С течением времени бумага, изготовленная из
растительных волокон, стареет. Этот процесс необратим и сопровождается
изменением химического состава бумаги и уменьшением ее механической
прочности. При длительном процессе естественного старения бумаги волокна
ее становятся ломкими. Старинные образцы бумаги, если они не
реставрированы, могут буквально рассыпаться в руках. Некоторые виды
бумаги, особенно содержащие в композиции древесную массу, заметно
изменяют свой цвет — желтеют. Точно так же может быстро изменить свой
цвет при воздействии световых лучей бумага окрашенная или с подцветкой
несветостойкими красителями.
Старение бумаги — весьма сложный процесс, природа которого еще
недостаточно выяснена, так как на ход этого явления
влияют многочисленные переменные факторы, в первую
очередь род и химический состав используемых для изготовления бумаги
волокнистых материалов, проклеивающих, наполняющих и окрашивающих
веществ, pH среды (водная вытяжка), условия хранения бумаги
(относительная влажность и температура окружающего воздуха, характер
изменений этих переменных, степень воздействия на бумагу световых
лучей), факторы, вызывающие микробиологическое разрушение составных
частей бумаги.
Изменения, которые происходят в бумаге под влиянием ее старения, как
принято считать, являются результатом совокупности указанных выше
воздействий на бумагу и происходящих реакций окисления кислородом
окружающего воздуха, а также гидролиза под действием влаги.
Скорость гидролитической деструкции обычно выше, чем окислительной. Как
установлено, совместное действие кислорода и воды обнаруживает эффект
синергизма, выражающийся в более высокой активности, чем это следовало
бы ожидать из суммарного воздействия этих двух факторов. В процессе
старения уменьшается степень полимеризации целлюлозы и повышается
содержание низкомолекулярных фракций с карбоксильными и карбонильными
функциональными группами.
Как это ни парадоксально, но с развитием техники все большее количество
выпускаемой в мире бумаги отличается пониженной долговечностью.
Объясняется это прежде всего применением дешевых и малодолговечных
полуфабрикатов: древесной массы, сульфитной целлюлозы высокого выхода,
полуцел-люлозы, химической и термомеханической древесной массы.
Термостойкость — один из основных показателей, характеризующих
долговечность материала. Общепринятые методы определения долговечности
бумаги и многих других материалов основаны на испытании их свойств при
искусственном старении в термостате с повышенной температурой.
Одной из причин разрушения бумаги является поглощение ею сернистого
газа, находящегося в воздухе, и накопление в бумаге сульфатов и
свободной серной кислоты вследствие каталитического действия некоторых
катионов золы волокон, особенно железа, марганца, меди и кобальта.
О старении бумаги судят по показателю сопротивления бумаги излому.
Повышенная кислотность водной вытяжки бумаги, выражаемая в единицах pH,—
один из основных факторов, вызывающих ускоренное старение бумаги. Именно
поэтому для выработки долговечных документных видов бумаги рекомендуется
проклеивать бумагу в слабощелочной или в нейтральной среде с
использованием в качестве проклеивающих веществ димеров алкилкетена и
алюмината натрия. Некоторые наполнители, особенно мел, снижают активную
кислотность бумаги и служат в качестве буфера и стабилизатора при ее
старении.
Повышенные показатели термостойкости и
долговечности обнаруживают образцы бумаги, изготовленные из сульфатной
хвойной целлюлозы, хлопковой и льняной массы, а также некоторых видов
синтетических волокон (поливинилспиртовых, найлоновых и др.).
Для сохранности бумаги и придания ей некоторых особых свойств служит
показатель биостойкости, т. е. стойкости к проявлениям жизнедеятельности
микроорганизмов и насекомых. Понятие «биоцидная бумага» является
собирательным. Оно объединяет различные виды бумаги, обладающей
способностью убивать бактерии (бактерицидная), плесневые грибы (фунгицидная)
и насекомых (инсектицидная). Каждый, из биоцидных видов бумаги может
обладать одним, двумя или всеми тремя указанными свойствами.
В условиях тропического климата, т. е. при повышенной температуре и
относительной влажности окружающего воздуха, на бумаге и картоне
наиболее интенсивно развиваются плесневые грибы и бактерии. В этих
условиях проявляют также высокую активность тропические насекомые,
особенно термиты, вызывающие сильное разрушение бумаги. Поэтому бумажная
продукция, предназначенная для длительного хранения в условиях
тропического климата, должна обладать биоцидными свойствами.
Все виды бумаги, которые используются в архивах и музеях и служат для
многолетнего хранения документов, книг, чертежей, фотографий, должны
быть биостойкими.
Одно из основных назначений биоцидных видов бумаги — упаковка различных
пищевых продуктов, предназначенных для длительного хранения: масла,
маргарина, сыра, мяса, копченой рыбы и выпечных изделий.
В связи с широким распространением за последнее время бумажной тары под
молоко предъявляются определенные требования к биостойкости и этой
бумаги. В ряде случаев бумажные мешки должны обладать биоцидными
свойствами. В таких мешках без опасения их повреждений грызунами,
жучками и другими вредителями можно хранить муку, крупу, сахар. Зимнюю
одежду можно хранить в молезащитных мешках, изготовленных из
инсектицидной бумаги.
Специальной обработкой придают бактерицидные свойства медицинской
бумаге, применяемой при ожогах и порезах. Инсектицидными свойствами
обладает бумага, используемая для борьбы с мухами.
Биоцидные вещества вносят в бумагу различными методами: введением их в
бумажную массу, химической модификацией бумаги путем этерификации,
алкилирования целлюлозы или прививки полиакрилонитрила, а также
обработкой бумаги в клеильном прессе. Метод введения биоцидных веществ в
бумажную массу нельзя признать удовлетворительным из-за значительных
потерь этих веществ с промывной водой, опасно-
сти спуска в водоемы ядовитых веществ и иногда
сильного пенообразования. Более совершенным и экономичным методом
является обработка бумаги в клеильном прессе.
Биоцидные вещества, используемые для придания бумаге биостойкости,
весьма разнообразны. К числу консервирующих средств относятся кислоты:
салициловая, сорбиновая, дегидра-цетовая, а также производные бензойной
кислоты. Для придания фунгицидных свойств применяют салициланилид
С^НцОгЫ, ортооксихинолин (оксин) C9H7ON и многие другие биоцидные
вещества.