Oxidierbare Substanzen im Papier, dazu zählt Lignin aus im Stoff verbliebenem Holzschliff bzw. Restligninanteile in chemisch aufgeschlossenen Zellstoffen, haben Einfluss auf die Geschwindigkeit des Vergilbungsprozesses sowie auf die Materialstabilität von Archivgut. Die Bestimmung der Kappa-Zahl ist hierbei eine Methode, den Ligningehalt von Zellstoff abzuschätzen. Vereinfacht gilt: Je höher der Zelluloseanteil, desto weniger Lignin und desto niedriger die Kappa-Zahl.
     

Materialien für die dauerhafte Konservierung müssen den technologischen Grundlagen der Normen DIN EN ISO 9706:2010 und DIN ISO 16245-Typ A entsprechen. Im Punkt 5.4 der Norm DIN EN ISO 9706:2010 wird Bezug auf die »Oxidationsbeständigkeit« genommen:  »Das Papier muss eine Kappa-Zahl unter 5,0 aufweisen, gemessen wie in ISO 302 beschrieben, mit den Modifikationen, die im Anhang A dieser internationalen Norm angegeben sind.« 

 

Die Kappa-Zahl ist eine Kennzahl aus der Zellstoffprüfung. Sie wird zur Ermittlung des noch verbliebenen Lignins in einem aufgeschlossenen Faserstoff herangezogen. Der Ligningehalt ist ein wichtiger Parameter für die technische Steuerung der Aufschlussverfahren von Zellstoffen sowie angeschlossener Bleichprozesse. Schließlich hat er auch Bedeutung für die Beurteilung der Weißgradstabilität voll gebleichter Zellstoffe durch natürliche Alterung. Die Ermittlung der Kappa-Zahl ist eine Möglichkeit zur Abschätzung von restlichem Lignin in Zellstoffen und Halbzellstoffen. Dafür wird der Verbrauch von Kaliumpermanganat (0,1 Mol KMnO4 Lösung) bei der Oxidation von Zellstoffproben im sauren Milieu gemessen (SI Analytics 2017). Der resultierende Wert lässt sich als indirektes Maß für die Abschätzung des Restligningehalts in einem »reinen Zellstoff« heranziehen (0,1 Mol KMnO4 = 15,8 g / 1 L Wasser).

 

Die Bestimmung der Kappa-Zahl ist genormt. Sie erfolgt nach ISO 302:2015. Unter den in der Norm festgelegten Prüfbedingungen reagieren leicht oxidierbare Doppelbindungen sowie die aromatischen, phenolischen Strukturen der noch an Cellulose vorhandenen Ligninbestandteile. Vorsicht bei der Dateninterpretation ist insofern geboten, als neben Lignin auch Harze durch KMnO4 oxidiert werden ebenso wie die beim Stoffaufschluss aus Hemicellulosen gebildete Hexenuronsäuren. Letztere sind in signifikanter Konzentration in Laubholz-Kraftzellstoffen enthalten und können einen erhöhten Restligningehalt im Zellstoff vorspiegeln (Li und Gellerstedt 1997).

 

Die ISO 302:2015 ist ausdrücklich zur Bestimmung der Kappa-Zahl an Zellstoffen oder Halbzellstoffen vorgesehen. Für normgerechte Untersuchungen der Alterungsbeständigkeit von Papierwerkstoffen soll das Prüfverfahren – wie in ISO 302 beschrieben – verwendet werden (DIN EN ISO 9706:2010, Anhang A). Die Kappa-Zahl kann dann gemäß ISO 302 auch am jeweiligen Endprodukt ermittelt werden. 
Für alterungsbeständige Papierwerkstoffe muss die Kappa-Zahl unter Kappa 5 liegen – gemäß DIN EN ISO 9706:2010 bzw. DIN ISO 16245:2012 – hier für Hüllmaterialien des Typs A. Eine ganze Kappa-Zahl entspricht in erster Näherung einem Ligninanteil im Zellstoff von 0,12 % (w/w).

Die Bestimmung von Kappa-Zahlen an Endprodukten und deren Interpretation ist nicht unproblematisch, denn in die gemessenen Kappa-Zahlen gehen alle oxidierbaren Substanzen einschließlich im Probenmaterial eventuell vorhandener Additive und Farbstoffe ein. Damit kann die an Papierwerkstoffen ermittelte Kappa-Zahl nicht als direktes Maß für den Restligningehalt im Material angesehen werden, sondern steht für alle im Material vorhandenen Verbindungen, die unter den Prüfbedingungen oxidiert werden. 
In der DIN EN ISO 9706:2010 wird in diesem Zusammenhang unter Punkt 5.4 daher nur von der Messung der Oxidationsbeständigkeit des Prüfgutes gesprochen.
 

KLUG-CONSERVATION verwendet Zellstoff aus 100 % gebleichter Zellulose frei von Recycling oder ver-holzten Fasern und erzielt dabei bei der Bestimmung nach ISO 302:2015 Werte zwischen Kappa 1 und 2.

                   
KLUG-CONSERVATION bietet seit über 150 Jahren hochwertige und wirtschaftliche Lösungen für die Erhaltung von Kulturgut für Archive, Museen, Bibliotheken und Bildeinrahmer. Durch die enge Zusammenarbeit mit unseren Kunden und in Kooperation mit der Papierindustrie, Akademien, Forschungsgesellschaften und Hochschulen entwickeln wir stetig verbesserte oder neue Produkte. Damit sorgen wir für höchste Qualität und einen Vorsprung an Wissen, welches wir auch in Form unserer »Wissensfolder« gerne mit Ihnen teilen. Sollten Sie weitere Fragen haben, finden Sie Antworten im Internet unter klug-conservation.de, in unseren gedruckten Publikationen oder auch bei uns persönlich.