WO2002042557A1 - Solidifying agent and/or stabilizer - Google Patents

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WO2002042557A1
WO2002042557A1 PCT/EP2001/013567 EP0113567W WO0242557A1 WO 2002042557 A1 WO2002042557 A1 WO 2002042557A1 EP 0113567 W EP0113567 W EP 0113567W WO 0242557 A1 WO0242557 A1 WO 0242557A1
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PCT/EP2001/013567
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Manfred Anders
Karl Bredereck
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ZFB Zentrum für Bucherhaltung GmbH
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/18After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00 of old paper as in books, documents, e.g. restoring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24Polysaccharides
    • D21H17/25Cellulose

Definitions

  • the present invention relates to strengthening agents and / or stabilizing agents for organic material, a method for strengthening / stabilizing organic material and the use of the strengthening or stabilizing agents.
  • Paper is also stabilized by lamination, with a thin polymer film being applied to the paper on one or both sides by melting or gluing.
  • the disadvantage of this single sheet process is the increasing paper thickness, so that after treatment and consolidation the cover intended for the book no longer fits. As a further side effect, the handle and the appearance of the paper are changed significantly and the durability of the polymers used is not guaranteed. In addition, no simultaneous deacidification or mass treatment is possible.
  • the Batmaschine Institute has also increased the strength of paper by up to 100% using hexamethyl diisocyanate as a strengthening agent.
  • isocyanates are not compatible with any known soluble deacidifying agent and, when applied directly to the paper, form crosslinked polyureas, a further disadvantage being the increase in hardness of the paper.
  • the object of the invention is therefore to provide a setting agent and / or stabilizing agent, a method for setting and / or stabilizing organic material in bulk and the use of this setting agent for the preservation and restoration of organic material, in which the further decomposition of the organic material prevented and the renewed stabilization by deacidification and consolidation can take place in one step and the stabilization of damaged objects to usable material is achieved.
  • this object is achieved by claims 1, 7, 8 and 10. Preferred further developments result from the subclaims.
  • a strengthening agent for organic material which contains a silylated derivative of a compound containing hydroxyl and / or carboxyl and / or amino groups in a non-polar solvent.
  • the agent according to the invention acts as a protective colloid against hydrolysis-sensitive deacidifying agents and thus delays the reaction of this deacidifying agent with water. This promotes the even distribution of the deacidifying agent with paper, whereby the pre-drying of the paper before deacidification no longer needs to be as extreme.
  • the degree of silylation of the various polyhydroxy compounds allows the solubility to be controlled in a targeted manner, and in principle solvents of the most varied polarity can be used universally.
  • the modified polyhydroxy compounds used according to the invention can generally be adapted to almost all solvents, up to supercritical carbon dioxide as the solvent.
  • the combinations of silylated cellulose ethers with METE show an amazing further effect.
  • the strong interaction between the polyvalent cations of the deacidifying agent and the post-sizing agent also has a positive effect on the distribution of the deacidifying agent on the paper.
  • the silylated compounds act like a protective colloid on the METE because the treatment solution can be easily applied to the non-pre-dried paper without immediate hydrolysis.
  • the hydrophobic silylated cellulose agents wrap around the deacidifying agent, protecting it from moisture and delaying hydrolysis.
  • the silylated polyhydroxy compounds, in particular the silylated cellulose ethers form a transparent film with the METE, which also prevents the formation of coarse crystallites from the deacidifying agent.
  • Organosilyl compounds have been found to be suitable for the invention, the masking of the hydroxyl groups as a rule to trialkylsilyl ethers, usually trimethylsilyl ether, being a suitable method.
  • Trimethylchlorosilane or hexamethyldisilazane can be used as the silylating agent, trialkylsilyl groups being preferred.
  • compounds containing hydroxyl, carboxyl or amino groups have been polysaccharides, carbohydrates and their derivatives, such as alkyl glycosides (e.g. butyl glucoside, octyl glucoside) and alkyl polyglycosides, cellulose and cellulose derivatives (e.g. cellulose ether), Starch and starch derivatives (e.g.
  • starch ether starch ether
  • hemicellulose and hemicellulose derivatives galactomannans and galactomannan derivatives, guar and guar derivatives, chitin and chitin derivatives, chitosan and chitosan derivatives, dextrans and dextran derivatives, dextrins and dextrin derivatives, xanthans and xanthene derivatives, polyvinyl alcohol derivate and polyvinyl , Gelatin and gelatin derivatives or polyethylene amines and their derivatives are shown to be promising.
  • the conversion z. B. the cellulose or the cellulose derivative in the corresponding silylated cellulose derivative makes the resulting compound soluble in non-polar solvents.
  • organic solvents such as alkanes, alkenes or hexamethyldisiloxane (HMDO), supercritical carbon dioxide or halogenated hydrocarbons have proven to be suitable as non-polar solvents, the persilylated or almost persilylated compounds containing hydroxyl or amino groups, e.g. B. polysaccharides or the like, solve well and these are compatible as a solution with the deacidifying agents used in mass deacidification.
  • HMDO hexamethyldisiloxane
  • the silylated compounds are moreover compatible with the hydrolysis-sensitive deacidifying agents, such as magnesium alcoholates, titanium / magnesium alcoholates or the like, which are used in the various mass deacidification processes.
  • the hydrolysis-sensitive deacidifying agents such as magnesium alcoholates, titanium / magnesium alcoholates or the like, which are used in the various mass deacidification processes.
  • This method can also be used to integrate new additives into the chemical system of mass deacidification which, because of their polar nature, could not previously be used. These groups can also be masked here by means of an intermediate silylation of the polar hydroxyl, amine or carboxyl functions. In this way, silylated antioxidants, complexing agents (metal ion deactivators), radical scavengers, light stabilizers (UV stabilizers), peroxide decomposers, antiozonants or pesticides, in particular fungicides, bactericides or insecticides, can be incorporated into the chemical system of mass deacidification.
  • silylated antioxidants complexing agents (metal ion deactivators), radical scavengers, light stabilizers (UV stabilizers), peroxide decomposers, antiozonants or pesticides, in particular fungicides, bactericides or insecticides.
  • HMDO hexamethyldisiloxane
  • HMDO HMDO.
  • the hydrolysis of the unstable (cellulose) silyl ethers is catalyzed by acids, but also by bases.
  • Persilylated polysaccharide derivatives are relatively stable due to their hydrophobic character and hydrolyze only very slowly.
  • the voluminous trimethylsilyl groups make it difficult for water to reach the ether oxygen atom (steric hindrance).
  • celluloses with an average degree of substitution (MS) of 1, 5 or less hydrolyze very quickly because they do not have this steric hindrance.
  • MS average degree of substitution
  • the degree of substitution makes it possible, on the one hand, to vary the solubility of (polyhydroxy) compounds, in particular polysaccharides, from polar (water) to nonpolar (petroleum ether) and, on the other hand, to specifically control the sensitivity to hydrolysis.
  • the substances known from aqueous treatment can also be used from non-polar solvents, whereby the compatibility with hydrolysis-sensitive deacidifying agents enables simultaneous deacidification of the organic material to be treated.
  • paper is preserved and restored; Wood, textiles, paints and inks, as well as a fixation of soluble inks before an aqueous treatment possible.
  • the results of the paper strengths were determined by elongation at break test in the running direction of the papers as work load [J / m 2 ].
  • the mechanical strength of the samples was tested both immediately after the treatment and after five weeks (35 days) of artificial aging at 80 ° C., 65% relative atmospheric humidity.
  • silylated cellulose derivatives compensate for part of the loss of strength due to deacidification.
