CC BY
44Фотография. 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
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.
