Научная статья на тему 'УДАЛЕНИЕ ФОКСИНГОВ С БУМАЖНЫХ ДОКУМЕНТОВ: РАЗЛИЧНЫЕ МЕТОДЫ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ'

УДАЛЕНИЕ ФОКСИНГОВ С БУМАЖНЫХ ДОКУМЕНТОВ: РАЗЛИЧНЫЕ МЕТОДЫ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
189
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФОКСИНГИ / РЕСТАВРАЦИЯ / ОТБЕЛИВАНИЕ / СВЕТОВОЕ ОТБЕЛИВАНИЕ / СВЕТОДИОДЫ / ХИМИЧЕСКОЕ ОТБЕЛИВАНИЕ / БУМАГА

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Подгорная Наталья Ивановна, Волгушкина Наталья Степановна, Добрусина Светлана Александровна

В статье представлен анализ результатов удаления фоксингов с бумаги химическим и световым отбеливанием. Объектом исследования служила бумага двух видов, отличающаяся по композиционному составу. В качестве химических реагентов использовались водный раствор хлорамина Б и водно-спиртовой раствор пероксида водорода. Световое отбеливание проводили в специальной установке с синими светодиодами. Результаты отбеливания оценивали по изменению коэффициента отражения, общих цветовых различий, значению рН образцов бумаги в процессе искусственного тепловлажного старения. Изменение прочностных свойств оценивали эмпирическим методом прогнозирования долговечности бумаги, основанным на кинетической концепции прочности твердых тел. Показана эффективность удаления фоксингов с бумажных документов световым отбеливанием: повышается белизна бумаги, улучшается визуальное восприятие объекта, значение рН бумаги приближается к нейтральному. В процессе искусственного тепловлажного старения в наименьшей мере фоксинги проявляются после светового отбеливания, что подтверждается как визуальным, так и инструментальным методами исследования. Расчетные значения энергии активации процесса механодеструкции контрольных образцов (без отбеливания) и образцов после отбеливания различными методами позволяют утверждать, что изменений механических свойств бумаги после обработки не происходит.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Подгорная Наталья Ивановна, Волгушкина Наталья Степановна, Добрусина Светлана Александровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

REMOVING FOXING FROM PAPER DOCUMENTS: VARIOUS METHODS AND EVALUATION OF RESULTS

The article presents an analysis of the results of removing foxes from paper by chemical and light bleaching. The object of investigation was two types of paper with different composition. The chemical agents used were an aqueous solution of chloramine B and an aqueous alcohol solution of hydrogen peroxide. Light bleaching was carried out in blue LED light. The results of bleaching were evaluated by the change in the reflection factor, the overall color differences, and the pH value of the paper samples during artificial heatand-moisture aging. The change in strength properties was evaluated by an empirical method of predicting the durability of paper, based on the kinetic concept of the strength of solids. The effectiveness of removing foxing from document paper by light bleaching is evident: the whiteness of the paper increases, the visual perception of the object improves, and the pH value of the paper approaches neutral. Light bleaching proves to be the most effective under the conditions of artificial heatand-moisture aging, which is confirmed by both visual and instrumental methods of research. The calculated values of the activation energy of the process of mechanical destruction of control samples (without bleaching) and samples after bleaching by various methods allow us to state that there are no changes in the mechanical properties of the paper after treatment.

Текст научной работы на тему «УДАЛЕНИЕ ФОКСИНГОВ С БУМАЖНЫХ ДОКУМЕНТОВ: РАЗЛИЧНЫЕ МЕТОДЫ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ»

Фотография. Изображение. Документ. Вып. 10 (10) УДК 002

Н. И. Подгорная, Н. С. Волгушкина, С. А. Добрусина

Удаление фоксингов с бумажных документов: различные методы и оценка результатов

Фоксинги — повреждение бумаги в виде пятен, цвет которых варьируется от желто-коричневых до темно-коричневых, — встречаются достаточно часто. По данным литературы, в местах поражения фоксингами бумага имеет более низкие значения рН и механической прочности [1, c. 53], также возможно искажение визуального восприятия объекта. В процессе реставрации такие пятна стараются удалить.