  • the silyl groups on the cellulose ethers split off, the molecules becoming more polar and thus also being able to form stronger interactions with the paper fibers.
  • the strength of the paper increases.
  • Papers treated with strengthening agents and deacidifying agents have a higher strength after the artificial aging than the untreated paper before the artificial aging.
  • the strengthening agent used according to the invention in the present case a silylated cellulose ether, significantly delays the hydrolysis of the deacidifying agent.
  • the hydrophobic silylated cellulose ethers encase the deacidifying agent. This protects it against moisture and hydrolysis delayed.
  • the treatment solution can easily be applied to the (not pre-dried) paper without immediate hydrolysis.
  • the silylated cellulose ethers form a transparent film with the METE. This is also shown by the following scanning electron microscopic images. While the paper that has only been deacidified with METE is completely coated with fine crystallites of the hydrolyzed deacidifying agent (Fig.
  • the very hydrolysis-sensitive deacidifying agents of the mass deacidification processes can be used directly in single sheet treatment, even without pre-drying the paper.
  • Example 3 Deacidification and consolidation with METE in HMDO as deacidifying agent in the
  • the strengthening agent for organic material according to the invention leads to a significant and permanent improvement in the mechanical strength of the paper.
  • the hydrolysis of the deacidifying agent can be retarded to such an extent that such extreme predrying, as is common today, is no longer necessary in mass deacidification.
  • Old and partly moldy wooden objects, in which the cellulose part has already largely decomposed, are treated with a persylated trimethylsilyl cellulose (TMSC) dissolved in pentane. After filling the voids in the wooden article with this solution, e.g. through a vacuum impregnation, the volatile pentane evaporates.
  • TMSC persylated trimethylsilyl cellulose
  • TMSC hydrolyzes to pure cellulose at room temperature in about 6 months.
  • the cellulose formed in this way is again in the interior of the wood, which is therefore as fiber-forming semi-crystalline substance again contributes to a considerable stabilization of the wood.
  • Paints and inks that bleed easily in water can be fixed with highly substituted polysaccharide silyl ethers before aqueous treatment.
  • the effectiveness is best if the paper to be treated is coated on both sides with a solution of highly substituted polysaccharide silyl ethers. At these points, the paper becomes so hydrophobic that no polar solvent (water) reaches the colors and inks and bleeding does not occur.
  • a deacidifying agent that is also dissolved in the treatment solution, e.g. METE the paper to be deacidified at these areas.
  • a 0.5 to 5% by weight solution with heptane or pentane is preferably used as the solvent.

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Abstract

The invention relates to a solidifying agent and/or stabilizer for organic material, comprising a silylated derivative, dissolved in an unpolar solvent, of a compound that contains hydroxyl, carboxyl or amino groups. The invention further relates to a method for solidifying and/or stabilizing organic material, wherein said solidifying agent is used. The solidifying agent is inter alia used to preserve and restore paper, wood, textiles, paints and inks.

Description

FESTIGUNGS- UND/ODER STABILISIERUNGSMITTEL FASTENING AND / OR STABILIZING AGENTS
Die vorliegende Erfindung betrifft Festigungsmittel und/oder Stabilisierungsmittel für organisches Material, ein Verfahren zur Festigung/Stabilisierung von organischem Material sowie die Verwendung der Festigungs- bzw. Stabilisierungsmittel.The present invention relates to strengthening agents and / or stabilizing agents for organic material, a method for strengthening / stabilizing organic material and the use of the strengthening or stabilizing agents.
Alle aus organischen Materialien bestehenden Produkte aus Papier, Holz, Textilien oder dergleichen unterliegen einer mehr oder minder starken Alterung bzw. Zersetzung. Dabei wird z. B. Papier hauptsächlich durch Säuren, aber auch durch Oxidationsprozesse oder durch den Einfluß von Mikroorganismen zerstört. Trotz erheblicher Fortschritte in den vergangenen Jahren sind jedoch Hauptprobleme, wie die Papierfestigung aus nicht wässerigen Medien, bei der Konservierung und Restaurierung von Büchern und Dokumenten im wesentlichen ungelöst.All products made of organic materials made of paper, wood, textiles or the like are subject to a more or less severe aging or decomposition. Here, for. B. paper mainly destroyed by acids, but also by oxidation processes or by the influence of microorganisms. Despite considerable progress in recent years, however, major problems, such as paper strengthening from non-aqueous media, in the preservation and restoration of books and documents are essentially unsolved.
Die Festigung oder Stabilisierung von alten, brüchigen organischen Materialien, insbesondere Papieren, ist eines der zentralen Probleme bei der Konservierung und Restaurierung dieser Materialien. Während für die Entsäuerung von Papier erfolgreich neue Möglichkeiten bis hin zum Massenentsäuerungsverfahren entwickelt wurden, gibt es im Bereich der Festigung keine zufriedenstellende Verfahren, die eine Papierverfestigung, insbesondere ganzer Buchblöcke, erlauben und möglichst gleichzeitig auch der Entsäuerung des Papiers dienen.The consolidation or stabilization of old, brittle organic materials, especially paper, is one of the central problems in the conservation and restoration of these materials. While new possibilities for the deacidification of paper, including the mass deacidification process, have been successfully developed, there are no satisfactory processes in the area of consolidation that allow paper consolidation, in particular entire book blocks, and, if possible, also serve to deacidify the paper.
Es ist bekannt, daß stark geschädigte Papiere durch das Papierspaltverfahren wieder gefestigt werden kann. Bei diesem Verfahren wird das Papier gespalten und zusammen mit einer dünnen Zwischenlage und einem speziellen Klebstoff, der Celluloseether und ein Entsäuerungsmittel enthält, wieder verklebt. Diese sehr effektive Festigungsmethode ist jedoch mit einem sehr hohen handwerklichen Aufwand verbunden und somit kostenintensiv. Zwar ist es durch eine maschinelle Papierspaltung möglich, die Kosten zu verringern, jedoch ist auch bei diesem Verfahren ein erheblicher Aufwand erforderlich, da ein Buch in die einzelnen Seiten zerlegt werden muß, bevor die einzelnen Papiere gespalten werden können, da nur eine Spaltung einzelner Seiten möglich ist.It is known that severely damaged papers can be reattached using the paper splitting process. In this process, the paper is split and glued again together with a thin intermediate layer and a special adhesive that contains cellulose ether and a deacidifying agent. However, this very effective consolidation method involves a very high level of manual work and is therefore cost-intensive. Although it is possible to cut costs by machine paper splitting, this method also requires considerable effort, since a book is in the individual pages must be dismantled before the individual papers can be split, since only splitting individual pages is possible.
Bekannt ist auch die Verfestigung von brüchigem Papier, indem man das Papier mit Acrylsäurederivaten tränkt und durch Bestrahlung mit Gammastrahlen zur Polymerisation bringt. Durch Zugabe von aminsubstituiertem Acrylmethacrylat kann dabei das Papier auch in einem begrenzten Rahmen entsäuert werden. Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch dabei die weitere Schädigung des ohnehin schon brüchigen Papiers durch die Gammabestrahlung, das Ausbluten von Farben und Tinten durch die Tränkung mit Acrylsäurederivaten sowie die Geruchsbelästigung der im Papier verbleibenden Rückstandsmonomere oder -oligomere, die überdies gesundheitsschädlich sind.It is also known to solidify brittle paper by soaking the paper with acrylic acid derivatives and polymerizing it by irradiation with gamma rays. By adding amine-substituted acrylic methacrylate, the paper can also be deacidified to a limited extent. Disadvantages of this process, however, are the further damage to the already fragile paper due to the gamma radiation, the bleeding of colors and inks due to the impregnation with acrylic acid derivatives and the unpleasant smell of the residual monomers or oligomers remaining in the paper, which are also harmful to health.
