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Restaurator. International Journal for the Preservation of Library and Archival Material

Editor-in-Chief: Eyb-Green, Sigrid / Henniges, Ute

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ISSN
1865-8431
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Volume 33, Issue 3-4 (Oct 2012)

Issues

Light Bleaching with Metal Halide Lamps: Effects on Naturally Aged Paper

Marion Verborg
  • Corresponding author
  • Straus Center for Conservation and Technical Studies Harvard Art Museums 32 Quincy Street Cambridge, MA 02138
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Published Online: 2012-10-24 | DOI: https://doi.org/10.1515/res-2012-0015

Abstract

The paper describes the effects of light bleaching with metal halide lamps on selected chemical and mechanical properties of six different naturally aged 18th-21st century papers. Treatments included: pre-washing under ambient light, prolonged immersion in a dilute calcium hydroxide solution while kept in the dark, exposure to high-intensity light in dry condition, and immersion in a dilute calcium hydroxide solution while exposed to high-intensity light (light bleaching treatment). The effects of the treatments on the papers were evaluated by the Yellowness Index (YI), pH, tensile strength (0-span tensile test) and the degree of polymerization. All these measurements and tests were repeated after artificial thermal ageing to evaluate the treatment effects over the long term. Light bleaching proved effective in reducing the yellowing in the rag paper after treatment and after ageing, although some colour reversion was observed after ageing. Light bleaching treatment brightened the chemical woodpulp paper, but the effect was nullified after ageing due to a high degree of colour reversion. Light bleaching showed only limited brightening effects on woodpulp paper after treatment; woodpulp paper samples darkened more during ageing than the rag paper and chemical woodpulp paper. Immersion in the alkaline bath increased the pH of all papers tested in this study and exposure to light in dry condition turned out to be detrimental for the pH both after exposure and after ageing. Exposure to light in dry condition and aqueous light bleaching both caused a decrease in the tensile strength of paper samples in the short-term. Light bleaching treatment caused a decrease in the degree of polymerisation of cellulose after treatment and after ageing.

Zusammenfassung

Lichtbleichen mit Halogenmetalldampflampen: Auswirkungen auf natürlich gealterte Papiere

Die Auswirkung der Lichtbleiche mit Halogenmetalldampflampen auf ausgewählte mechanische und chemische Parameter von sechs Papieren wurde untersucht.Bei den Papieren handelt es sich um natürlich gealterte Proben von Hadern- und Holzschliffpapieren des 19. und 21. Jahrhunderts. Folgende Behandlungen wurden durchgeführt: Wässern in Umgebungslicht, länger andauerndes Wässern im verdünnter Calciumhydroxidlösung in Dunkelheit, Bestrahlung mit Halogenmetalldampflampen im Trockenzustand, und Bestrahlung mit Halogenmetalldampflampen in verdünnter Calciumhydroxidlösung (Lichtbleiche). Das Resultat der verschiedenen Behandlungen wurde anhand von Messungen des Yellowness Index (YI), des pH, der Nullreißfestigkeit (Zero-span breakingstrength) und des Polymerisationsgrades ausgewertet. Alle Messungen und Tests wurden nach künstlicher Alterung wiederholt um die langfristige Behandlungswirkung einschätzen zu können. Lichtbleiche führte bei Hadernpapier zu einer Reduzierung der Vergilbung nach der Behandlung und Alterung, auch unter Berücksichtigung von später wieder eintretender Verfärbung. Lichtbleiche führte zu einer Aufhellung von Zellstoffpapier, aber der Effekt wurde durch Wiederauftreten der Verfärbung (colour reversion) während der künstlichen Alterung zunichte gemacht. Lichtbleiche führte bei holzschliffhaltigem Papier zu einer nur geringfügigen Aufhellung, jedoch verfärbten sich die Proben im Zuge der künstlichen Alterung weit stärker als das Zellstoffpapier und das Hadernpapier. Der pH wurde bei allen Proben durch das Wässern in der Calciumhydroxidlösung erhöht. Die Bestrahlung mit Halogenmetalldampflampe sowohl im trockenen Zustand sowie in wässriger Lösung verringerte Nullreißfestigkeit (Zero-span breaking strength) und den Polymerisationsgrad der Cellulose nach der Behandlung und nach der Alterung.

Résumé

Blanchiment à la lumière à l’aide de lampes aux halogénures métalliques : effets sur les papiers vieillis naturellement

Cet article présente les effets du blanchiment à la lumière utilisant des lampes à halogénures de métal sur les propriétés mécaniques et chimiques de six types de papiers naturellement vieillis, datant du 18 au 21ème siècle. Les conditions de traitement étaient les suivantes : prélavage avec lumière ambiante, immersion prolongée dans une solution alcaline sans lumière (échantillons dans le noir), exposition à une lumière de haute intensité en conditions sèches, immersion dans une solution alcaline tout en étant exposés à une lumière de haute intensité (blanchiment à la lumière en conditions aqueuses). Les effets des différentes conditions de traitement sur les propriétés des papiers ont été évalués en mesurant l’indice de jaune (YI), en estimant le pH, en testant la résistance à la traction (test 0-Span) et en mesurant le degré de polymérisation par viscosimétrie intrinsèque. Tous ces tests et mesures ont été répétés après vieillissement artificiel pour évaluer les effets du traitement sur le long terme. Résultats : le blanchiment à la lumière en conditions aqueuses est efficace pour réduire le jaunissement des papiers de chiffon sur le court et le long terme, même si un retour du jaunissementest visible après vieillissement artificiel. Le blanchiment à la lumière en conditions aqueuses entraine un éclaircissement des papiers de pâte de bois chimique sur le court terme, mais ces effets sont annulés sur le long terme à cause d’un fort retour du jaunissement après vieillissement. Le blanchimen à la lumière en conditions aqueuses a un effet très limité sur les papiers de pâte de bois mécanique ; les échantillons ayant subi ce traitement jaunissent plus au cours du vieillissement artificiel que les autres papiers inclus dans cette étude. Quant au pH, l’immersion dans une solution alcaline cause une augmentation significative du pH pour tous les papiers ; l’exposition des papiers à la lumière de haute intensité dans des conditions sèches est néfaste pour le pH sur le court et le long terme. Quand aux tests mécaniques, l’exposition des papiers à la lumière de haute intensité dans des conditions sèches et en conditions aqueuses cause une diminution de la résistance mécanique des fibres. Quant aux mesures de viscosimétrie, le traitement de blanchiment à la lumière en conditions aqueuses entraine une diminution du degré de polymérisation de la cellulose sur le court et le long terme .

About the article

Marion Verborg

Marion Verborg holds a B.S. degree in Medicine from the R.T.H. Laënnec Faculty in Lyon, a B.A. degree in Art History from the Lyon 2 University and a M.A. degree in Art Conservation from the Sorbonne University in Paris, specializing in book and paper conservation. She obtained training in paper conservation as a fellow at CCAHA in Philadelphia (Conservation Center for Art and Historic Artifacts) and is currently a fellow at the Straus Center for Conservation and Technical Studies/Harvard Art Museums. Past experience includes working at the Albertina Museum (Vienna), Deutsches Historisches Museum (Berlin), Picasso Foundation (Malaga), Philadelphia Museum of Art (Philadelphia) and the French National Library (Paris).


Published Online: 2012-10-24

Published in Print: 2012-10-01


Citation Information: Restaurator. International Journal for the Preservation of Library and Archival Material, ISSN (Online) 1865-8431, ISSN (Print) 0034-5806, DOI: https://doi.org/10.1515/res-2012-0015.

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