Фоксинги удаляют отбеливанием, как правило химическим. Для бумаги, содержащей в составе древесную массу, применяют пероксид водорода, для бумаги из тряпичных и целлюлозных волокон — хлорамин Б [2, с. 241-242]. После отбеливания необходимо длительное и тщательное промывание документа для удаления остатков химических веществ. Альтернативой химическому отбеливанию является световое, оно обеспечивает минимальное вмешательство в структуру документа и легко контролируется [3, c. 61; 4, с. 81-87].

Цель работы — оценка результатов удаления фоксингов с бумаги химическим и световым отбеливанием.

Объектом исследования служила бумага двух видов, отличающаяся по композиционному составу: листы книги 1961 г. (образец 1), листы книги 1904 г. (образец 2).

Состав бумаги по волокну определяли в соответствии с ГОСТ 7500-85 на микроскопе Leica DM 2000 при увеличении х200 в проходящем свете.

Волокна бумаги образца 1 окрасились реактивом Херцберга в сине-фиолетовый цвет, что позволило идентифицировать их как целлюлозные; образца 2 — в пурпурно-красный, сине-фиолетовый и желтый цвета, что указало на присутствие в композиционном составе тряпичных, целлюлозных волокон и древесной массы.

Образцы бумаги 1 отбеливали 2 %-ным водным раствором хлорамина Б методом наложения компресса, для усиления эффекта отбеливания применяли подкис-ление 0,5 %-ным водным раствором уксусной кислоты, полноту удаления хлора определяли пробой с помощью йодокрахмальной бумаги [5, c. 151]. Образцы бумаги 2 отбеливали з %-ным водно-спиртовым раствором пероксида водорода в соотношении 1:1 [5, с. 151]. После отбеливания образцы промывали сначала в проточной, затем в дистиллированной воде.

Для светового отбеливания использовали специальную установку с синими светодиодами, представленную на ил. 1 [6, с. 268]. Световой поток имеет следующие характеристики: освещенность 2,1 клк, уровень ультрафиолетового излучения — 1 мВт/м2.

Установка состоит из панели, в которую встроены 1200 синих светодиодов, и кюветы из оргстекла, куда помещают обрабатываемый документ. Средой для отбеливания и промывания служит вода, пропущенная через фильтр «Аквафор Кувшин» с фильтрующим модулем В100-1. Значение рН фильтрованной воды 7,1, температура воды 23°С.

Образцы бумаги отбеливали в установке в течение 4 ч (по 2 ч с каждой стороны), до и после светового воздействия их промывали в фильтрованной воде в течение 30 мин [6, c. 269-270].

Эффективность отбеливания оценивали по изменению оптических характеристик, значений рН бумаги образцов и их прочности до и после обработки и в процессе искусственного тепловлажного старения.

На спектрофотометре «Elrepho 070» с использованием программного обеспечения L&W Color Brightness в условиях освещения от источника света D65 определяли коэффициент отражения образцов в соответствии с ГОСТ Р ИСО 11475-2010, значения координат цвета L, a*, b* до и после обработки и в процессе искусственного старения.

По значениям координат цвета L*, a*, b* рассчитывали величины общего цветового различия ДЕ. По данным литературы, неощутимые изменения характеризуются ДЕ < 0,5; заметные — ДЕ > 1,6; неприемлемые — ДЕ > 3,2 [7, с. 112]. В соответствии с европейским стандартом DIN 5033, изменение цвета при значении величины ДЕ > 3 воспринимается как различимое глазом, т. е. чем больше величина ДЕ, тем более заметно изменение цвета.

Значение рН бумаги определяли методом водной вытяжки в соответствии с ГОСТ 12523-77 на рН-метре «Hanna 211». Значение рН дистиллированной воды равно 6,9.

Искусственное тепловлажное старение образцов проводили в термовлагокамере «Binder» при температуре 80 оС и относительной влажности 65 % в соответствии с ISO 5630-3:1996. При указанных условиях 3 суток (72 ч) старения в камере эквивалентны 25 годам естественного старения. Изменения показателей фиксировали через 3, 6, 9, 12 суток.

Опыты проводили в пяти повторностях. Статистическую обработку результатов выполняли с использованием i-распределения Стьюдента [8, с. 516-517].

