Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2
Шрифт:
Нейтрализация кислотности является одним из наиболее разработанных и распространенных методов стабилизации документов на бумажной основе. Начиная с пионерских работ Бэрроу в 40-х гг. прошлого столетия, в реставрационной практике утвердились методы обработки, основанные на применении водных растворов слабощелочных агентов. Рецептуры составов и методики приводятся в целом ряде руководств по реставрации документов [1–3]. Использование конкретной методики определяется скорее традициями учреждения, чем ее существенными преимуществами. Основной интерес исследователей и коммерческих фирм с 80-х гг. ХХ в. был направлен на разработку массовых методов нейтрализации кислотности. К настоящему времени в Европе и США реализованы в промышленном масштабе более 10 процессов, отличающихся по действующим веществам и форме их применения:
Основное техническое требование к результату нейтрализации – это создание в бумаге щелочного резерва в количестве 1–2 % в расчете на карбонат кальция. Строго говоря, речь идет не о нейтрализации или «раскислении» (deacidifi cation, Entsaeurung), а о подщелачивании, так как значение рН обработанной бумаги лежит в щелочной области. Невозможность оценки эффективности различных методик по рН и щелочному резерву инициировала поиски веществ-«меток» процесса деструкции целлюлозы, которые можно определять неразрушающими экспресс-методами. В ходе выполнения исследований по проекту германского исследовательского общества (Project III № 2 55275/98) было доказано, что присутствие фурфурола свидетельствует о протекании гидролитической деструкции образцов, а уксусной кислоты – окислительной деструкции [4].
Побочными отрицательными эффектами, отмеченными в ходе выполнения проекта, были:
– деформация листов, книжного блока и переплета;
– растекание красящих веществ чернил, штампов и т. п.;
– изменения насыщенности цвета и колорита окраски текстиля и чернил;
– ослабление связи старых чернил с бумагой;
– ускорение темнового старения анилиновых красителей в современных чернилах.
Эти недостатки, свойственные как водным, так и неводным обработкам, давно известны реставраторам. Особой осторожности требует нейтрализация кислотности документов с ярко выраженной неоднородностью значений рН по площади листа. Это рукописные документы, выполненные железогалловыми и анилиновыми чернилами, обгоревшие документы, раскрашенные карты и т. п. Общее увеличение рН до 8–8,5 изменяет колористические характеристики и снижает долговечность текста. Документ является, прежде всего, носителем информации, и, заботясь о долговечности бумаги, мы не должны забывать о сохранности текста.
Поэтому большой интерес представляет предложенный Миддлтоном и сотрудниками простой метод нейтрализации, который исключает многие из вышеупомянутых проблем. Он просто подразумевает приведение кислого листа в тесный контакт со щелочным листом, содержащим карбонат кальция, и затем стимулирование ионного обмена между двумя листами. В работе Г.Баника [4] были подробно исследованы основные факторы, влияющие на степень нейтрализации листов с заданной кислотностью, находящихся в контакте со щелочными листами. В качестве кислых листов использовались листы из крафт-целлюлозы ручного отлива с добавлением соляной кислоты, в качестве щелочных – листы репрографической бумаги, содержащей 20 % карбоната кальция. Из этих листов собирались пачки с чередованием кислых и щелочных листов. Все листы кондиционировались при принятых условиях (50–97 % относительной влажности) в течение 48 часов, прежде чем из них формировались пачки для нейтрализации. Давление на пачку создавалось металлическим грузом либо с помощью плоского пресса.
Эффективность нейтрализации оценивалась по остаточному содержанию кислоты, определяемому титрованием, и по содержанию катионов в кислом листе. Было установлено, что на скорость нейтрализации влияют:
– время контакта «кислых» и «щелочных» листов;
– относительная влажность воздуха;
– приложенное давление;
– шероховатость контактирующих поверхностей.
При относительной влажности 92 % рН водной вытяжки достигает значения 7,0 за 25 дней. Концентрация ионов кальция в листе возрастает при постоянстве общей концентрации катионов, что подтверждает механизм ионного обмена.
Относительная влажность оказывает сильное влияние на скорость нейтрализации, т. к. от нее зависит влагосодержание бумаги. При 50 %-ной относительной влажности нейтрализация практически отсутствует. Заметное протекание процесса начинается с 85 %, при 92 % время нейтрализации составляет 85
Процесс нейтрализации может обеспечиваться и при наличии большего числа кислых листов, соприкасающихся со щелочным листом. Теоретически число листов, которое можно нейтрализовать одним щелочным листом, ограничено только содержанием карбоната кальция в последнем. Результаты, полученные в этой работе, позволяют прояснить в теоретическом аспекте некоторые вопросы, связанные с широким использованием щелочной бумаги в виде конвертов, щелочных паспарту для изопродукции и даже «вечных» альбомов. Эти устройства защищают свое содержимое от атмосферных загрязнений и летучих кислот. Однако из настоящей работы следует, что кислотность, создаваемая в бумаге связанными кислотными группами, не может быть заметно уменьшена в ходе их использования даже через несколько лет, так как давление и влажность обычно малы.
Рассмотренный метод заинтересовал нас в связи с необходимостью нейтрализации кислотности бумаги книг, пострадавших при пожаре и хранящихся в микроклиматических контейнерах. Физическое состояние термодеструктированной бумаги (хрупкость, ломкость, наличие смоляного налета) не позволяет применить к ней другие методы нейтрализации.
Особый интерес для БАН представляет применение материалов, способных извлекать из термодеструктированных книг также продукты пиролиза и формальдегид. С 90-х гг. прошлого века в США активно продвигается на рынок ассортимент продуктов для консервации документов, производимых фирмой «Conservation Resources».
Картоны и бумаги «Micro chamber» – сложные структуры, состоящие из независимых слоев, которые работают вместе и обеспечивают комплексное решение целого ряда задач. Активные слои включают смеси определенных видов активирован ного угля, традиционных щелочных буферов и других щелочных компонентов, которые действуют как «ловушки» для веществ, вызывающих деградацию. В различных комбинациях эти компоненты распределены между волокнами бумаги.
Вторым направлением является применение карбонизированных текстильных материалов. «The Charcoal Cloth» – угольная ткань зарубежного производства для оборачивания и упаковки экспонатов, для выставочных витрин. Существуют отечественные аналоги этого материала. Исследованиями, проведенными в ЛКРД при архиве РА Н в 1998–2000 гг., была доказана эффективность их применения для защиты бумаги книг. Непосредственное применение тканей на основе углеродных материалов для консервации книг затруднительно из-за их значительной толщины и опасности загрязнения защищаемого объекта.
Целью нашей работы было создание тонкой бумаги, в композицию которой входит угольное волокно в качестве адсорбента и забуференная целлюлоза в качестве щелочного агента. Угольное волокно (УВ) – обугленная вискоза, полученная из Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Этот материал под названием «углен» использовался для изготовления тепловыделяющего слоя углеволокнистой бумаги [6].
Известно, что большую трудность представляет получение бумаги из смеси целлюлозных и синтетических волокон. При этом нарушается формирование межволоконных контактов и понижаются все механические свойства бумаги. Введение в композицию термогидропластичных волокон поливинилового спирта (ПВС) в количестве 15–20 % облегчает получение бумаги и улучшает ее свойства [7]. ПВС отличается от традиционных связующих высокой пластичностью, прочностью и большей инертностью по отношению к воде. Исследователями отмечена хорошая клеящая способность ПВС, причем прочность склейки сохраняется на высоком уровне и после ускоренного искусственного старения. Эти ценные свойства позволили рекомендовать ПВС к применению при реставрации материалов на бумажной основе.