vib. Spectrosc. 40(2006). 177-183.
  24. T. Mujodi, M. Mohammadi Achachluei, F. Alihosseini, Comparative Study of FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and TLC (Thin Layer Chromatography) Efficiency for Application in Identification of Kermes Dye on Historical Fibers. J. Color Sci. Tech. 2020; 13(4), 293-303.
  25. L. Łojewski, K. Zięba, A. Knapik, J. Bagniuk, A. Lubańska, J. Łojewska, Evaluating paper degradation progress. Cross-linking between chromatographic, spectroscopic and chemical results. Appl. Phys. A. 100(2010), 809-821.
  26. L. Hajji, A. Boukir, J. Assouik, S. Pessanha, J. L. Figueirinhas, M. L. Carvalho, Artificial aging paper to assess long-term effects of conservative treatment. Monitoring by infrared spectroscopy (ATR-FTIR), X-ray diffraction (XRD), and energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF). Microchem. J. 124(2016). 646-656.
  27. D. Ciolacu, J. Kovac, V. Kokol, The effect of the cellulose-binding domain from Clostridium cellulovorans on the supramolecular structure of cellulose fibers. Carbohydr. Res. 345(2010), 621-630.
  28. R. M. Silverstein. F. X. Webster. D. J. Kiemle. Spectrometric identification of organic compounds. JOHN WILEY & SONS, INC. State University of New York. College of Environmental Science & Forestry. 2005
  29. H. Carter, The Chemistry of paper preservation: part 2, the yellowing of paper and conservation bleaching. J. Chem. Educ. 11(1996), 1068-1073.
  30. M. Durovic, J. zelinger, Chemical processes in the bleaching of paper in library and archival collections. Restaurator. 14(1993), 78–101.
  31. S. Margutti, G. Conio, P. Calvini, E. Pedemonte, Hydrolytic and oxidative degradation of paper. Restaurator. 2 (2001), 67-83.
  32. G. Banik, I. Brukle, Paper and water. Burlington .Elsevier Ltd (2011).
  33. R. M. Christie, Colour chemistry. RSC Paperbacks. Royal Social of Chemistry. Cambridge CB40WF, UK. (2001). 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار