Forum Bestandserhaltung
Home
Das Forum Grundlagen Konservierung und Restaurierung Konversion Notfall Dienstleister

Grundlagen

Allgemeines
Papierherstellung & Prophylaxe
Normen und Richtlinien
Klima und Lagerung
Boxing
Fundraising
Aus- und Fortbildung
Ausstellungen
Papierzerfall: Ursachen und Konsequenzen
Ein Beitrag von Prof. Dr. Guido Dessauer, Graz

In der Typografischen Gesellschaft München e. V. hat Professor Dessauer, Mitglied des Instituts für Papier-, Zellstoff- und Fasertechnik der technischen Universität Graz, einen sehr umfangreichen Vortrag gehalten, der sich mit den endogenen und exogenen Ursachen des Papierzerfalls und den Konsequenzen für die Herstellung von Büchern befasste. Die wichtigsten Passagen enthält dieser Beitrag.

Diesen Beitrag: drucken  
 

Dieser Beitrag beschäftigte sich mit den endogenen - also den im Papier selber liegenden - und den exogenen - von außen kommenden - Ursachen, die zum Papierzerfall führen und den Konsequenzen, die daraus für die Herstellung aktueller neuer Druckschriften und Bücher gezogen werden sollten.

Die Ausgangssituation ist tatsächlich dramatisch. Nach einer Statistik zerfallen 40 von den 152 Millionen Büchern, die allein in wissenschaftlichen Bibliotheken in der alten Bundesrepublik stehen. Das sind alarmierende Zahlen. Wenn man sich vergegenwärtigt, dass 90 Prozent aller Bibliotheksbestände nach 1840 entstanden sind, dann ist das eine bedrohliche Situation. Die Deutsche Bücherei in Frankfurt am Main hat beim Bundesforschungsministerium den Antrag gestellt, man möge doch die jetzigen Zugänge von etwa 1000 Stück pro Tag präventiv sofort beim Eingang entsäuern, damit diese dann wenigstens nicht zerfallen. Da muss man sagen, dass alle Beteiligten aufgerufen sind, sich Gedanken zu machen, wie das Problem besser in den Griff zu bekommen ist.

 

Was ist Papier?

Papier ist ein flächenförmiges Gebilde aus organischen Fasern und diese sind wiederum grundsätzlich pflanzlicher Herkunft. Das gilt für die alten Papiere seit der Erfindung vor über 2000 Jahren in China. Der Rohstoff war z. B. Bast vom Maulbeerbaum, dann Kozo, Leinen, Baumwolle oder Hanf. Die gemeinsame Basis dieser pflanzlichen Fasern ist die Zellulose. Die Zellulose ist das in der Natur am weitesten verbreitete Makromolekül, wasserfreundlich, quellbar und wenn daraus Papier gefertigt wird, - ob mit der Hand geschöpft oder auf modernsten Maschinen erzeugt -, so binden sich die Fasern untereinander über sogenannte Wasserstoffbrücken. Zu Goethes Zeiten war Papier noch ein wertvoller Rohstoff aus Hadern, aber seit 1844/45 tritt als neuer Rohstoff das Holz in Erscheinung. Man hat seit dieser Zeit zunächst einmal die Faser mechanisch erzeugt - das waren über einen Schleifstein hergestellte Holzschlifffasern. Seit 1850 gibt es das chemisch aufgeschlossene Holz mit dem Natronzellstoff, seit 1872 den Sulfitzellstoff und danach viele weitere Entwicklungen auf diesem Gebiet.

Das Papier besteht aber nicht nur aus Fasern, sondern auch aus Füllstoffen und Leimungsmitteln. Es kann Farben enthalten und einen Strich. Heut enthält es noch eine Vielzahl von Hilfsmitteln und Chemikalien.

 

Warum altert das Papier?

