Парилен в консервации книг, поврежденных при пожаре

Бумага книг, пострадавших во время пожара представляет собой совершенно особый, очень сложный для консервации объект, требующий нестандартного подхода.

В результате действия высоких температур происходит разрушение бумаги, что является следствием деструктивных физико-химических процессов в целлюлозе. Прежде всего, происходит глубокое необратимое обезвоживание бумаги, что приводит к так называемому ороговению целлюлозы. Бумага утрачивает эластичность, становится жесткой и ломкой.

Термическая деструкция целлюлозы - это сложный химический процесс, основными направлениями которого являются: дегидратирование, преобладающее при низких температурах и деполимеризация, которая протекает при высоких температурах с разрывом глюкоприранозной связи исопровождаетсяокислительными процессами[1,2].

В Библиотеке академии наук, в связи с необходимостью хранения и консервации книг, пострадавших в результате пожара 1988 года, были проведены исследования термодеструктированной бумаги. Было изучено влияние высоких температур в диапазоне от 200°С до 280°С на модельных образцах бумаги из хлопковой, льняной, сульфатной и сульфитной целлюлозы, имитирующих основные виды архивной бумаги.

При термической обработке бумаги в статических условиях основная потеря массы происходит в области температур 260-270°С и возрастает воздухопроницаемость. В этом же диапазоне температур происходит резкое падение прочности бумаги и ее белизны.

Исследования методом сканирующей электронной микроскопии показали, что при термической деструкции бумаги внешняя морфологическая структура волокна сохраняется, однако расстояния между волокнами увеличиваются, а на их поверхности образуются трещины.

Из данных, приведенных в Таблице видно, что в результате термического воздействия возрастает не только активная кислотность, характеризуемая рН водной вытяжки, но и общая кислотность. При температуре нагрева более 260°С происходит резкое увеличение содержания карбонильных групп, определяемое по методу Саболкса. Следовательно, бумага, подвергшаяся воздействию высоких температур, содержит большое количество кислых продуктов деструкции целлюлозы.

Таблица. Изменение свойств бумаги в процесс ее термической деструкции.

Во время пожара образуется большое количество газообразных, жидких и твердых продуктов термического разложения бумаги и полимерных материалов. Они образуют аэрозоли, осаждающиеся на переплетах книг в виде смолистых налетов темного цвета.

Исследования, проведенные в БАН совместно с институтом токсикологии и РНЦ "Прикладная химия" позволили установить характер и химический состав налета. Были обнаружены такие токсичные вещества, как полиароматические углеводороды, в том числе бенз(а)перен; полихлорированные бифенилы (предшественники диоксинов), а также высшие спирты, тяжелые углеводороды и их метальные производные. Эти соединения, в основном, и обусловливают характерный запах копоти [3].

Бумага книг, находившихся в очаге пожара, представляет собой неоднородный по площади листа материал: наряду с сильно обугленными почерневшими по краям имеются внешне не измененные светлые участки в центре. Однако, их свойства так же претерпели изменения из-за ускоренного старения под действием высокой температуры.

При классической реставрации этих объектов приходится удалять почерневшие участки, тем самым теряя информацию. Поэтому наиболее эффективным методом консервации бумаги книг, пострадавших от воздействия высоких температур при пожаре является париленовая технология (микрокапсулирование поли-пара-ксилиленом - ППК). Сущность метода заключается в том, что мономер, осаждаясь из газовой фазы, образует тонкое покрытие на поверхности обрабатываемого объекта, повторяя ее рельеф.

Первым предложил использовать париленовую технологию для консервации археологических объектов Брюс Хемфри совместно с Union Carbide Corporation [4] в начале 80 годов прошлого века. В нашей стране этот метод для консервации документов на бумажной основе был опробован и успешно развивается в РНБ Добрусиной С.А. [5].

Большой опыт работы с ППК имеет РНЦ «Прикладная химия», где еще в 70-х годах была создана установка по нанесению защитного покрытия из ППК. В 1993 году в РНЦ совместно с Государственным Эрмитажем выполнена работа по консервации археологических войлоков [6], а впоследствии и других археологических объектов.

