ZFB-Lexikon

Was bedeutet „Kappa-Zahl < 5“, "alkalische Reserve" oder eine „Stabilität von 20 kPa“? Wir erklären es Ihnen genauer in unserem „kleinen ZFB-Lexikon“.

Was heißt eigentlich ... ?

In holzschliffhaltigen und sauren Papierprodukten sowie durch Umwelteinwirkung entstehen Säuren, welche die Cellulose im Papier abbauen und dieses schneller altern lassen. Um dem entgegenzuwirken, fordert die DIN ISO 16245 für Schutzverpackungen eine minimale alkalische Reserve in Höhe von mind. 20 Gramm Calciumcarbonat (CaCO3) je Kilogramm Papier (entsprechend 2 Ma-%).

Der Begriff des Ausblutens beschreibt das Verlaufen und Abfärben von Farbstoffen bei Kontakt mit Wasser oder sehr hoher Luftfeuchtigkeit. Nach DIN ISO 16245 dürfen von Verpackungsmaterialien im Archivbereich nach bis zu 20-minütiger Befeuchtung und Beschwerung keine Farbstoffe, optischen Aufheller oder Pigmente auf ein Filterpapier übergehen. Optische Aufheller dürfen zwar theoretisch enthalten sein, neigen aber zum Ausbluten und sind aufgrund dieser Eigenschaft von der Verwendung in unseren Schutzverpackungen ausgeschlossen.

Schutzverpackungen müssen hoch wasserresistent sein. Der Cobb-Wert dient als Maß für die Wasseraufnahmekapazität von Papieren und Pappen. Je geringer der Cobb-Wert, desto weniger Wasser nimmt das Material auf bzw. desto wasserabweisender ist es – und umso stabiler bleibt die Verpackung auch bei hoher Luftfeuchtigkeit. Die DIN ISO 16245 erlaubt für die Deckschicht von Schutzverpackungen eine maximale Wasseraufnahme von 25 g/m2 innerhalb von 60 Sekunden. Schachteln, die diesen Grenzwert erfüllen, bleiben auch bei erhöhter Luftfeuchtigkeit sehr stabil.

Fotos, Filme, Negative, Dias und Glasplatten-Negative sind besonders empfindlich, vor allem gegenüber Licht. Zum einen muss die Fotoschicht gegen chemische und mechanische Schäden geschützt werden, zum anderen sind zum Beispiel Glasplatten sehr bruchgefährdet. Für die Lagerung fotografischer Materialien ist eine möglichst kühle, trockene, licht-, schadstoff- und staubgeschützte Umgebung optimal, da sie den Alterungsprozess verlangsamt. Foto- und Filmmaterial sollte bei Temperaturen unter 16°C (im Idealfall bei 5°C) gelagert werden. Eine Reduktion der Temperatur um 5°C verdoppelt bereits die Lebensdauer der chemisch wenig stabilen Objekte. Die relative Luftfeuchtigkeit sollte zwischen 30% und 40% liegen, allerdings nicht unter 30%, um eine Versprödung der Gelatineschichten zu vermeiden.

Die Vorteile dieser möglichst kühlen Lagerung stehen natürlich häufig im Widerspruch zu den Nutzerbedingungen, wenn die Originale zugänglich sein sollen. Sollten die Digitalisate einmal nicht ausreichen, so ist die Einrichtung einer Temperaturschleuse, die kühlgelagerte Bestände schrittweise an eine höhere Umgebungstemperatur anpasst, dringend notwendig. Während der Benutzung sind in jedem Fall Baumwollhandschuhe zu tragen, damit kein Handschweiß, Fett oder Schmutz die fotografischen Materialien schädigen kann.

Seit der Umstellung der Papierproduktion auf holzbasiertes Ausgangsmaterial im 19. Jahrhundert ist Cellulose der wichtigste Rohstoff zur Papierherstellung. Sie bildet mit einem Anteil von 40% bis 50% je nach Holzart den Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden.

Lignin ist die in den Zellwänden eingelagerte Kittsubstanz des Holzes, die bei der Gewinnung von Holzschliff aus dem lignin- und cellulosereichen Holz erhalten bleibt. Diese Substanz bildet während ihrer Alterung organische Säuren – die den Celluloseabbau beschleunigen, der Papiere brüchig werden lässt – und färbende Verbindungen, welche die typische Vergilbung holzhaltiger Papiere verursachen.