Was ist Altern? Altern ist etwas, was grundsätzlich auf jede organische Verbindung im Laufe der Zeit zukommt. Das Resultat ist dann der Alterungszerfall, das heißt, grundsätzlich kann man nicht davon ausgehen, dass eine organische Substanz, welcher Art auch immer, überhaupt nicht altert. Das was man tun sollte ist, sich Gedanken zu machen, wie man das Altern retardieren kann.

Solange die Pflanze lebt, solange innerhalb der Pflanze der Transport von Mineralstoffen usw. stattfindet, altert die Pflanze nicht. Aber man muss davon ausgehen, dass die nicht mehr lebende Pflanze - ob Einjahrespflanze oder Holz - von Natur aus saure Gruppen enthält oder bildet, die langsam zum Zerfall führen.

Es ist klar, dass die Ursachen des Papierzerfalls physikalisch-chemische Vorgänge sind. Zwei wesentliche Ursachen führen dazu: einmal diejenigen, bei denen der Grund für das Altern von der Herstellung abhängt und die anderen, die von außen kommen. Das ist es, was unter den Begriffen endogene und exogene Alterungsursachen diskutiert wird. Warum hat sich aber nun z. B. ein Dürerblatt von 1512 so schön gehalten? Die alten Papiere sind zunächst bei dem Auflösen der Hadern (Textilabfälle würden wir heute sagen) in einer alkalischen Lösung, Soda oder meistens Pottasche, über längere Zeiträume aufgeschlossen worden, denn sie waren je gewebt oder gedrillt und mussten langsam in ihre einzelnen Fasern zerlegt werden, um dann auf dem Schöpfsieb wieder aus der wässrigen Suspension zu Papier geschöpft zu werden. Die dabei in die Faser und anschließend in das Papier hineingebrachten Alkalireserven waren ausreichend, um den Säurezerfall durch die Carboxylgruppen aufzuhalten.

Diese alten Papiere sind nun in vielen Fällen auch noch beschreibbar gemacht worden. Dazu hat man sie in eine verdünnte Leimflotte getaucht. Dieses Tauchen in den Gelatine- oder Knochenleim - im Orient gab es auch Stärkeleime - führte zu einer Filmbildung über das ganze Papierblatt und machte es beschreibbar. Gleichzeitig haben diese Tauchleimungen die alten Papiere mit einer Art Schutzfilm überzogen, der sie gegen die Einflüsse von exogenen Ursachen gut geschützt hat.

Um das Jahr 1800 hat Robert die Endlosfertigung von einem umlaufenden Sieb erfunden, aus der heute die schnellaufenden Papiermaschinen geworden sind. Das Prinzip der endlosen Bahn hat die Notwendigkeit in sich getragen, hier eine vereinfachte Leimungsmethode zu finden. Leimung steht hier für Beschreibbarkeit, eine Wasser- und Säureabweisung, weil die Schreibtinten, z. B. Eisen-Gallus-Tinten, stark sauer sind. Die Erfindung von Robert bewog den Apotheker Friedrich Illig darüber nachzudenken, ob man die Stoffsuspension so bereiten könne, dass das daraus gefertigte Papier auch sofort beschreibbar ist. Er fand den für die damalige Zeit sicherlich geistreichen Weg, die Alkaliseifen von Baumharzen dem Faserstoff zuzumischen und diese mit Kalium- oder Aluminiumalaunen auf die Fasern aufzufällen.

Damit beginnt für uns heute die große Sorge über den Massenzerfall unserer Bücher, Archivalien und Schriften, denn ab diesem Zeitpunkt - 1807 - müssen wir damit rechnen, dass nun sehr viele Papiere sauer sind. Sie enthalten als Fällungsmittel Aluminiumsulfat. In jedem Papier ist Wasser enthalten und mit diesem dissoziiert das Aluminiumsulfat (Alaun genannt) zu Schwefelsäure. Damit beginnt durch die Säure der Säurezerfall der Zellulose.

Saure Papiere werden bis heute noch in großem Umfang erzeugt.

