3. Papier starzeje się zawsze

Odporność produktów papierowych na starzenie zależy zarówno od czynników wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Do czynników wewnętrznych zalicza się: zawartość wysokocząsteczkowej celulozy (tj. a- i b- celulozy) średni stopień polimeryzacji celulozy, zawartość ligniny, rodzaj półproduktu włóknistego, zawartość, rodzaj i postać wypełniaczy, zawartość żywic, zawartość innych związków, odczyn wyciągu wodnego. Proces starzenia wyrobów papierowych nie jest jeszcze całkowicie zbadany. Wiadomo jednak, że zasadnicze znaczenie ma tu degradacja celulozy pod wpływem utlenienia lub hydrolizy. Najmniej podatny na taką degradację jest produkt papierowy o wysokiej zawartości a -celulozy (95%) tj. wysoko spolimeryzowanej celulozy i niskiej zawartości b-celulozy i lignin.

Najbardziej trwałe są papiery wykonane z masy długowłóknistej lnianej, nieco mniej trwałe są z bielonej masy siarczanowej, następnie z masy długowłóknistej bawełnianej, wyraźnie gorsze z bielonej masy siarczynowej; najszybciej starzeją się masy zawierające ścier lub inne masy zawierające dużo ligniny, np.: BCTMP, CTMP, TMP. Wypełniacze są na ogół niepożądane, gdyż ich powierzchniowa aktywność może sprzyjać utlenianiu celulozy przez powietrze, natomiast węglan wapnia wywiera wyjątkowo pozytywny wpływ, zmniejszając kwasowość wyrobu papierowego. Niepożądana jest również zawartość barwników (ewentualnie można stosować barwniki o wysokiej trwałości na światło i kwasy).

Starzeniu sprzyja zaklejanie papieru klejem w środowisku kwaśnym, tj. z użyciem siarczanu glinu, zwłaszcza gdy zawiera on sole żelaza. Z powyższego wynika, że papiery zaklejane w środowisku obojętnym lub zasadowym (tzw. papiery alkaliczne) są bardziej odporne na starzenie.

Na trwałość ujemny wpływ mają jony niektórych metali, między innymi manganu, miedzi i kobaltu; najgorszy wpływ wywierają sole żelaza [Grant John.1965. Labioratoryjnyj spravocznik po proizvodstwu celulozy i bumagi. Lesnaja Promyszlennost: Moskwa].

Skrobia i klej zwierzęcy dodane do masy papierniczej nie wywierają wyraźnego wpływu na starzenie, natomiast farba drukarska, zwłaszcza o niskim pH, zmniejsza trwałość papieru. Powłoki pigmentowe i lakierowe działają jak warstwy ochronne i przeciwdziałają starzeniu. Odczyn wyciągu wodnego trwałego wyrobu papierowego nie powinien być niższy od 6,0 i ten warunek jest uważany przez niektórych badaczy za najważniejszy.

Dla papierów przeznaczonych do długiego przechowywania w archiwach bardzo ważna jest trwałość barwy papieru, a nie tylko wytrzymałość papieru.

Do zewnętrznych czynników warunkujących odporność papieru na starzenie należą:

  • światło,
  • temperatura,
  • rodzaj i wilgotność środowiska.

Światło powoduje fotochemiczną reakcję objawiająca się tzw. ciemnieniem ligniny oraz degradacją celulozy, hemiceluloz i innych węglowodanów znajdujących się we włóknie celulozowym, a także tłuszczów, żywic i wosków, przy czym efekt ten zależny jest od długości fal świetlnych. Promieniowanie UV znacznie i skutecznie obniża odporność papieru na starzenie.

Rys .1. Papier starzeje się zawsze

Wysoka temperatura powoduje spadek białości i wytrzymałości wyrobów papierowych. Największe obniżenie odporności na starzenie następuje w połączeniu z innymi czynnikami sprzyjającymi starzeniu papieru tak wewnętrznymi, jak i zewnętrznymi.

Wysoka wilgotność sprzyja bardziej starzeniu się papieru niż niska. Tlenek siarki IV (SO2) powoduje szybkie starzenie się papieru, który wchłania SO2, a ten ulega przemianie w kwas siarkowy. Jest to szczególnie szkodliwe, gdy w papierze obecne są żelazo lub miedź, będące katalizatorem tej przemiany.
Reasumując, szybkiemu starzeniu papierów sprzyjają: mała zawartość wysoko spolimeryzowanej celulozy, duża zawartość, duża zawartość lignin i żywic, niskie pH, wysoka temperatura i wilgotność powietrza, obecność w powietrzu SO2 oraz naświetlanie papieru, szczególnie promieniowaniem nadfioletowym (UV).

Papiery dokumentowe i w wielu przypadkach (gdy chcemy zachować dla potomnych) lepsze papiery do drukowania książek, papiery.