Φυσικοχημικές παράμετροι της συντήρησης χαρτιού
Authors: Στεφανής Εμμανουήλ 
Published: January 2014

Η Επιστήμη της Συντήρησης Χαρτιού συμβάλλει αποφασιστικά στην προσπάθεια διατήρησης ιστορικών εγγράφων ή έργων τέχνης σε χαρτί. Δύο από τους κυριότερους τομείς της έρευνας στο χώρο της συντήρησης χαρτιού είναι η αποξίνιση και ο χημικός καθαρισμός του χαρτιού με χρήση κατάλληλων διαλυτών. Προκειμένου να προταθούν αποτελεσματικές διεργασίες συντήρησης θα πρέπει πρώτα να διερευνηθούν τα αίτια της φθοράς του χαρτιού. Για το σκοπό αυτό ένα από τα πρώτα θέματα της διατριβής αφορούσε την εκτεταμένη μελέτη της θερμικά επιταχυνόμενης γήρανσης του χαρτιού. Μελετήθηκε η συμπεριφορά λιγνινοκυτταρινικού και αμιγώς κυτταρινικού χαρτιού μετά από πείραμα επιταχυνόμενης γήρανσης σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και κυκλικά εναλλασσόμενης (ή σταθερής) σχετικής υγρασίας παρακολουθώντας την εξέλιξη οπτικών, φυσικοχημικών και μηχανικών ιδιοτήτων των δειγμάτων σε διαδοχικά ενδιάμεσα στάδια της γήρανσης. Στη συνέχεια μελετήθηκε η συμπεριφορά των ίδιων δειγμάτων χαρτιού σε ενδιάμεσα διαδοχικά στάδια επιταχυνόμενης γήρανσης υπό την επίδραση ακτινοβολίας UV. Τα αποτελέσματα και των δύο ειδών πειραμάτων επιταχυνόμενης γήρανσης χρησιμοποιήθηκαν για να συγκριθούν με τα αντίστοιχα των αποξινισμένων δειγμάτων στη συνέχεια. Σε επόμενο στάδιο της διατριβής πραγματοποιήθηκε η Παρασκευή αιωρημάτων νανοσωματιδίων Ca(OH)₂ και Mg(OH)₂ με μέσο διασποράς διάφορες αλκοόλες. Τα σωματίδια παρήχθησαν με δύο διαφορετικές μεθόδους. Σύμφωνα με την πρώτη μέθοδο, σωματίδια Ca(OH)₂ παρήχθησαν με «σβήσιμο» (ενυδάτωση) CaO σε υδατικό διάλυμα Tris-(υδροξυμέθυλο)-αμινομεθανίου. Σύμφωνα με τη δεύτερη μέθοδο, σωματίδια Mg(OH)₂ ή Ca(OH)₂ παρήχθησαν με αντιδράσεις ομογενούς φάσης ανάμεσα σε MgSO₄, MgCl₂·6H₂O ή CaCl₂·2H₂O και NaOH. Τα σωματίδια διασπάρθηκαν στη συνέχεια σε αιθανόλη, προπανόλη, 2-προπανόλη ή βουτανόλη. Τα παρασκευασθέντα αιωρήματα χαρακτηρίστηκαν με μέτρηση του μέσου μεγέθους των αιωρούμενων σε αυτά σωματιδίων Ca(OH)₂ ή Mg(OH)₂ με τη βοήθεια δυναμικής σκέδασης του φωτός και μέτρηση του ζ-δυναμικού τους. Η εφαρμογή των αιωρημάτων στα δείγματα χαρτιού έγινε με τη μέθοδο της εμβάπτισης. Στη συνέχεια μελετήθηκε ενδελεχώς η αποτελεσματικότητα που προσφέρει η συγκεκριμένη μέθοδος αποξίνισης και στα δύο είδη χαρτιού, με τη βοήθεια πειραμάτων θερμικά επιταχυνόμενης γήρανσης και γήρανσης υπό την επίδραση ακτινοβολίας UV. Πρώτα μελετήθηκε η επίπτωση που είχε η αποξίνιση σε δείγματα νέου χαρτιού προκειμένου να διαπιστωθεί εάν αυτή η μέθοδος μπορεί να λειτουργήσει ως μία μέθοδος προληπτικής προστασίας. Έπειτα η μέθοδος αποξίνισης εφαρμόστηκε σε ήδη γηρασμένα δείγματα χαρτιού με σκοπό την όσο το δυνατό ρεαλιστικότερη προσομοίωση της απόδοσης αλκαλικού αποθέματος σε πραγματικά δείγματα όξινου παλαιού χαρτιού. Από τα πειράματα αποδείχτηκε ότι η αποξίνιση δειγμάτων νέου χαρτιού παρέχει προστασία έναντι της ακτινοβολίας UV, όχι όμως και κατά των έντονων μεταβολών σχετικής υγρασίας σε σκοτεινούς χώρους. Η αποξίνιση δειγμάτων παλαιού χαρτιού παρέχει προστασία τόσο έναντι της ακτινοβολίας UV όσο και έναντι των διακυμάνσεων της σχετικής υγρασίας. Σε επόμενα πειράματα μελετήθηκε η συμπεριφορά εμποτισμένων με σιδηρογαλλικό μελάνι δειγμάτων λιγνινοκυτταρινικού και αμιγώς κυτταρινικού χαρτιού μετά από φωτοχημική γήρανση. Επίσης διερευνήθηκε η επίπτωση που είχε η αποξίνιση με αιωρήματα νανοσωματιδίων Ca(OH)₂ ή Mg(OH)₂ στις εμποτισμένες με σιδηρογαλλικό μελάνι περιοχές των εγγράφων ή έργων τέχνης. Γι’ αυτό το σκοπό διεξήχθησαν νέα πειράματα επιταχυνόμενης γήρανσης. Από τα πειράματα αυτά διαπιστώθηκε ότι η προτεινόμενη μέθοδος αποξίνισης μπορεί να εφαρμοστεί χωρίς πρόβλημα και στις περιοχές που καλύπτονται από σιδηρογαλλικό μελάνι. Ένα άλλο σημαντικό πεδίο στην επιστήμη συντήρησης χαρτιού είναι ο χημικός καθαρισμός του με τη χρήση κατάλληλων διαλυτών. Στην παρούσα διατριβή αναπτύχθηκε μέθοδος πρόβλεψης των ιδιοτήτων οργανικών ενώσεων με βάση αποκλειστικά τη μοριακή τους δομή. Η μέθοδος αυτή είναι μία μέθοδος συνεισφοράς χαρακτηριστικών ομάδων και βασίζεται στη θεωρία συζυγών δομών. Συνδυαζόμενη με τη θεωρία δικτυακού ρευστού μη τυχαίας διευθέτησης (NRHB) η μέθοδος μπορεί να επεκταθεί ακόμα και στην πρόγνωση ιδιοτήτων που εξαρτώνται από τηθερμοκρασία. Διαπιστώθηκε ότι αυτή η απλή στην εφαρμογή μέθοδος εξασφαλίζει μεγάλη ακρίβεια προβλέψεων. Με αυτό τον τρόπο, γνωρίζοντας τις θερμοφυσικές ιδιότητες των προς διάλυση ενώσεων (είτε πρόκειται για ρύπους είτε πρόκειται για ενώσεις που χρησιμοποιούνται στη συντήρηση χαρτιού ή έργων τέχνης), μπορούν να προταθούν οι καταλληλότεροι σε κάθε περίπτωση διαλύτες.