 

Frankfurter Forderungen zur Verwendung alterungsbeständiger Papiere für die Buchherstellung

(Ergebnisse des Symposiums)

der Deutschen Bibliothek und der Gesellschaft für das Buch am 14. Februar, bei dem Verleger, Papierhersteller und -händler, Bibliothekare, Archivare und Vertreter aus Politik und Verwaltung diskutierten, vorgetragen von Prof. Dr. B. Fabian, Vorsitzender der Gesellschaft für das Buch:
1. Dem Buch als Träger der kulturellen Überlieferung wird eine hohe Bedeutung zugemessen. Deshalb begrüßen und unterstützen die Teilnehmer des Symposiums mit Nachdruck die dauerhafte Sicherung des gedruckten Wortes.
 
2. Die Teilnehmer waren der Auffassung, dass die Alterungsbeständigkeit von Büchern angestrebt werden muss und mit den heutigen technischen Möglichkeiten auch technisch erreichbar ist. Sie ist jedoch nur wirklich zu realisieren, wenn das Buch in einem Gesamtsystem betrachtet wird, von der Herstellung des Papiers über den Druckprozess bis zur Aufbewahrung.
 
3. Aus der Erkenntnis heraus, dass die saure Fertigung von Papieren und die Anteile von Holzschliff maßgebend die mechanischen Eigenschaften des Papiers verschlechtern, forderten die Teilnehmer eine Kennzeichnung der für den Buchdruck verwendeten Papiere. Die Kennzeichnung soll für Druckerei, Verlag und Buchkäufer verdeutlichen, welche Stoffe mit welchen Qualitäten als Trägerstoffe dienen. Zur Unterscheidung bieten sich an: holzfreie und holzhaltige Papiere und holzfreie und holzhaltige gestrichene Papiere.
 
4. Die Teilnehmer waren sich weiterhin einig, dass für die Alterungsbeständigkeit von Papieren für den Buchdruck eine klare Spezifikation erforderlich ist. Nach dem heutigen Stand des Wissens sollten folgende Bedingungen erfüllt sein: 100 Prozent gebleichter Zellstoff ohne verholzte Faser, ein pH-Wert von 7,5 bis 9 (7 bezeichnet dabei den neutralen Zustand), ein Calciumcarbonat Puffer von mindestens 3 Prozent als zusätzlichen Schutzschild gegen schädigende Umwelteinflüsse.
 
5. Die Verwendung einer solchen Papierqualität soll künftig in Büchern gekennzeichnet sein. Im Falle einer solchen Kennzeichnung verpflichtet sich die Deutsche Bibliothek, diese in ihren Bibliographischen Diensten anzugeben und damit Buchhändlern, Bibliotheken und Buchkäufern einen eindeutigen Qualitätshinweis zu geben. Die Teilnehmer waren sich einig, dass in diesem Sinne auf die künftigen künftigen EG-Richtlinien Einfluss genommen werden sollte.
 
6. Die Teilnehmer begrüßten die einhellige Unterstützung des Aufrufs der Gesellschaft für das Buch und der Deutschen Bibliothek an die Verleger durch den Verleger-Ausschuss des Deutschen Buchhandels.
 
7. Die Teilnehmer waren sich einig, dass im Bereich der Alterungsbeständigkeit von Papieren und der Spezifikation für alterungsbeständige Papiere noch ein Forschungsbedarf besteht. Sie appellierten an die zuständigen staatlichen Stellen, entsprechende Forschungen zu initiieren und zu unterstützen.
 
8. Die Teilnehmer begrüßten die Möglichkeit, im Rahmen des von der Gesellschaft für das Buch und der Deutschen Bibliothek veranstalteten Symposiums die anstehenden Probleme erörtern zu können. Sie hielten weitere Konsultationen in diesem Expertenkreis für wünschenswert.
 
