Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2
Шрифт:
Обычно перед проведением реставрационных мероприятий, связанных с упрочнением материальной основы документа, осуществляют предварительную чистку листов различными методами. Если поверхностные загрязнения достаточно легко удаляются при помощи сухой механической чистки, то загрязнения, вошедшие в структуру бумаги, а особенно продукты ее деструкции, можно в той или иной степени вывести из нее лишь с помощью различных водных обработок, начиная с простой промывки в воде и заканчивая обработкой в различных растворах с применением химических реагентов. Данные обработки проводятся, как правило, в течение длительного времени и при повышенной температуре раствора. При таком длительном контакте бумаги с водой и водными растворами химических реагентов происходит набухание целлюлозных волокон с частичной потерей водородных связей, и при высушивании бумаги идет потеря прочности с увеличением ее пористости и линейной остаточной деформации.
Большой интерес для реставраторов представляют методы очистки документов на бумаге в воде и водных растворах при уменьшении времени процесса и при увеличении количества и скорости извлечения загрязнений из документов.
Для очистки различных материалов в промышленности уже давно используются ультразвуковые технологии [1, 2]. В последнее время появились ультразвуковые (УЗ) приборы для водной обработки текстильных материалов (стирки белья). Производители этих приборов указывают в рекламных проспектах, что одновременно с очисткой текстиля происходит его дезинфекция и отбелка, что делает их привлекательными для применения в реставрационной практике.
Целью данной работы является проверка возможности применения бытовых УЗ-источников для интенсификации процессов очистки бумаги документов от загрязнений. Нами были выбраны следующие приборы (рис. 1).
1. Устройство для стирки «Solana biniclean»
Прибор состоит из блока питания, размещенного в сетевой вилке, акустического излучателя, выполненного в виде пластикового диска, соединенных электрическим шнуром.
Рис. 1. Бытовые ультразвуковые приборы: а) «Ультратон» МС-2000; б) Solana biniclean; в) «УЛЬТРАТОН-автомат»
Блок питания и пьезоэлемент, установленный в диске излучателя, преобразуют питающее напряжение в акустические колебания звуковых и ультразвуковых частот, создающие в моющем растворе волновые и кавитационные процессы, которые и способствуют разрушению частиц загрязнения.
Технические характеристики:
– напряжение питания – 220 В;
– потребляемая мощность – не более15 Вт;
– частота ультразвуковых колебаний – 6–10 кГц;
– масса – не более 200 г.
2. Ультразвуковое устройство для стирки «Ультратон» Модель МС-2000
Устройство для стирки выполнено в виде неразборного диска – излучателя, наружные мембраны которого служат для передачи ультразвуковых колебаний в окружающую среду. Диск соединен с блоком питания электрическим кабелем.
Устройство является излучателем ультразвуковых колебаний, которые в мыльном растворе образуют микроскопические пузырьки, с высоким давлением внутри.
Пузырьки проникают между волокнами, при соприкосновении с ними происходят микровзрывы, что позволяет удалить частицы грязи не только с поверхности, но и очистить внутреннюю структуру.
Технические характеристики:
– напряжение питания – 220 В;
– потребляемая мощность – не более 20 Вт;
– частота ультразвуковых колебаний – 20–60 кГц;
– масса – не более 300 г.
3. Ультразвуковой бытовой прибор для стирки текстиля «УЛЬТРАТОН-автомат»
Прибор для стирки выполнен в виде неразборного диска-излучателя, наружные мембраны которого служат для передачи ультразвуковых колебаний в окружающую среду. Диск соединен с блоком питания электрическим кабелем.
Прибор является излучателем ультразвуковых колебаний, которые в мыльном растворе образуют микроскопические пузырьки, с высоким давлением внутри.
Пузырьки проникают между волокнами, при соприкосновении с ними происходят микровзрывы, что позволяет удалить частицы грязи не только с поверхности, но и очистить внутреннюю структуру.
Прибор имеет 5 режимов генерации ультразвука: 4 – для стирки текстиля и 1 – для замачивания, отличающиеся друг от друга частотой и амплитудой ультразвуковых волн.
Технические характеристики:
– напряжение питания – 176–242 В;
– частота тока питающей сети – 50 Гц;
– потребляемая мощность – не более 10 Вт;
– частота ультразвуковых колебаний – 25–55 кГц;
– количество режимов генерации ультразвука – 5.
Два первых прибора имеют постоянные частотные характеристики, причем модель «Solana biniclean» лишь условно можно отнести к УЗ-приборам, т. к. частота его излучения находится в пределах высокочастотного звукового диапазона. Модель «УЛ ЬТ РАТ О Н – автомат» имеет несколько режимов обработки, отличающихся амплитудно-частотными характеристиками (рис. 2).
На первом этапе работы необходимо было выяснить, как влияют факторы воздействия УЗ динамических колебаний на механическую прочность бумаги.
Рис. 2. Частотные характеристики прибора «УЛЬТРАТОН – автомат» при различных режимах работы
Известно, что УЗ-очистка может рассматриваться как сложный физико-химический процесс, включающий в себя:
1) кавитационное разрушение химически связанных с поверхностью и нерастворимых загрязнений;
2) кавитационное разрушение нерастворимых и химически не связанных загрязнений;
3) эмульгирование и увеличение скорости растворения загрязнений;
4) удаление отдельных загрязнений из зоны очистки микропотоками и флотацией на всплывающих пузырьках.
Кавитационно-эррозионное воздействие на бумагу как на волокнисто-пористый коллойдный материал, где целлюлозные волокна связаны между собой низкоэнергетической водородной связью, может привести к значительному ослаблению прочности бумаги до ее полного разрушения, и поэтому даже при использовании низкомощных источников излучения необходимо было в первую очередь изучить их влияние на прочностные характеристики бумаги.