Zellstoff – der Hauptbestandteil hochwertiger Papiere – besteht hauptsächlich aus Cellulose und basiert auf Holzschliff, aus dem chemisch der Ligninanteil herausgelöst wird. Die Kappa-Zahl ist ein Maß für den Höchstwert dieser unerwünschten oxidierbaren Substanz und gleichbedeutend für den Anteil an Lignin im Zellstoff. Je höher also der Zellstoff-Anteil, desto weniger Holz(-Schliff ) und damit Lignin ist im Papier enthalten, und umso niedriger ist die Kappa-Zahl.

Die DIN ISO 16245 definiert auf Basis der DIN ISO 9706 eine Kappa-Zahl kleiner 5, was einem Lignin-Gehalt von 0,6% entspricht. Der niedrige Grenzwert ist nur durch die Verwendung von Frischfasern aus reinem Zellstoff und unter Verzicht auf Recyclingfasern unbekannter Zusammensetzung erreichbar.

Für die dauerhafte Aufbewahrung und Erhaltung von Archivgut sind angepasste Temperaturen und Feuchtigkeitswerte entscheidend. Ein Raumklima, das nicht auf die dort gelagerten Materialien abgestimmt ist, schädigt die Archivalien oder verkürzt deren Lebensdauer. Dabei gibt es keine allgemeingültigen Werte für ein optimales Klima in Archiven, Depots und Ausstellungsräumen. Materialien reagieren unterschiedlich auf klimatische Bedingungen, zudem bestehen Archivgüter meist aus mehreren Materialien.

Verallgemeinernd verlangsamen niedrige Temperaturen chemische und biologische Abbauprozesse und damit die Alterung von Archivgut. Insbesondere bei chemisch wenig stabilen Objekten wie Fotos und Filmmaterial verdoppelt eine Reduktion der Temperatur um 5°C bereits die Lebensdauer der Objekte, indem sie die Zerfallsgeschwindigkeit halbiert. Wir empfehlen für Archivräume im Winter Temperaturen zwischen 15°C und 18°C und im Sommer zwischen 20°C und 22°C.

Dabei sollten 26°C keinesfalls überschritten und Temperaturschwankungen möglichst geringgehalten werden. Die relative Luftfeuchtigkeit sollte stets unter 60% liegen, da sonst die Gefahr der Schimmelbildung besteht. Bei einigen Materialien steigt aber auch die Gefahr der Brüchigkeit bei zu trockener Luft mit einer relativen Feuchtigkeit unter 35%. Für den Winter empfehlen wir darum eine relative Luftfeuchtigkeit zwischen 45% und 55%, für den Sommer Werte zwischen 50% und 60%.

Fast jedes Archivgut ist lichtempfindlich, darum sollte wegen des hohen Anteiles an UV- und Infrarotstrahlen möglichst kein Tageslicht in Archivräume eindringen. Auch Luftreinheit ist ein wichtiger Faktor bei der Bestandserhaltung, insbesondere in luftverschmutzten Großstädten. Luftfilter können Schutz bieten, allerdings nur in klimatisierten Räumen. Weitere „Anforderungen an die Aufbewahrung von Archiv- und Bibliotheksgut“ sind in der DIN ISO 11799 definiert.

Die Lichtechtheit eines Farbstoffes beschreibt die Beständigkeit von Farben bei längerer Einwirkung von Licht insbesondere mit einem hohen UV-Anteil. Eine lange Strahlungseinwirkung kann verschiedene Materialveränderungen hervorrufen wie Ausbleichen, Vergilbung oder Versprödung. Gängiger Maßstab zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit der Farbe ist die Wollskala, definiert in der DIN ISO 12040. Sie besteht aus acht unterschiedlich blau gefärbten Wollgewebstreifen, die unter Lichteinwirkung unterschiedlich schnell ausbleichen, und reicht von 1 bis 8, wobei Stufe 8 einer hohen Lichtbeständigkeit entspricht. Die DIN ISO 16245 mit Anforderungen an „Material für die Lagerung von Schrift- und Druckgut aus Papier und Pergament“ definiert keinen Mindestwert für die Lichtbeständigkeit von Archivschachteln aus Voll- oder Wellpappe.

