Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2

Фирсова О. Л.

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.