Auch durch Laminieren wird Papier stabilisiert, wobei durch Schmelzen oder Kleben eine dünne Polymerfolie einseitig oder beidseitig auf das Papier aufgebracht wird. Der Nachteil dieses Einzelblattverfahrens ist die zunehmende Papierdicke, so daß nach Behandlung und Verfestigung der für das Buch vorgesehene Einband nicht mehr paßt. Als weiterer Nebeneffekt wird der Griff und das Aussehen des Papiers wesentlich verändert und die Beständigkeit der verwendeten Polymere ist nicht gesichert. Überdies ist keine gleichzeitige Entsäuerung oder eine Massenbehandlung möglich.Paper is also stabilized by lamination, with a thin polymer film being applied to the paper on one or both sides by melting or gluing. The disadvantage of this single sheet process is the increasing paper thickness, so that after treatment and consolidation the cover intended for the book no longer fits. As a further side effect, the handle and the appearance of the paper are changed significantly and the durability of the polymers used is not guaranteed. In addition, no simultaneous deacidification or mass treatment is possible.
Beim Parylen-Verfahren wird die Papierfestigung aus der Gasphase ohne Lösungsmittel durchgeführt. Dieses von der Union Carbide Corporation entwickelte Verfahren wird hauptsächlich in der Elektronikindustrie verwendet. Bei diesem bekannten Verfahren wird zunächst das stabile Parylen-Dimer bei 150°C unter Vakuum verdampft und dann bei 650 bis 690°C in die reaktiven Monomere gespalten. Das reaktive Gas wird anschließend auf oder über das zu behandelnde Objekt geleitet, auf dem und in dem es dann polymerisiert. Das Polymer dringt in das Papier bis in die Poren ein und bildet ein stabilisierendes Netzwerk um die Papierfasern. Durch den hohen Vernetzungsgrad des Polymers ist es in keinem Lösungsmittel löslich. Deshalb ist die Behandlung irreversibel, d. h. das Polymer kann nicht mehr entfernt werden. Außerdem ist mit diesem Verfahren die gleichzeitige Entsäuerung nicht möglich.In the parylene process, paper strengthening is carried out from the gas phase without a solvent. This process, developed by Union Carbide Corporation, is used primarily in the electronics industry. In this known process, the stable parylene dimer is first evaporated under vacuum at 150 ° C. and then split into the reactive monomers at 650 to 690 ° C. The reactive gas is then passed onto or over the object to be treated, on and in which it then polymerizes. The polymer penetrates into the paper into the pores and forms a stabilizing network around the paper fibers. Due to the high degree of crosslinking of the polymer, it is not soluble in any solvent. The treatment is therefore irreversible, ie the polymer can no longer be removed become. In addition, simultaneous deacidification is not possible with this process.
Eine Festigkeitssteigerung eines Papiers bis zu 100% ist überdies durch das Batteile-Institut mit Hexamethyldiisocyanat als Festigungsmittel erreicht worden. Isocyanate sind jedoch mit keinem bekannten löslichen Entsäuerungsmittel verträglich und bilden, direkt auf das Papier aufgetragen, vernetzte Polyhamstoffe, wobei ein weiterer Nachteil die Härtezunahme des Papiers ist.The Batteile Institute has also increased the strength of paper by up to 100% using hexamethyl diisocyanate as a strengthening agent. However, isocyanates are not compatible with any known soluble deacidifying agent and, when applied directly to the paper, form crosslinked polyureas, a further disadvantage being the increase in hardness of the paper.
Die klassische konservatorische Methode zur Stabilisierung von gealtertem Papier ist das Nachleimen. Dabei werden Lösungen verschiedenster wasserlöslicher Polymere, insbesondere Cellulose- oder Stärkeether, Gelatine, aber auch Polyvinylalko- hole oder Polyacrylate, auf das Papier aufgetragen. Methylcellulose hat sich bei der wäßrigen Behandlung am besten bewährt, während bei der Behandlung mit Alkohol als Lösungsmittel Hydroxypropylcellulose eingesetzt wird.The classic conservative method for stabilizing aged paper is re-gluing. Solutions of various water-soluble polymers, in particular cellulose or starch ethers, gelatin, but also polyvinyl alcohols or polyacrylates, are applied to the paper. Methyl cellulose has proven itself best for aqueous treatment, while hydroxypropyl cellulose is used as the solvent for treatment with alcohol.
Wie die Methylcellulose sind auch nahezu alle weiteren in der Papierrestaurierung zum Nachleimen verwendeten Polymere ausschließlich in Wasser löslich, ausgenommen alkohollösliche hochsubstituierte Hydroxypropylcellulose, Ethylcellulose und Methylcellulose. Ein bei dem Nachleimen entstehendes Problem ist somit die Tatsache, daß empfindliche Papiere, die wasser- oder alkohollösliche Tinten oder Farben enthalten, nicht nachgeleimt werden können.Like methyl cellulose, almost all other polymers used in glue restoration are only soluble in water, with the exception of alcohol-soluble, highly substituted hydroxypropyl cellulose, ethyl cellulose and methyl cellulose. A problem which arises with the re-sizing is therefore the fact that sensitive papers which contain water- or alcohol-soluble inks or colors cannot be re-sized.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Festigungsmittel und/oder Stabilisierungsmittel, ein Verfahren zur Festigung und/oder Stabilisierung von organischem Material in der Masse sowie die Verwendung dieses Festigungsmittels zur Konservierung und Restaurierung von organischem Material bereitzustellen, bei dem der weitere Zerfall des organischen Materials verhindert und die erneute Stabilisierung durch Entsäuerung und Festigung in einem Schritt erfolgen kann sowie die Stabilisierung geschädigter Objekte zu gebrauchsfähigem Material erreicht wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Ansprüche 1 , 7, 8 und 10 gelöst. Bevorzugte Weiterentwicklungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object of the invention is therefore to provide a setting agent and / or stabilizing agent, a method for setting and / or stabilizing organic material in bulk and the use of this setting agent for the preservation and restoration of organic material, in which the further decomposition of the organic material prevented and the renewed stabilization by deacidification and consolidation can take place in one step and the stabilization of damaged objects to usable material is achieved. According to the invention, this object is achieved by claims 1, 7, 8 and 10. Preferred further developments result from the subclaims.
Gemäß der Erfindung wird ein Festigungsmittel für organisches Material bereitgestellt, das ein silyliertes Derivat einer Hydroxyl- und/oder Carboxyl- und/oder Amino- gruppen enthaltenden Verbindung in einem unpolaren Lösungsmittel enthält. Mit diesem erfindungsgemäßen Einsatz ist es möglich, die bisher nur wasserlöslichen Nachleimungsmittel durch eine vorübergehende (intermediäre) chemische Modifizierung in unpolaren Lösungsmitteln löslich zu machen. Durch die temporäre Maskierung der polaren Hydroxyl-, Carboxyl- und Aminogruppen mit unpolaren Substituenten, die sich wieder leicht abspalten lassen, kann die Polarität der erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen herabgesetzt und zusätzlich eine Verträglichkeit mit dem Entsäuerungsmittel erreicht werden.According to the invention, there is provided a strengthening agent for organic material which contains a silylated derivative of a compound containing hydroxyl and / or carboxyl and / or amino groups in a non-polar solvent. With this use according to the invention it is possible to make the previously only water-soluble resizing agents soluble in non-polar solvents by means of a temporary (intermediate) chemical modification. Due to the temporary masking of the polar hydroxyl, carboxyl and amino groups with non-polar substituents, which can easily be split off again, the polarity of the compounds used according to the invention can be reduced and compatibility with the deacidifying agent can also be achieved.