Bei optischen Aufhellern handelt es sich um fluoreszierende Substanzen, die unsichtbares ultraviolettes Licht in blaues Licht umwandeln. Wenn Tageslicht oder entsprechendes künstliches Licht auf Papier scheint, wird verstärkt blaues Licht reflektiert und das menschliche Auge nimmt es als Weiß wahr. Substanzen wie Lignin und Holzanteile führen im Papier zur langsamen Vergilbung des Papiers. Optische Aufheller wirken dieser Vergilbung entgegen. Daher werden sie oft in der Druckindustrie eingesetzt, damit Bilder und Farben brillanter erscheinen. Um eine eventuelle Gefahr des Übergangs der optischen Aufheller auf das Kulturgut auszuschließen, werden unsere Materialien ohne optische Aufheller gefertigt.

Der pH-Wert ist ein Maß für den sauren oder alkalischen Charakter einer wässrigen Lösung beziehungsweise die Wasserstoffionenkonzentration in der Lösung. In einer sauren Lösung ist die Wasserstoffionenkonzentration größer als 1x10-7 mol; ist sie kleiner, so ist die Lösung alkalisch. Die pH-Skala reicht von 0 (stark sauer) über 7 (neutral) bis 14 (stark alkalisch). Für Schutzverpackungen schreibt die DIN ISO 16245 einen leicht basischen pH-Wert zwischen 7,5 und 10 vor.

Wären Schutzverpackungen aus säurehaltigem Material, dann könnte die Säure in die eingelegten Schriften und Drucke übergehen und diese schädigen. Im schlimmsten Fall würden auch Papiere sauer werden, die selbst keine säurebildenden Bestandteile enthalten und deshalb eigentlich nicht gefährdet sind.

Schutzverpackungen nach DIN ISO 16245 gelten als säurefrei, wenn sie einen pH-Wert größer als 7 aufweisen und somit der Anteil an alkalischen Bestandteilen überwiegt. Der Begriff säurefrei wird jedoch heute als Synonym für alterungsbeständig nach ISO 9706 verwendet, was nicht nur für einen alkalischen pH-Wert, sondern auch für eine alkalische Reserve und Oxidationsbeständigkeit steht. Alterungsbeständige Papiere nach ISO 9706 sind sowohl frei von Säuren als auch von Substanzen, die zu einer Säurebildung führen könnten – wie zum Beispiel freien Chloriden.

Ebenfalls sind eine saure Alaun-Leimung sowie die Verwendung von holzhaltigen Materialien oder Recyclingpapieren – deren Zusammensetzung unbekannt ist – bei der Papierherstellung ausgeschlossen.

Die DIN ISO 16245 fordert extrem stabile Schutzverpackungen. Denn diese werden häufig übereinander gestapelt, sollen unter der Last weiterer Schachteln nicht zusammenbrechen und eine Verformung von Schriften und Dokumenten durch mechanische Belastung ausschließen. Darum muss eine Schachtel umso mehr Belastung aushalten, je größer ihre Grundfläche ist.

Die Stabilität von Schachteln wird in einem sogenannten Stapelstauchtest bestimmt. Dabei wird eine Schachtel zwischen zwei Platten eingespannt und so lang einer steigenden Druckbelastung ausgesetzt, bis sie dem Druck durch Verformung nachgibt. Die in der DIN ISO 16245 geforderte Stabilität bedeutet, dass die Schachteln im Test mindestens einem Druck von 20 Kilopascal standhalten müssen. Ein Pascal ist der Druck, den eine Kraft von einem Newton – die Gewichtskraft, die auf einen Körper mit der Masse 102 Gramm wirkt – auf eine Fläche von einem Quadratmeter ausübt. Somit entspricht ein Kilopascal einem Gewicht von 102 Kilogramm je Quadratmeter Fläche. Die in der DIN ISO 16245 geforderte Stabilität von mindestens 20 Kilopascal steht für eine Belastung von 2.040 Kilogramm je Quadratmeter Fläche beziehungsweise einem Druck von 20 Kilonewton. Eine bei Archivkartons typische Fläche von 320x245 Millimeter (entspricht ca. DIN A4) muss somit im Stapelstauchtest einer Masse von etwa 160 Kilogramm standhalten.