Для оценки прочностных свойств бумаги после отбеливания применен эмпирический метод прогнозирования долговечности бумаги, разработанный в Федеральном центре консервации библиотечных фондов Российской национальной библиотеки (ФЦКБФ РНБ). Данный метод основан на кинетической концепции прочности, в которой долговечность тела под нагрузкой, т. е. время, необходимое для разрушения материала, принимается в качестве величины, определяющей прочность. Метод учитывает воздействие на бумагу естественного старения и механических нагрузок, которые условно приравниваются к нагрузкам, испытываемым бумажным документом в процессе естественного хранения и использования читателем. Прочностные свойства оцениваются на определении и последующем сравнении величин энергии активации процесса механодеструкции обработанной и необработанной бумаги. Подобный метод можно использовать для оценки влияния на бумагу любого воздействия в процессе реставрации, например отбеливания, обработки ферментными препаратами, биоцидами и др. [9, с. 17-20].

Значения оптических характеристик исследуемых образцов до и после отбеливания и в процессе искусственного тепловлажного старения приведены в табл. 1 и 2.

Ил. 1. Установка для светового отбеливания. Фото авторов

Таблица 1

Изменение оптических характеристик образцов бумаги 1

до и после отбеливания и в процессе искусственного тепловлажного старения

Вид обработки Время старения, сут Коэффициент отражения, % ДЕ

Без обработки 0 49,7 _

3 45,8 2,7

6 43,1 4,1

9 40,9 5,8

12 39,5 8,9

Отбеливание хлорамином 0 62,7 8,5

3 57,3 5,8

6 54,4 4,7

9 53,3 4.3

12 51,9 3,6

Световое отбеливание 0 62,9 8,7

3 58,7 6,5

6 57,2 5,7

9 55,8 4,9

12 54,4 4,4

Фотография. Изображение. Документ. Вып. 10 (10)

Таблица 2

Изменение оптических характеристик образцов бумаги 2

до и после отбеливания и в процессе искусственного тепловлажного старения

Вид обработки Время старения, сут Коэффициент отражения, % ДЕ

Без обработки 0 45,2 _

3 40,5 3,5

6 38,4 4,9

9 36,8 5,9

12 35,9 6,7

Отбеливание 0 62,7 10,8

пероксидом водорода 3 54,9 6,9

6 52,4 5,7

9 50,8 4,8

12 48,8 4,2

Световое отбеливание 0 65,9 7,3

3 59,6 4,3

6 58,0 4,2

9 56,1 3,7

12 54,8 3,4

Отбеливание хлорамином и световое отбеливание увеличивают значение коэффициента отражения бумаги 1 в равной мере — на 26 %. Значение общих цветовых различий ДЕ после отбеливания равно 8,5 при воздействии хлорамина и 8,7 — света. В процессе искусственного старения коэффициент отражения образца без обработки снижается на 17,5 %>, после отбеливания хлорамином — на 17,2 %, после светового — на 13,5 %, т. е. интенсивность снижения значения показателя у образца после светового отбеливания существенно ниже, эффект отбеливания сохраняется дольше, что подтверждается и более высоким значением величины общих цветовых различий ДЕ образцов после обработки (4,3 и 4,4 соответственно).

Значение коэффициента отражения бумаги 2 после отбеливания пероксидом увеличилось с 45,2 до 62,7 %, а после светового — до 65,9 %.

Значение общих цветовых различий ДЕ составляет 10,8 после отбеливания пероксидом водорода и 7,3 — светом.

Динамика снижения значения коэффициента отражения в процессе старения одинакова у бумаги 2, необработанной и обработанной пероксидом водорода, и оценена в 20 %, однако абсолютное значение показателя у последнего выше. Бумага 2 после светового отбеливания к 12 суткам искусственного тепловлажного старения теряет 17 % белизны, в процессе старения сохраняются более высокие абсолютные значения показателя. Динамика снижения общих цветовых различий в процессе старения после светового отбеливания также ниже.

Значения рН образцов после отбеливания и искусственного старения приведены в табл. 3.

Значения рН бумаги исследованных видов после отбеливания химическими реагентами повышаются до значений, близких к нейтральным, при воздействии света — к слабощелочным. Динамика снижения значений рН в процессе искусственного старения ниже у образцов после светового отбеливания, бумага сохраняет слабощелочное или нейтральное значение рН, в то время как значение рН необработанной бумаги находится в кислой области.