Das erfindungsgemäße Mittel wirkt dabei gegenüber hydrolyseempfindlichen Entsäuerungsmitteln als Schutzkolloid und verzögert somit die Reaktion dieses Entsäuerungsmittels mit Wasser. Damit wird die gleichmäßige Verteilung des Entsäuerungsmittels mit Papier gefördert, wobei auch die Vortrocknung des Papiers vor der Entsäuerung nicht mehr so extrem zu sein braucht.The agent according to the invention acts as a protective colloid against hydrolysis-sensitive deacidifying agents and thus delays the reaction of this deacidifying agent with water. This promotes the even distribution of the deacidifying agent with paper, whereby the pre-drying of the paper before deacidification no longer needs to be as extreme.
Durch den Silylierungsgrad der verschiedenen Polyhydroxyverbindungen kann die Löslichkeit gezielt gesteuert werden, wobei im Prinzip Lösungsmittel verschiedenster Polarität universell verwendet werden können. Je höher der Silylierungsgrad, desto unpolarer muß das Lösungsmittel sein. So sind die erfindungsgemäß eingesetzten modifizierten Polyhydroxyverbindungen in der Regel an fast alle Lösungsmittel anpaßbar, bis hin zu überkritischem Kohlendioxid als Lösungsmittel.The degree of silylation of the various polyhydroxy compounds allows the solubility to be controlled in a targeted manner, and in principle solvents of the most varied polarity can be used universally. The higher the degree of silylation, the more non-polar the solvent must be. Thus, the modified polyhydroxy compounds used according to the invention can generally be adapted to almost all solvents, up to supercritical carbon dioxide as the solvent.
Die Kombinationen aus silylierten Celluloseethern mit METE zeigen einen erstaunlichen weiteren Effekt. Die starke Wechselwirkung zwischen den mehrwertigen Kationen des Entsäuerungsmittels und dem Nachleimungsmittel wirkt sich auch positiv auf die Verteilung des Entsäuerungsmittels auf dem Papier aus. Die silylierten Verbindungen wirken auf das METE wie ein Schutzkolloid, denn die Behandlungs- lösung läßt sich leicht auf das nicht vorgetrocknete Papier aufbringen, ohne daß es zu einer sofortigen Hydrolyse kommt. Die hydrophoben silylierten Cellulosemittel umhüllen das Entsäuerungsmittel, wodurch es gegen die Feuchtigkeit geschützt und die Hydrolyse verzögert wird. Überdies bilden die silylierten Polyhydroxyverbindungen, insbesondere die silylierten Cellulosether, mit dem METE einen durchsichtigen Film, wodurch auch die Bildung grober Kristallite aus dem Entsäuerungsmittel verhindert wird.The combinations of silylated cellulose ethers with METE show an amazing further effect. The strong interaction between the polyvalent cations of the deacidifying agent and the post-sizing agent also has a positive effect on the distribution of the deacidifying agent on the paper. The silylated compounds act like a protective colloid on the METE because the treatment solution can be easily applied to the non-pre-dried paper without immediate hydrolysis. The hydrophobic silylated cellulose agents wrap around the deacidifying agent, protecting it from moisture and delaying hydrolysis. In addition, the silylated polyhydroxy compounds, in particular the silylated cellulose ethers, form a transparent film with the METE, which also prevents the formation of coarse crystallites from the deacidifying agent.
Während das nicht vorgetrocknete, nur mit METE entsäuerte Papier völlig mit feinen Kristalliten des hydrolysierten Entsäuerungsmittels belegt ist, sind bei mit einer Kombination aus silylisierten Polyhydroxyverbindungen und METE behandeltem Papier keine kristallinen Ablagerungen vom Entsäuerungsmittel zu erkennen.While the paper, which has not been pre-dried and only deacidified with METE, is completely coated with fine crystallites of the hydrolyzed deacidifying agent, no crystalline deposits of the deacidifying agent can be seen in paper treated with a combination of silylated polyhydroxy compounds and METE.
Aufgrund dessen ist auch bei der Massenentsäuerung mit einem Zusatz solcher Mittel eine Verringerung der Vortrocknung möglich, wodurch nicht nur Zeit gespart wird, sondern auch positive Auswirkungen auf das Papier eintreten, da eine weniger extreme Trocknung auch zu einer geringeren Verhornung führt.Because of this, a reduction in the pre-drying is also possible in the case of mass deacidification with the addition of such agents, which not only saves time but also has a positive effect on the paper, since less extreme drying also leads to less cornification.
Für die ohne Vortrocknung durchgeführte Einzelblattbehandlung eröffnen sich darüber hinaus völlig neue Möglichkeiten, da es nun auch möglich ist, z. B. mit METE aus unpolaren Lösungsmitteln Materialien direkt zu entsäuern.For the single sheet treatment carried out without predrying, completely new possibilities also open up, since it is now also possible, e.g. B. with METE from non-polar solvents to deacidify materials directly.
Als für die Erfindung geeignete Silylierungsmittel haben sich Organosilylverbindun- gen gezeigt, wobei die Maskierung der Hydroxylgruppen in der Regel zu Trialkyl- silylethern, meist Trimethylsilylethem, eine geeignete Methode darstellt. Als Silylierungsmittel können unter anderen Trimethylchlorsilan oder Hexamethyldisilazan verwendet werden, wobei Trialkylsilylgruppen bevorzugt sind.Organosilyl compounds have been found to be suitable for the invention, the masking of the hydroxyl groups as a rule to trialkylsilyl ethers, usually trimethylsilyl ether, being a suitable method. Trimethylchlorosilane or hexamethyldisilazane can be used as the silylating agent, trialkylsilyl groups being preferred.
Für die Zwecke der Erfindung haben sich als Hydroxyl- Carboxyl- oder Amino- gruppen enthaltende Verbindungen Polysaccharide, Kohlenhydrate und ihre Derivate, wie Alkylglycoside (z. B. Butylglucosid, Octylglucosid) und Alkylpolyglycoside, Cellulose und Cellulosederivate (z. B. Celluloseether), Stärke und Stärkederivate (z. B. Stärkeether), Hemicellulose und Hemicellulosederivate, Galactomannane und Galactomannanderivate, Guar und Guarderivate, Chitin und Chitinderivate, Chito- san und Chitosanderivate, Dextrane und Dextranderivate, Dextrine und Dextrinderivate, Xanthane und Xanthanderivate, Polyvinylalkohol und Polyvinylalkohol- derivate, teilhydrolysiertes Polyvinylacetat, Gelatine und Gelatine-derivate oder Polyethylenamine und deren Derivate als erfolgsversprechend gezeigt. Die Umwandlung z. B. der Cellulose oder des Cellulosederivats in das entsprechend silylierte Cellulosederivat macht die entstehende Verbindung in unpolaren Lösungsmitteln löslich.For the purposes of the invention, compounds containing hydroxyl, carboxyl or amino groups have been polysaccharides, carbohydrates and their derivatives, such as alkyl glycosides (e.g. butyl glucoside, octyl glucoside) and alkyl polyglycosides, cellulose and cellulose derivatives (e.g. cellulose ether), Starch and starch derivatives (e.g. starch ether), hemicellulose and hemicellulose derivatives, galactomannans and galactomannan derivatives, guar and guar derivatives, chitin and chitin derivatives, chitosan and chitosan derivatives, dextrans and dextran derivatives, dextrins and dextrin derivatives, xanthans and xanthene derivatives, polyvinyl alcohol derivate and polyvinyl , Gelatin and gelatin derivatives or polyethylene amines and their derivatives are shown to be promising. The conversion z. B. the cellulose or the cellulose derivative in the corresponding silylated cellulose derivative makes the resulting compound soluble in non-polar solvents.