Dies sind Thesen, Aufforderungen und Absichtsbekundungen. Es wird darauf ankommen, sie Thesen, Maximen zu verwandeln, in dauerhafte und bindende Leitsätze des Handelns. Dies wird wiederum zunächst eine Aufgabe derer sein, die die Bücher technisch herstellen, Aber, dass Bücher in Zukunft so und nicht anders beschaffen sein müssen, sollte zu einer allgemeinen Überzeugung werden, zu einem Konsens, der auch die einschließt, für die die Bücher letztlich da sind: die Leser.

Die Geschichte des geistigen Lebens ist über weite Strecken eine Geschichte von Renaissancen und Neuentdeckungen. Sie setzt deswegen eine Kontinuität im materiellen Substrat der Kultur voraus. Von seiner technischen Seite her betrachtet, hat sich das Buch bisher als eine der langlebigsten menschlichen Erfindungen erwiesen. Viele Anzeichen deuten darauf hin, dass es noch eine lange und wohl auch große Zukunft vor sich hat. Tun wir also - als Teil einer bewussten kulturellen Umweltpolitik -, was in unseren Kräften und Möglichkeiten steht, um unseren Büchern für ihre Reise durch die Zeit eine möglichst problemlose Zukunft mit auf den Weg zu geben.


 

2. Ursachengruppe: ungeeignete Fasern

Eine zweite Gruppe von endogenen Alterungsursachen sind ungeeignete Fasern. In den Hadernpapieren, die lange alkalisch aufbereitet wurden, war die Zellulose sehr gut freigelegt und hatte dadurch eine sehr gute Bindefestigkeit.

Die Frage, ob die chemisch aus dem Holz herausgelöste Zellulose die gleiche Festigkeit entwickelt, kann man nicht generell, sondern nur im Zusammenhang mit dem Aufschlussverfahren und dem sich anschließenden Bleichverfahren beantworten. Reines Holz und damit der Holzschliff ist nicht alterungsbeständig. Holzschliff und alle modernen Varianten davon, wie thermomechanischer Schliff oder chemothermomechanischer Schliff und Halbzellulose usw. sind grundsätzlich nicht beständig. Ungeeignete Fasern sind z. B. auch Stroh.

Ein weiterer Punkt ist der Einsatz von Altpapier. Wenn man bei der Papierherstellung Anteile davon einsetzt, hat man keinen Einfluss darauf, was im Sammelgut an Primärfasern eingesetzt wurde. Damit sind auch für die Zukunft die Probleme der Alterung vorprogrammiert. Es kann natürlich auf Recyclingpapier nicht verzichtet werden, aber der Einsatz wäre für Erzeugnisse, die nicht auf längerer Dauer haltbar sein müssen, günstiger. Bislang gibt es keine eindeutigen Definitionen, was ein Recyclingpapier ist.

 

Schaffen von Dauerhaftem

Wenn man etwas Dauerhaftes schaffen will, muss man sich über die Rohstoffauswahl im klaren sein. Auch die alten Papiere wären bereits zerfallen, hätten sie nicht schon von der Herstellung her einen alkalischen Pufferstoff enthalten. Bei einem angebotenen "holzfreien Papier" kann man nicht davon ausgehen, dass es alterungsbeständig ist, wenn man nicht weiß, ob Pufferstoff enthalten ist.

Als Beispiel soll hier einmal ein Museums- oder Passepartoutkarton dienen. Wenn dieser nur holzfrei ist, aber nicht im sicheren pH-Wert-Bereich von 7,7-8,9 liegt und nicht eine Mindestmenge von Alkalireserve in sich trägt, dann kann man nach dem heutigen Stand unseres Wissens davon ausgehen, daß er zerfällt.

 

Exogene Ursachen der Schädigungen

Ein großes Problem ist das Wasser. Die Feuchtigkeit ist eine der Hauptursachen, warum Bücher und Schriften zerfallen, denn viele Mikroben, Schimmelpilze usw. brauchen eine gewisse Mindestfeuchtigkeit, um aktiv zu werden.

