Array Коллектив авторов - Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2

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.

Эксперимент производился на образцах бумаги массой 80 г/м 2из сульфитной, сульфатной целлюлозы и хлопковой полумассы. Обработка образцов проводилась погружением их в кювету с дистиллированной водой при температуре 18–20 оС на 1 час, на дно кюветы помещался источник излучения (рис. 3).

Предварительные исследования показали, что при погружении бумаги в воду на 2,5 часа и более происходит снижение показателя прочности на излом даже без УЗ-воздействия. Поэтому оптимальным временим обработки бумаги в воде можно считать ее погружение на 1 час.

Поскольку наиболее чувствительным показателем к любым воздействиям на бумагу, связанным с ее долговечностью, считается сопротивление излому, этот показатель и был выбран нами в качестве основного критерия оценки прочности бумаги. Также оценивались оптические характеристики образцов – коэффициент отражения. Контрольными образцами являлись те же виды бумаги, прошедшие водную обработку без УЗ-воздействия. Полученные данные представлены в таблицах. Из таблицы 1 видно, что прочность бумаги на излом после УЗ-воздействия не снижается по сравнению с контрольными образцами, а у бумаги из сульфатной целлюлозы происходит увеличение этого показателя, причем эта тенденция сохраняется и после термостарения (особенно в машинном направлении).

Рис. 3. Промывка документа дистиллированной водой с применением ультразвукового прибора

Относительно режима УЗ-обработки можно сделать такой вывод: в наибольшей степени увеличение показателя сопротивления излому наблюдается при воздействии на бумагу высокочастотного звукового диапазона – прибора «Solana». В несколько меньшей степени – при воздействии прибора «Ультратон» МС-2000, и примерно те же результаты получены при работе на мягких режимах (1 и 5) прибора «УЛЬТРАТОН-автомат».

В то же время (таблица 2) наиболее заметное увеличение коэффициента отражения дает применение более жестких режимов (3 и 4) прибора «УЛЬТРАТОН – автомат». Можно предположить, что некоторое увеличение коэффициента отражения исследованных образцов бумаги является не столько следствием отбелки целлюлозы при УЗ-воздействии на нее, сколько результатом удаления из нее продуктов деструкции, возникающих при естественном старении, т. к. хлопковая бумага, а также бумага из сульфитной и сульфатной целлюлозы, взятая для опытов, была выработана в 1961 г.

Воздействие УЗ-обработки на газетную бумагу того же года выпуска при различных режимах с использованием вышеуказанных приборов показало (табл. 3), что интенсификация процесса очистки старой бумаги с низким значением исходной белизны наиболее эффективно происходит на режимах 1 и 3 прибора «УЛЬТРАТОН – автомат» и с использованием приборов «Solana» и «Ультратон» МС-2000. При этом на всех режимах УЗ-обработки коэффициент отражения увеличивается больше, чем при промывке дистиллированной водой без ультразвукового воздействия.

На фотографии видно (ил. 4), что образцы старой газетной бумаги после воздействия ультразвуком имеют более светлый тон. Результат опыта наглядно показывает, что УЗ-обработка газетного листа более эффективна, чем промывка в воде в течение того же времени (ил. 5).

Суммируя вышесказанное, можно заключить, что применение бытовых УЗ-приборов для стирки текстиля при водной обработке бумаги приводит к интенсификации процесса очистки ее от загрязнений и продуктов деструкции целлюлозы, не оказывая отрицательного воздействия на механическую прочность. Сравнение результатов работы использованных нами УЗ-источников не выявило явных преимуществ какого-либо из них.