Важным фактором любой обработки является сохранение прочностных свойств бумаги. Сравнение расчетных значений энергии активации процесса механодеструкции образцов без обработки и образцов после отбеливания различными методами позволяет утверждать, что изменений прочностных свойств бумаги обоих видов как после химического, так и после светового отбеливания не происходит (табл.. 4).

Результаты исследования показали:

— удаление фоксингов с бумаги документов эффективно как химическим отбеливанием, так и световым: в значительной степени повышается белизна бумаги, улучшается визуальное восприятие объекта, значение рН бумаги приближается к нейтральному;

— изменение коэффициента отражения и значений рН образцов бумаги в процессе искусственного тепловлажного старения после светового отбеливания происходит медленнее, чем после химического;

Таблица 3

Изменения значений рН образцов бумаги

до и после отбеливания и в процессе искусственного тепловлажного старения

Образец Вид обработки Время старения, сут Значение рН водной вытяжки

1 Без обработки 0 5,5

3 5,8

6 5,8

9 5,4

12 5,5

Отбеливание хлорамином 0 6,5

3 6,1

6 6,1

9 6,0

12 6,1

Световое отбеливание 0 8,3

3 8,2

6 8,3

9 8,2

12 7,9

2 Без обработки 0 5,2

3 5,5

6 5,6

9 5,4

12 5,4

Отбеливание 0 6,5

пероксидом водорода 3 6,1

6 5,9

9 5,7

12 5,5

Световое отбеливание 0 8,6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3 7,9

6 8,2

9 7,7

12 7,7

Фотография. Изображение. Документ. Вып. 10 (10)

Таблица 4

Энергии активации процесса механодеструкции бумаги до и после отбеливания и относительная долговечность бумаги после отбеливания по сравнению с образцом без обработки

Образец Вид обработки Энергия активации процесса механодеструкции бумаги без нагрузки, кДж/моль Энергия активации процесса механодеструкции бумаги под нагрузкой, кДж/моль Относительная долговечность

1 Без обработки 165,9 73,0

Отбеливание хлорамином 236,6 131,5 1,1

Световое отбеливание 225,8 125,4 1,7

2 Без обработки 99,9 61,5

Отбеливание пероксидом водорода 120,8 68,5 1,2

Световое отбеливание 117,5 63,5 1,1

— прочностные свойства бумаги исследованных видов после отбеливания различными способами практически не изменились.

С учетом полученных результатов, а также более щадящего воздействия света на бумагу по сравнению с химическими реагентами световое отбеливание оказывается предпочтительнее химического. Метод светового отбеливания может быть рекомендован для использования в практике реставрации для удаления фоксингов.

Литература

1. Ребрикова Н. Л. Биология в реставрации. М.: РИО ГосНИИР, 1999. 184 с.

2. Никитин М. К., Мельникова Е. П. Химия в реставрации: справочное издание Л.: Химия, 1990. 304 с.

3. Добрусина С. А., Герасимова Н. Г., Волгушкина Н. С., Цитович В. М. Отбеливание бумаги документов в экспериментальных установках с синими светодиодами // Теория и практика сохранения памятников культуры. Вып. 24. СПб.: РНБ, 2015. С. 61-71.

4. Kirschner, B., Bruckle, I., Henniges, U. Light Emitting Diodes (LED) for Aqueous Light Bleaching of Paper // Restaurator. 2019. Vol. 40, no. 2. P. 69-95.

5. Лабораторные методики и технологические инструкции по практической консервации документов. Изд. 2-е, испр. и доп. СПб.: РНБ, 2019. 272 с.

6. Герасимова Н. Г., Добрусина С. А., Волгушкина Н. С. Оценка свойств бумаги в процессе отбеливания синим цветом в светодиодной установке // Теория и практика сохранения памятников культуры. Вып. 25. СПб.: РНБ, 2017. С. 268-273.

7. Michalski, S, Dignard, C. Ultrasonic misting. Part I. Experiments on appearance and improvement in bonding // Journal of the American Institute for Conservation. 1997. Vol. 36. P. 109-126.

8. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Мир, 1976. 546 с.

9. Бланк М. Г., Фляте Д. М. Прогнозирование долговечности бумаги с полимерными связующими // Долговечность документа. Л.: Лаборатория консервации и реставрации документов АН СССР, 1981. С. 16-21.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.