В период с 1994 по 1996 год в Библиотеке РАН совместно с РНЦ «Прикладная химия» разрабатывалась технология париленовой консервации бумаги, деструктированной при пожаре. Положительным фактором этого метода для упрочнения термодеструктированной бумаги является отсутствие механического воздействия на разрушенную бумагу, сохранение морфологии структуры бумаги, подвергшейся необратимым деформациям.

Парилен, осаждаясь из газовой фазы мономолекулярным слоем на поверхности волокон во всем объеме материала, заполняет микропустоты и трещины на деструктированных волокнах. Этот процесс микрокапсулирования обеспечивает значительное упрочнение обрабатываемого материала. Существенным преимуществом данного метода является также то, что количество осевшего полимера на более деструктированную бумагу выше (за счет увеличения ее внутреннего объема при потере массы) [7]. Таким образом, происходит регулирование количества наносимого полимера, что очень важно при работе с таким неоднородным материалом как лист бумаги из обгоревшей книги.

Для повышения долговечности получаемого композиционного материала бумага+ППК необходимо предварительно проводить нейтрализацию кислотности бумаги, особенно, термодеструктированной.

Наиболее технологичными с точки зрения париленовой технологии можно считать два метода нейтрализации в парогазовой фазе: аммиаком и морфолином. Аммиак дает кратковременный эффект, поэтому мы остановились на морфолине. Предварительную нейтрализацию морфолином можно проводить в камере для осаждения ППК.

В настоящее время книги, поврежденные при пожаре в БАН, помещены в микроклиматические контейнеры из бескислотного картона. При этом разрушение бумаги продолжает протекать дальше из-за хрупкости и повышенной кислотности объекта. Тогда как париленовая технология позволяет не только сохранить книгу в целом, но и дает возможность прочесть текст даже на сильно обгоревших частях листа.

Литература:

1. Кислицын А.И. Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы. М, 1990.С.39-51.

2. Исследование термических превращений бумаги/М.С.Вилесова, С.Я.Лазарева,Н.Н.Сапрыкина, Б.И. Ткачев, Л.Г.Левашова,Е.М.Халезова IIБАН: 10 лет после пожара: Материалы международн. научн. конф., С.Петербург. 16-18 февр.1998 г. СПб., 1999. С. 135-140.

3.Внутренние и внешние источники загрязнений в хранилищах культурных ценностей /Л.Г.Левашова, С.В.Успенская, В.И.Кобякова, Л.К.Густылева, Ю.П.Севрюков IIЭколог, химия. 1996. N5. С. 52-56.

4. The application of paryiene conformal coating technology to artifact concer-vation / B.J. Humphrey// Studies in Concervation.. 1985. Vol.29, N2. P. 17-123.

5.Упрочнение бумаги поли-пара-ксилиленом: технологические аспекты / С.А.Добрусина, В.Д.Кочкин, Е.С.Чернина, Н.И.Подгорная IIТеория и практика сохранения памятников. Сб.науч.тр., РНБ. С.Петербург, 1985. Вып. 17. С. 70-79.

6.Method of preservation of archeological museum materials and archival paper wich vapor deposited polymeric coating / M.S.Vilesova, V.E.Muhin, N.N.Saprykina, S. A.Smirnov II EMRS/ Abstr., S.-Pb., 1993. Vol.1. P.143.

7.Упрочнение термодеструктированной бумаги поли-пара-ксилиленом / М. С. Вилесова, Е. П. Журавский, С. Я. Лазарева, В. Б. Мошковский, В. Е. Мухин, Н. Н. Сапрыкина, Ю. И. Трулев, Л. Г. Левашова, Е. М. Халезова II БАН: 10 лет после пожара: Материалы международн. научи, конф., С.-Петербург. 16-18 февр. 1998 г. СПб., 1999. С. 149-160.