Als unpolare Lösungsmittel haben sich insbesondere organische Lösungsmittel wie Alkane, Alkene oder Hexamethyldisiloxan (HMDO), überkritisches Kohlendioxid oder auch halogenierte Kohlenwasserstoffe als geeignet gezeigt, wobei sich die persilylierten oder auch nahezu persilylierten Hydroxyl- oder Aminogruppen enthaltenden Verbindungen, z. B. Polysaccharide oder dergleichen, gut lösen und diese als Lösung auch mit den in der Massenentsäuerung eingesetzten Entsäuerungsmitteln verträglich sind.In particular, organic solvents such as alkanes, alkenes or hexamethyldisiloxane (HMDO), supercritical carbon dioxide or halogenated hydrocarbons have proven to be suitable as non-polar solvents, the persilylated or almost persilylated compounds containing hydroxyl or amino groups, e.g. B. polysaccharides or the like, solve well and these are compatible as a solution with the deacidifying agents used in mass deacidification.
Durch die Blockierung der Hydroxylgruppen sind überdies die silylierten Verbindungen verträglich mit den hydrolyseempfindlichen Entsäuerungsmitteln wie Magne- siumalkoholaten, Titan- / Magnesiumalkoholaten oder dergleichen, die in den verschiedenen Massenentsäuerungsverfahren verwendet werden.By blocking the hydroxyl groups, the silylated compounds are moreover compatible with the hydrolysis-sensitive deacidifying agents, such as magnesium alcoholates, titanium / magnesium alcoholates or the like, which are used in the various mass deacidification processes.
Durch diese Derivatisierung eröffnet sich für die Papierbehandlung aus unpolaren Lösungsmitteln ein weites Spektrum. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Festigungsmittels können dabei alle gängigen, in der Papierrestaurierung bereits verwendeten Nachleimungsmittel modifiziert und in unpolaren Lösungsmitteln gemäß der nachfolgenden Formel löslich gemacht werden:This derivatization opens up a wide spectrum for paper treatment from non-polar solvents. With the aid of the strengthening agent according to the invention, all common resizing agents already used in paper restoration can be modified and made soluble in non-polar solvents according to the following formula:
Maskierung Cell-OH > Cell-O-Si(Me)3 Als Festigungsmittel können so die herkömmlichen Nachleimungsmittel, die bisher in der wäßrigen Nachleimung erfolgreich eingesetzt werden, nach einer intermediären Derivatisierung in ein entsprechendes Organosilylderivat verwendet werden. Damit können bereits existierende Erfahrungen über die Verträglichkeit dieser Substanzen mit dem Papier und deren Alterungsverhalten übernommen werden. Diese Substanzen entsprechen damit auch den hohen restauratorischen Anforderungen.Masking Cell-OH> Cell-O-Si (Me) 3 The conventional post-sizing agents, which have hitherto been used successfully in aqueous post-sizing, can be used as strengthening agents after an intermediate derivatization into a corresponding organosilyl derivative. This enables existing experiences about the compatibility of these substances with the paper and their aging behavior to be adopted. These substances also meet the high restoration requirements.
Mit dieser Methode lassen sich auch neue Additive in das Chemikaliensystem der Massenentsäuerung integrieren, die bisher auf Grund ihres polaren Charakter nicht einsetzbar waren. Über eine intermediäre Silylierung der polaren Hydroxyl-, Amin- oder Carboxylfunktionen können auch hier diese Gruppen maskiert werden. Auf diese Art und Weise lassen sich silylierte Antioxidationsmittel, Komplexbildner (Metallionendesaktivatoren), Radikalfänger, Lichtschutzmittel (UV-Stabilisatoren), Peroxidzersetzer, Antiozonantien oder Pestizide insbesondere Fungizide, Bakterizide oder Insektizide, in das Chemikaliensystem der Massenentsäuerung einbauen.This method can also be used to integrate new additives into the chemical system of mass deacidification which, because of their polar nature, could not previously be used. These groups can also be masked here by means of an intermediate silylation of the polar hydroxyl, amine or carboxyl functions. In this way, silylated antioxidants, complexing agents (metal ion deactivators), radical scavengers, light stabilizers (UV stabilizers), peroxide decomposers, antiozonants or pesticides, in particular fungicides, bactericides or insecticides, can be incorporated into the chemical system of mass deacidification.
Kommen diese Substanzen nach der Behandlung mit Feuchtigkeit bzw. Wasser, auch aus der Luft, in Berührung, so wird langsam die durch die chemische Modifizierung eingeführte Silylgruppe wieder abgespalten und entweicht als leicht flüchtige Substanz. Werden z. B. Trimethylsilylether der entsprechenden Hydroxylver- bindung verwendet, bildet sich als flüchtige Abgangssubstanz letztendlich Hexa- methyldisiloxan (HMDO), das im Entsäuerungsprozeß als Lösungsmittel verwendet werden kann.If these substances come into contact with moisture or water, even from the air, after treatment, the silyl group introduced by the chemical modification is slowly split off again and escapes as a volatile substance. Are z. B. trimethylsilyl ether of the corresponding hydroxyl compound, ultimately forms as volatile leaving substance hexamethyldisiloxane (HMDO), which can be used as a solvent in the deacidification process.
Cell-O-Si(Me)3 + H20 > Cell-OH + HO-Si(Me)3 Cell-O-Si (Me) 3 + H 2 0> Cell-OH + HO-Si (Me) 3
2(Me)3Si-OH > (Me)3Si-0-Si(Me)3 + H2O2 (Me) 3 Si-OH> (Me) 3 Si-0-Si (Me) 3 + H 2 O
HMDO. Die Hydrolyse der instabilen (Cellulose-)Silylether wird durch Säuren, aber auch durch Basen katalysiert. Persilylierte Polysaccharidderivate sind durch ihren hydrophoben Charakter relativ stabil und hydrolysieren nur sehr langsam. Durch die voluminösen Trimethylsilylgruppen kann Wasser nur schwer das Ether-Sauerstoff- Atom erreichen (sterische Hinderung). Hingegen hydrolysieren Cellulosen mit einem mittleren Substitutionsgrad (MS) von 1 ,5 oder weniger sehr schnell, da bei ihnen diese sterische Hinderung nicht vorliegt. Hier ist keine Katalyse notwendig, da innerhalb von einigen Stunden diese Verbindungen schon durch die Luftfeuchtigkeit hydrolysieren. So beobachtet man an persilylierten Cellulosen nur eine sehr langsame Hydrolyse, die sich mit steigendem Hydrolysegrad immer weiter beschleunigt.HMDO. The hydrolysis of the unstable (cellulose) silyl ethers is catalyzed by acids, but also by bases. Persilylated polysaccharide derivatives are relatively stable due to their hydrophobic character and hydrolyze only very slowly. The voluminous trimethylsilyl groups make it difficult for water to reach the ether oxygen atom (steric hindrance). In contrast, celluloses with an average degree of substitution (MS) of 1, 5 or less hydrolyze very quickly because they do not have this steric hindrance. No catalysis is necessary here, as these compounds already hydrolyze through the air humidity within a few hours. One only observes a very slow hydrolysis on persilylated celluloses, which accelerates with increasing degree of hydrolysis.