Das zweite, was von den von außen kommenden Ursachen Papier schadet, ist die Temperatur. Das Gesetz, dass alle chemischen Reaktionen mit der Temperatur korellieren, d. h., wenn die Temperatur sich erhöht, werden sie schneller, gilt auch für Papier. Auf der anderen Seite können wir Papier und Bücher nicht beliebig kalt lagern, obwohl das schon diskutiert worden sein soll. Bedeutend sind die Lagerungsbedingungen in den Bibliotheken, auf die Hersteller aber wenig Einfluss haben.

Eine weitere Schadensursache ist das Licht, das betrifft besonders die Kunstwerke auf und aus Papier. Licht ist elektromagnetische Energie.

Und beim in die Hand nehmen, kann Schweiß übertragen werden, der ebenfalls sauer ist. Soweit nur angerissen einige mögliche exogene Ursachen.

 

Welche Konsequenzen können wir ziehen?

Das Schaffen von Alterungsklassen für Erzeugnisse (DIN 6738) mit der Einstufung für 50, 100 Jahre oder längere Haltbarkeit ist sehr problematisch, da sogenannte Zeitraffertests für das künftige Alterungsverhalten von Papier noch fehlen.

In den USA und auch Österreich ist mit der ANSI-Norm Z.39.48(2) und der entsprechenden Ö-Norm festgelegt, dass nur holzfreie Papiere mit einer Mindestreserve an alkalischen Pufferstoffen als alterungsbeständig bezeichnet werden dürfen. Diese Mindestreserve an Alkali soll die Luftschadstoffe, die von außen kommen, aber auch die Eigenabsäuerung der Zellulose, kompensieren. Möglichst will man auch noch einen Weg finden, Kohlenwasserstoffe z. B. aus Autoabgasen zu neutralisieren, weil diese in der Zellulose eingelagert werden und sie schwächen.

Zur Zeit geht man davon aus, dass die Erfordernisse für dauerhaftes Papier definiert werden (zum Zeitpunkt der Drucklegung liegt der ISO ein Normungsvorschlag, basierend auf ANSI/NISO Z3.48-1992, zur Verabschiedung vor).

Vieles hat schon stattgefunden, die Buchhersteller haben getagt, die Verleger ebenfalls - in der ganzen Welt gibt es Tagungen über den Papierzerfall.

Natürlich muss ein Papiertaschentuch nicht alterungsbeständig sein, ebenso ist es wohl sinnlos, wenn sämtliche Zeitungen und Zeitschriften auf alterungsbeständigem Papier gedruckt werden. Aber bestimmte, für Archivierung vorgesehene Mengen sollten es wohl werden.

Beim Einsatz solcher Papierqualitäten muss auch die Frage der Kennzeichnung, die z. B. bei der ISBN-Nummer mitgedruckt wird, geklärt werden.

Holzfreies, alterungsbeständiges Papier muss nicht - entgegen landläufiger Meinung - teurer sein als gewöhnliches. Es ist möglich, wie Versuche im Grazer Institut ergeben haben, da bei einem höheren pH-Wert (bis etwa pH-9) die Blattfestigkeit zunimmt, was wiederum bei gleichen vorgegebenen physikalischen Werten entweder höheren Füllstoffgehalt oder die Verwendung von preiswerteren Kurzfaserzellstoffen erlaubt. Für die industrielle Fertigung müsste allerdings der Wasserkreislauf umgestellt werden, da in einer Fabrik, die Holzschliff und Zellstoff verarbeitet und keinen getrennten Wasserkreislauf hat, kein alterungsbeständiges Papier erzeugt werden kann.

In Brüssel liegt ferner ein Antrag vor, dass holzfreie Papiere bis zu 10 Prozent verholzte Fasern beinhalten dürfen. Das resultiert daher, dass die chemo-thermomechanischen Stoffe sich sehr gut bleichen lassen und praktisch auf Weißegrade kommen, die dem gebleichten Zellstoff ebenbürtig sind, was der Verbraucher dann nicht merkt.