Über den Substitutionsgrad (Grad der Silylierung) ist es möglich, einerseits die Löslichkeit von (Polyhydroxy-)Verbindungen, insbesondere Polysacchariden, von polar (Wasser) bis unpolar (Petrolether) zu variieren und andererseits die Hydrolyseempfindlichkeit gezielt zu steuern.The degree of substitution (degree of silylation) makes it possible, on the one hand, to vary the solubility of (polyhydroxy) compounds, in particular polysaccharides, from polar (water) to nonpolar (petroleum ether) and, on the other hand, to specifically control the sensitivity to hydrolysis.
Bei der Entsäuerung und Festigung mittels des erfindungsgemäßen Festigungsmittels zur Festigung durch Nachleimung mit silylierten Celluloseethern aus unpolaren Lösungsmitteln verbleiben nach der Hydrolyse durch die Luftfeuchtigkeit letztendlich nur noch die jetzt wieder unmodifizierte Substanzen auf dem Papier zusammen mit der Entsäuerungssubstanz. Dies gilt auch für alle weiteren silylierten Additive.In the deacidification and consolidation by means of the consolidation agent according to the invention for consolidation by post-gluing with silylated cellulose ethers from non-polar solvents, only the substances which are now unmodified remain on the paper together with the deacidification substance after the hydrolysis by the atmospheric moisture. This also applies to all other silylated additives.
Zur Festigung von Papier in der Massenentsäuerung haben sich besonders persilylierte, niedermolekulare Methylcellulosen in Konzentrationen von 0,01 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 Gew.-% in der Behandlungslösung als geeignet erwiesen. Bei spröden , verhornten Papieren kann durch Zugabe von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 Gew.-%, persylilierten Butylglukosid eine positive Wirkung auf die Flexibilität erreicht werden. Je nach Ziel der Behandlung können noch durch Zugabe von Antioxidationsmittel die Beständigkeit des Papiers gegenüber oxidative Abbauprozesse verbessert werden.For the strengthening of paper in mass deacidification, particularly persilylated, low molecular weight methyl celluloses in concentrations of 0.01 to 5% by weight, in particular 0.5% by weight, in the treatment solution have proven to be suitable. In the case of brittle, horny papers, the addition of 0.001 to 0.5% by weight, preferably 0.1% by weight, of persylated butyl glucoside can have a positive effect on flexibility. Depending on the aim of the treatment, the resistance of the paper to oxidative degradation processes can be improved by adding antioxidants.
Auf diese Weise können - über eine vorübergehende chemische Modifizierung - die aus der wäßrigen Behandlung bekannten Substanzen auch aus unpolaren Lösungsmitteln verwendet werden, wobei durch die Verträglichkeit mit hydrolyseempfindlichen Entsäuerungsmitteln eine gleichzeitige Entsäuerung des zu behandelnden organischen Materials möglich ist.In this way - via a temporary chemical modification - the substances known from aqueous treatment can also be used from non-polar solvents, whereby the compatibility with hydrolysis-sensitive deacidifying agents enables simultaneous deacidification of the organic material to be treated.
Mit dem erfindungsgemäßen Mittel ist eine Konservierung und Restaurierung von Papieren; Holz, Textilien, Farben und Tinten, sowie eine Fixierung von löslichen Tinten vor einer wäßrigen Behandlung möglich.With the agent according to the invention, paper is preserved and restored; Wood, textiles, paints and inks, as well as a fixation of soluble inks before an aqueous treatment possible.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beispiele näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the examples:
Die Papierblätter wurden in den nachfolgenden Beispielen 1 und 2 ohne Vortrocknung direkt mit dem Festigungsmittel und Entsäuerungsmittel beidseitig bestrichen. Der Additivzusatz in der Festigungsmittellösung ist in allen Versuchen, wenn keine zusätzlichen Angaben gemacht werden, 2 Gew.-%. Als Papier wurde natürlich gealtertes, sauer geleimtes Holzschliffpapier von 1961 eingesetzt.In Examples 1 and 2 below, the paper sheets were coated directly on both sides with the setting agent and deacidifying agent without predrying. The additive additive in the strengthening agent solution is 2% by weight in all tests, if no additional information is given. Naturally, aged, acid-glued wood pulp paper from 1961 was used as the paper.
Die Ergebnisse der Papierfestigkeiten wurden durch Reißdehnungsprüfung in Laufrichtung der Papiere als Arbeitsaufnahme [J/m2] ermittelt. Die Proben wurden sowohl direkt nach der Behandlung als auch nach einer fünfwöchigen (35 Tage) künstlichen Alterung bei 80°C, 65% relativer Luftfeuchtigkeit, in ihrer mechanischen Festigkeit geprüft.The results of the paper strengths were determined by elongation at break test in the running direction of the papers as work load [J / m 2 ]. The mechanical strength of the samples was tested both immediately after the treatment and after five weeks (35 days) of artificial aging at 80 ° C., 65% relative atmospheric humidity.
Im folgenden steht die Abkürzung "-Si" für die silylierten Derivate der entsprechenden Verbindung. Beispiel 1 Entsäuerung und Festigung mit Magnesiummonobutyltriglykolethercarbonat (Lithco;In the following, the abbreviation "-Si" stands for the silylated derivatives of the corresponding compound. Example 1 Deacidification and consolidation with magnesium monobutyl triglycol ether carbonate (Lithco;
FMC) als EntsäuerungsmittelFMC) as a deacidifying agent
Aus der Literatur ist es bekannt, daß der Monobutyltriglykolether als Magnesium- alkoholat (MG3) im Entsäuerungsmittel von Lithco (FMC) auf das Papier festigend wirken soll. Die Ergebnisse einer vergleichenden Untersuchung jedoch zeigten, daß kein zusätzlicher Stabilisierungseffekt durch MG3 an natürlich gealtertem Holzschliffpapier (Bundeshaushaltsplan 1961 ) eintrat, im Gegenteil, direkt nach der Behandlung kam es zu einem geringen (leichten) Festigkeitsabfall.It is known from the literature that the monobutyl triglycol ether as magnesium alcoholate (MG3) in the deacidifying agent from Lithco (FMC) is said to have a fixing effect on the paper. However, the results of a comparative study showed that MG3 did not have any additional stabilizing effect on naturally aged wood sanding paper (federal budget plan 1961), on the contrary, there was a slight (slight) decrease in strength directly after the treatment.
In der nachfolgenden Tabelle sind die entsprechenden Versuche angegeben, wobei als FMC-Entsäuerungslösung 0,05 Mol MG3 pro Liter Petrolether verwendet wurden. HPC = Hydroxypropylcellulose (MS ~ 5)The corresponding tests are given in the table below, 0.05 mol of MG3 per liter of petroleum ether being used as the FMC deacidifying solution. HPC = hydroxypropyl cellulose (MS ~ 5)
Tabelle 1Table 1
Additiv künstl. Alterung: 0 Tage künstl. Alterung: 35 TageArtificial additive Aging: 0 days artificial Aging: 35 days
[J/m2] [J/m2] unbehandelte Probe 7026 3150 nur entsäuert (0,05 m MG3) 5609 6270 ents. + HPC - Si 6128 7392 ents. + Cellulose - Si 6133 8039 ents. + Cellulose - Si (4%) 7117 8313[J / m 2 ] [J / m 2 ] untreated sample 7026 3150 only deacidified (0.05 m MG3) 5609 6270 ent. + HPC - Si 6128 7392 ent. + Cellulose - Si 6133 8039 ent. + Cellulose - Si (4%) 7117 8313
Die silylierten Cellulosederivate kompensieren einen Teil der entsäuerungsbedingten Festigkeitsverluste. Im Zuge der künstlichen Alterung spalten sich an den Celluloseethern die Silylgruppen ab, wobei die Moleküle polarer werden und somit auch stärkere Wechselwirkungen zu den Papierfasern ausbilden können. Als Folge davon steigt die Festigkeit des Papiers. So haben mit Festigungsmittel und Entsäuerungsmittel behandelte Papiere nach der künstlichen Alterung eine höhere Festigkeit als das unbehandelte Papier vor der künstlichen Alterung. Beispiel 2The silylated cellulose derivatives compensate for part of the loss of strength due to deacidification. In the course of artificial aging, the silyl groups on the cellulose ethers split off, the molecules becoming more polar and thus also being able to form stronger interactions with the paper fibers. As a result, the strength of the paper increases. Papers treated with strengthening agents and deacidifying agents have a higher strength after the artificial aging than the untreated paper before the artificial aging. Example 2
Entsäuerung und Festigung mit Magnesium-Titan-Ethanolat (METE) in HMDO alsDeacidification and consolidation with magnesium titanium ethanolate (METE) in HMDO as
Entsäuerungsmittel bei der Einzelblattbehandlung (ohne Vortrocknung):Deacidifying agent in single sheet treatment (without predrying):
Bei diesen Versuchen wurde als Entsäuerungslösung eine 0,05 molare Lösung von METE in HMDO verwendet. Dieses Entsäuerungsmittel hat sich in der Massenentsäuerung bereits seit mehreren Jahren bewährt.In these experiments, a 0.05 molar solution of METE in HMDO was used as the deacidifying solution. This deacidifying agent has proven itself in mass deacidification for several years.
Tabelle 2Table 2
Additiv künstl. Alterung: 0 Tage künstl. Alterung: 35 TageArtificial additive Aging: 0 days artificial Aging: 35 days
[J/m2] [J/m2) unbehandelte Probe 7026 3150 nur entsäuert (0,05 m METE) 7545 4612 ents. + Methylcellulose-Si (0,2%) 8343 6532 ents. + HPC - Si 8540 8903 ents. + Methylcellulose-Si (1 %) + 10057 8604[J / m 2 ] [J / m 2 ) untreated sample 7026 3150 only deacidified (0.05 m METE) 7545 4612 ent. + Methylcellulose-Si (0.2%) 8343 6532 ent. + HPC - Si 8540 8903 ent. + Methylcellulose-Si (1%) + 10057 8604
Butyltriglykolether (1 %)Butyl triglycol ether (1%)
Wie die vorstehende Tabelle 2 zeigt, führt der Einsatz von silylierten Celluloseethern zu einer deutlichen Verbesserung der Festigkeit.As Table 2 above shows, the use of silylated cellulose ethers leads to a significant improvement in strength.
Schon beim Auftragen der Lösungen auf die Papiere wird dabei die Wirkung dieser Additive als Schutzkolloid für das Entsäuerungsmittel deutlich. Ohne Additiv kommt es bei dieser Art der Anwendung zu einer sofortigen Hydrolyse des Entsäuerungsmittels auf der Papieroberfläche, wobei die Papiere dann von einer weißen staubigen Schicht aus feinkristallinem hydrolysiertem Entsäuerungsmittel bedeckt sind.The effect of these additives as a protective colloid for the deacidifying agent is already apparent when the solutions are applied to the papers. Without an additive, this type of application results in immediate hydrolysis of the deacidifying agent on the paper surface, the papers then being covered by a white, dusty layer of finely crystalline hydrolyzed deacidifying agent.
Durch das erfindungsgemäß eingesetzte Festigungsmittel, im vorliegenden Fall ein silylierter Celluloseether, wird die Hydrolyse des Entsäuerungsmittels deutlich verzögert. Die hydrophoben silylierten Celluloseether ummanteln das Entsäuerungsmittel. Dadurch wird es gegen die Feuchtigkeit geschützt und die Hydrolyse verzögert. Die Behandlungslösung läßt sich leicht auf das (nicht vorgetrocknete) Papier aufbringen, ohne daß es zu einer sofortigen Hydrolyse kommt. Die silylierten Celluloseether bilden mit dem METE einen durchsichtigen Film. Dies zeigen auch die folgenden rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen. Während das nur mit METE entsäuerte Papier völlig mit feinen Kristalliten des hydrolysierten Entsäue- rungsmittes belegt ist (Abb.1), sind bei dem Papier, das mit einer Kombination aus silylierten Celluloseether und METE behandelt wurde, keine kristallinen Ablagerungen vom Entsäuerungsmittel zu erkennen (Abb.2). Durch die Ausbildung eines Filmes und durch den Einsatz eines Entsäuerungsmittels entstehen keine staubigen Ablagerungen des hydrolysierten Entsäuerungsmittels auf dem Papier.The strengthening agent used according to the invention, in the present case a silylated cellulose ether, significantly delays the hydrolysis of the deacidifying agent. The hydrophobic silylated cellulose ethers encase the deacidifying agent. This protects it against moisture and hydrolysis delayed. The treatment solution can easily be applied to the (not pre-dried) paper without immediate hydrolysis. The silylated cellulose ethers form a transparent film with the METE. This is also shown by the following scanning electron microscopic images. While the paper that has only been deacidified with METE is completely coated with fine crystallites of the hydrolyzed deacidifying agent (Fig. 1), no crystalline deposits of the deacidifying agent can be seen in the paper that has been treated with a combination of silylated cellulose ether and METE (Fig. 1) .2). The formation of a film and the use of a deacidifying agent do not result in dusty deposits of the hydrolyzed deacidifying agent on the paper.
Auf diese Weise (vgl. Beispiele 1 und 2) können nun die sehr hydrolyseempfindlichen Entsäuerungsmittel der Massenentsäuerungsverfahren, auch ohne Vortrocknung des Papiers, direkt in der Einzelblattbehandlung eingesetzt werden.In this way (see Examples 1 and 2), the very hydrolysis-sensitive deacidifying agents of the mass deacidification processes can be used directly in single sheet treatment, even without pre-drying the paper.
Beispiel 3 Entsäuerung und Festigung mit METE in HMDO als Entsäuerungsmittel in derExample 3 Deacidification and consolidation with METE in HMDO as deacidifying agent in the
Massenbehandlungmass treatment
Für die Behandlung ganzer Buchblöcke wurde die gängige Massenentsäuerungsmethode der Deutschen Bücherei (Leipzig) in nahezu allen Arbeitsschritten übernommen. Der Behandlungslösung (METE in HMDO) wurden verschiedene silylierte Additive zugegeben. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt. For the treatment of entire book blocks, the common mass deacidification method of the Deutsche Bücherei (Leipzig) was adopted in almost all work steps. Various silylated additives were added to the treatment solution (METE in HMDO). The results are summarized in Table 3.
Tabelle 3Table 3
Additiv künstl. Alterung: 0 Tage künstl. Alterung: 35 TageArtificial additive Aging: 0 days artificial Aging: 35 days
[J/m2] [J/m2] unbehandelte Probe 7026 3150 nur entsäuert (METE) 7698 6899 ents. + Methylcellulose-Si (0,2%) 8799 7989 ents. + HPC - Si (1 %) 8325 7566 ents. + Methylcellulose-Si (1 %) + 10927 9001 Butyltriglykolether (1 %)[J / m 2 ] [J / m 2 ] untreated sample 7026 3150 only deacidified (METE) 7698 6899 ent. + Methylcellulose-Si (0.2%) 8799 7989 ent. + HPC - Si (1%) 8325 7566 ent. + Methyl cellulose Si (1%) + 10927 9001 butyl triglycol ether (1%)
Wie aus der vorstehenden Tabelle ersichtlich, führt das erfindungsgemäße Festigungsmittel für organisches Material zu einer deutlichen und dauerhaften Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Papiers.As can be seen from the table above, the strengthening agent for organic material according to the invention leads to a significant and permanent improvement in the mechanical strength of the paper.