Dass man damit die Möglichkeit schafft, Schadstoffe über ungeeignete Fasern in das Papier einzubringen, wird unter den Tisch gekehrt. Zum Glück ist dieser Prozess noch nicht endgültig.

Diejenigen, die Papiere verbrauchen, sie gestalten, einkaufen, um sie zu Büchern und Schriften zu verarbeiten, sollten das Recht haben, zu wissen, was sie einkaufen. Das gilt auch für andere Materialien, denn es ist unlogisch, wenn ein Buch gestaltet wird und dabei für den Text ein dauerhaftes, alterungsbeständiges Papier genommen wird, aber die Buchbinderpappe für den Einband eine Säure mitbringt. Natürlich kann man durch hinreichende Lagen eines guten Vorsatzpapiers eine Art Abstandsgrenze schaffen.

Hier gibt es also noch viel zu tun. Eine Forderung zur Verwendung alterungsbeständiger Papiere für die Buchherstellung - Ergebnis eines Symposiums der Deutschen Bibliothek und der Gesellschaft für das Buch (vom 14. Februar 1990) - lautet: "Dem Buch als Träger der kulturellen Überlieferung wird eine hohe Bedeutung zugemessen. Deshalb begrüßen unterstützend die Teilnehmer des Symposiums mit Nachdruck die dauerhafte Sicherung des gedruckten Wortes". Sie waren der Auffassung, dass die höchstmögliche Alterungsbeständigkeit von Büchern angestrebt werden muss. Mit den heutigen technischen Möglichkeiten sind entsprechende Papiere herstell- und verfügbar.

 

Bücher als Gesamtsystem

Alterungsbeständigkeit von Büchern ist jedoch nur realisierbar, wenn das Buch in einem Gesamtsystem betrachtet wird - von der Herstellung des Papiers über die Herstellung des Buches bin hin zur Aufbewahrung. Nach dem heutigen Stand des Wissens sind die saure Fertigung von Papieren und die Anteile von Holzschliff maßgeblich für den Rückgang der mechanischen Festigkeit verantwortlich. Es wurde von den Teilnehmern des Symposiums gefordert, eine Benennung für den Einsatz der Papiere zu schaffen. Diese soll Druckerei, Verlag und Buchkäufern verdeutlichen, ob die beiden maßgeblichen Kriterien für ein Papier zutreffen. Die geforderte Benennung soll diese sowohl für Naturpapiere als auch für Streichrohpapiere zum Ausdruck bringen.

Noch eine Bemerkung zu gestrichenen Papieren, die ja ein Kuppelprodukt aus Strich und Trägerpapier sind. Sie sind aus der bisherigen Betrachtung herausgenommen, weil die Vorgänge komplexer Art sind. Der Autor kann aus seinen Erfahrungen sagen, dass grundsätzlich gestrichene Papiere etwas dauerhafter sind als nicht gestrichene, weil die Striche selbst seit alters her immer alkalisch sind. Ein weiteres Problem solcher Papiere sieht er in optischen Aufhellern. Diese Farbstoffe sind grundsätzlich nicht alterungsbeständig, so dass zur Alterungsbeständigkeit auch die Freiheit des Papiers von solchen Chemikalien verlangt werden muss. Zum Abschluss verwies Prof. Dessauer nochmals auf die Verpflichtungserklärung der Verleger vom 12. Februar 1990 und die Frankfurter Forderungen zur Verwendung alterungsbeständiger Papiere für die Buchherstellung, deren Resonanz bisher leider sehr enttäuschend blieb.
 

 
Zum Autor:
Prof. Dr. Guido Dessauer, ehemals Institut für Papier-, Zellstoff- und Fasertechnik der Techn. Universität Graz, A-8010 Graz, privat: Martelsgraben 2A, 82327 Tutzing am Starnberger See

Geschäftsstelle:
Universitäts- und Landesbibliothek Münster
Krummer Timpen 3-5, 48143 Münster
E-mail: office@forum-bestandserhaltung.de