Durch die Schutzkolloidwirkung der silylierten Polyhydroxyverbindungen auf das hydrolyseempfindliche Entsäuerungsmittel kann die Hydrolyse der Entsäuerungsmittel so stark verzögert werden, daß eine so extreme Vortrocknung, wie sie heute üblich ist, in der Massenentsäuerung nicht mehr notwendig ist.Due to the protective colloidal effect of the silylated polyhydroxy compounds on the hydrolysis-sensitive deacidifying agent, the hydrolysis of the deacidifying agent can be retarded to such an extent that such extreme predrying, as is common today, is no longer necessary in mass deacidification.
Beispiel 4 Festigung von HolzgegenständenExample 4 Fixing wooden objects
Alte und zum Teil vermoderte Holzgegenstände, bei denen sich der Celluloseanteil bereits weitgehend zersetzt hat, werden mit einer in Pentan gelösten persylierten Trimethylsilyl-Cellulose (TMSC) behandelt. Nach dem Füllen der Hohlräume in dem Holzgegenstand mit dieser Lösung, z.B. durch eine Vakuumtränkung, verdunstet das leicht flüchtige Pentan.Old and partly moldy wooden objects, in which the cellulose part has already largely decomposed, are treated with a persylated trimethylsilyl cellulose (TMSC) dissolved in pentane. After filling the voids in the wooden article with this solution, e.g. through a vacuum impregnation, the volatile pentane evaporates.
TMSC hydrolysiert in ca. 6 Monaten bei Raumtemperatur zu reiner Cellulose. Die auf diese Weise gebildete Cellulose liegt wieder im Holzinneren vor, die somit als faserbildende teilkristalline Substanz wieder zu einer beträchtlichen Stabilisierung des Holzes beiträgt.TMSC hydrolyzes to pure cellulose at room temperature in about 6 months. The cellulose formed in this way is again in the interior of the wood, which is therefore as fiber-forming semi-crystalline substance again contributes to a considerable stabilization of the wood.
Beispiel 5 Fixierung von lösungsmittelempfindlichen Farben und Tinten vor einer wässerigenExample 5 Fixation of solvent-sensitive paints and inks before an aqueous one
Behandlungtreatment
In Wasser leicht ausblutende Farben und Tinten, beispielsweise Stempelfarben, können vor einer wäßrigen Behandlung mit hochsubstituierten Polysaccharidsilyl- ethern fixiert werden. Dabei ist die Wirksamkeit am besten, wenn das zu behandelnde Papier an den entsprechenden Stellen beidseitig mit einer Lösung aus hochsubstituierten Polysaccharidsilylethern bestrichen wird. Das Papier wird an diesen Stellen so hydrophob, daß kein polares Lösungsmittel (Wasser) mehr die Farben und Tinten erreicht und somit ein Ausbluten unterbleibt. Auch hier kann gleichzeitig mit einem Entsäuerungsmittel, daß ebenfalls in der Behandlungslösung gelöst ist, z.B. METE, das Papier an diesen Bereichen entsäuert werden.Paints and inks that bleed easily in water, for example stamping inks, can be fixed with highly substituted polysaccharide silyl ethers before aqueous treatment. The effectiveness is best if the paper to be treated is coated on both sides with a solution of highly substituted polysaccharide silyl ethers. At these points, the paper becomes so hydrophobic that no polar solvent (water) reaches the colors and inks and bleeding does not occur. Here too, a deacidifying agent that is also dissolved in the treatment solution, e.g. METE the paper to be deacidified at these areas.
Vorzugsweise wird, je nach Molekulargewicht / Viskosität des silylierten Cellulose- ethers eine 0,5 bis 5 Gew.-%ige Lösung mit Heptan oder Pentan als Lösungsmittel verwendet. Depending on the molecular weight / viscosity of the silylated cellulose ether, a 0.5 to 5% by weight solution with heptane or pentane is preferably used as the solvent.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Festigungs- und/oder Stabilisierungsmittel für organisches Material, enthaltend zumindest ein silyliertes Derivat von Hydroxyl- und/oder Carboxy- und/oder Aminogruppen enthaltenden Verbindungen in einem unpolaren Lösungsmittel.1. Fixing and / or stabilizing agent for organic material, containing at least one silylated derivative of hydroxyl and / or carboxy and / or amino group-containing compounds in a non-polar solvent.
2. Festigungs- und/oder Stabilisierungsmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Silylgruppen Organosilylverbindungen sind.2. Fixing and / or stabilizing agent according to claim 1, characterized in that the silyl groups are organosilyl compounds.
3. Festigungs- und/oder Stabilisierungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, d a ß die Hydroxyl-, Carboxyl- oder Aminogruppen enthaltende Verbindungen Poly- saccharide, Kohlenhydrate und ihre Derivate, Cellulose und Cellulosederivate, Stärke und Stärkederivate, Hemicellulose und Hemicellulosederivate, Galactomannane und Galactomannanderivate, Guar und Guarderivate, Chitin und Chitinderivate, Chitosan und Chitosanderivate, Dextrane und Dextranderivate, Dextrine und Dextrinderivate, Xanthane und Xanthanderivate, Polyvinylalkohol und Polyvinyl- alkoholderivate, teilhydrolysiertes Polyvinylacetat, Gelatine und Gelatinederivate oder Polyethylenamine und deren Derivate sein können.3. strengthening and / or stabilizing agent according to claim 1 or 2, characterized in that ß the compounds containing hydroxyl, carboxyl or amino groups polysaccharides, carbohydrates and their derivatives, cellulose and cellulose derivatives, starch and starch derivatives, hemicellulose and hemicellulose derivatives, Galactomannans and galactomannan derivatives, guar and guar derivatives, chitin and chitin derivatives, chitosan and chitosan derivatives, dextrans and dextran derivatives, dextrins and dextrin derivatives, xanthans and xanthene derivatives, polyvinyl alcohol and polyvinyl alcohol derivatives, partially hydrolyzed polyvinyl acetate and their derivatives or gelatin and gelatin can be.
4. Festigungs- und/oder Stabilisierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das unpolare Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel ist.4. Fixing and / or stabilizing agent according to one of claims 1 to 3, characterized in that the non-polar solvent is an organic solvent.
5. Festigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Festigungsmittel Additive enthält. 5. Fixing agent according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fixing agent contains additives.
6. Verfahren zur Festigung von organischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde organische Material in eine Lösung des Festigungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 5 eingebracht wird.6. A method for strengthening organic material, characterized in that the organic material to be treated is introduced into a solution of the strengthening agent according to one of claims 1 to 5.
7. Verfahren zur Stabilisierung von organischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde organische Material in eine Lösung eingebracht wird, die neben dem Entsäuerungsmittel weitere Additive zur Stabilisierung gegenüber chemische oder biologische Alterungsprozesse enthält.7. A method for stabilizing organic material, characterized in that the organic material to be treated is introduced into a solution which, in addition to the deacidifying agent, contains further additives for stabilizing against chemical or biological aging processes.
8. Verwendung eines Festigungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Konservierung und Restaurierung von Papieren, Holz, Textilien, Farben und Tinten, sowie zur Fixierung von löslichen Tinten vor einer wässrigen Behandlung. 8. Use of a strengthening agent according to one of claims 1 to 5 for the preservation and restoration of papers, wood, textiles, paints and inks, and for fixing soluble inks before an aqueous treatment.
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