Metody odkwaszania papieru.

Wprowadzenie.

Postępujący na całym świecie rozpad papieru o odczynie kwaśnym, obserwowany przede wszystkim w przypadku papieru produkcji maszynowej, spowodował podjęcie różnorakich działań o charakterze zarówno ratunkowym jak i profilaktycznym, w celu zachowania utrwalonego na papierze dziedzictwa kulturowego, które jest gromadzone w bibliotekach i archiwach. Ta swoista katastrofa zmusiła do całościowego spojrzenia na problemy związane z gromadzeniem i przechowywaniem zbiorów papierowych, jak również z ich udostępnianiem. Analiza zaistniałej sytuacji doprowadziła do różnorakich wniosków, z których część wcześniej nie była postrzegana lub też nie została zaakcentowana wystarczająco silnie. A w wyniku tego w wielu krajach opracowano programy, które w sposób całościowy ujmują problematykę ratowania i ochrony zbiorów zachowanych na papierze, gdzie jednym z segmentów jest problem kwaśnego papieru oraz jego odkwaszania podejmowanego w skali masowej, a więc z zastosowaniem specjalistycznych technik i urządzeń. Takie podejście postrzega się zarówno (dla przykładu) w holenderskim programie o nazwie Metamorfoze, jak i w krajowym programie o nazwie Kwaśny Papier. Jakkolwiek do nazwy pierwszego z nich nie uznano za celowe wprowadzenie określenia „kwaśny papier”, a w drugim właśnie to określenie stanowi nazwę całego programu – to jednakże w obu tych programach ujęto szereg różnorakich działań zmierzających do porządkowania sytuacji w bibliotekach i archiwach, rzecz jasna z uwzględnieniem problematyki kwaśnego papieru i jego odkwaszania, ale stanowiącej przecież jeden z segmentów ratowania oraz ochrony zbiorów, zarówno tych zachowanych jak i nadal gromadzonych na papierze.

Metody odkwaszania papieru.

Poniżej przedyskutowano metody ratowania zbiorów papierowych w skali masowej, to znaczy z zastosowaniem wyspecjalizowanych metod i opracowanych dla nich urządzeń, które umożliwiają prowadzenie tych procesów w sposób powtarzalny i na dużą skalę. Wyróżnia to te metody od działań konserwatorów papieru, podejmujących się ratowania poszczególnych obiektów na podłożu papierowym, a stosujących różnorakie zabiegi konserwatorskie, dostosowane do rodzaju oraz stopnia uszkodzeń zaistniałych w danym obiekcie i jego oprawie. W metodzie o charakterze masowym te działania są ujednolicone dla całego zestawu obiektów, poddawanych obróbce. Zależnie od metody może ona być prowadzona dla kart papieru, bloków książek lub książek wraz z oprawą. Metody stosowane w skali masowej omówiono, szeregując je w zależności od medium, w jakim się je prowadzi.

Metody prowadzone w fazie gazowej.

Cechą charakterystyczna tych metod jest brak usuwania produktów degradacji papieru, a służą one jedynie do odkwaszenia papieru i pozostawienia w nim rezerwy zasadowej.

1. DAE (Dry Ammonia-Ethyleneoxide)
2. Libertec

Metody prowadzone w fazie ciekłej, z zastosowaniem substancji organicznych.

W tych metodach dochodzi już do ograniczonego wymycia produktów degradacji papieru przez fazę ciekłą, w jakiej prowadzi się proces odkwaszania.

1. Wei T’o
2. Battelle

3. Bookkeeper

W tej metodzie stosuje się perfluoroheptan jako ciecz nośną. Są w niej rozproszone cząstki mikrokrystalicznego tlenku magnezu, czemu sprzyja znaczna gęstość perfluoroheptanu, a trwałość tej dyspersji jest dodatkowo wspomagana przez wprowadzenie odpowiednio dobranego środka powierzchniowo czynnego, który ułatwia również wnikanie tej dyspersji do systemu porów w papierze. Użycie tlenku magnezu jako czynnika odkwaszającego papier, w miejsce związków metalo-organicznych, szybko ulegających rozkładowi pod wpływem wody, a stosowanych w poprzednio omówionych metodach (Wei T’o, Battelle, Booksaver) – w radykalny sposób uprościło technologię odkwaszania papieru w skali masowej, prowadzoną w fazie ciekłej, z zastosowaniem substancji organicznej.

Przede wszystkim, zbędna stała się operacja wstępnego podsuszania papieru, prowadzona w sposób długotrwały, w celu pozostawienia szczątkowej wilgoci w papierze; wilgotność papieru rzędu 0,5%. Wraz z eliminacją wstępnego podsuszania papieru zniknęły wady z tym związane, wyżej wzmiankowane. Ponadto wprowadzanie cieczy nośnej z czynnikiem odkwaszającym do papieru, którego nie poddano wstępnemu suszeniu, stwarza szansę nieco większego wymycia z papieru produktów jego degradacji.

Z kolei brak alkoholi wprowadzanych do cieczy nośnej lub generowanych podczas odkwaszania związkami metalo-organicznymi, sprawił, że w metodzie Bookkeeper nie istnieją te „problemy alkoholowe”, które prowadziły do wad w materiale odkwaszonym powyższymi metodami, a papiery odkwaszone metodą Bookkeeper nie wymagają długotrwałego kondycjonowania dla usunięcia z nich resztek alkoholu.

Po załadowaniu do reaktora książek lub dokumentów, odprowadza się powietrze, co ułatwia następnie szybką impregnację papieru zawiesiną tlenku magnezu w perfluoroheptanie. Dzięki temu sam proces odkwaszania trwa tylko ok. 20 minut, po czym odpompowuje się ciecz z reaktora. Papier suszy się w warunkach znacznie obniżonego ciśnienia, przez ok. 90 minut. Odparowana ciecz, po kondensacji, jest regenerowana i ponownie wykorzystywana.

Tlenek magnezu neutralizuje kwasowość papieru, zaś jego pozostałość pozostaje w papierze jako rezerwa zasadowa, przekształcając się w wodorotlenek magnezu, a następnie w węglan magnezu, w wyniku reakcji z atmosferycznym dwutlenkiem węgla. W ostatecznie ulepszonej wersji metoda Bookkeeper pozwala na skuteczne odkwaszenie papieru i wprowadzenie do niego równomiernie rozprowadzonej rezerwy zasadowej, w ilości przekraczającej 1,5%, w przeliczeniu na węglan wapnia. Materiały kierowane z bibliotek i archiwów do odkwaszania metodą Bookkeeper nie wymagają selekcji odnośnie do materiałów oprawy, klejów, farb lub tuszy. Wymagane jest jednak w miarę dobre połączenie bloku książki z oprawą. Natomiast papiery powlekane, zwłaszcza z grubą warstwą powłoki, z trudem odkwaszają się w tej metodzie, gdyż powłoka stanowi barierę skutecznie utrudniającą wnikanie dyspersji tlenku magnezu.

Generalnie rzecz ujmując, jest to metoda skuteczna i uniwersalna, umożliwiająca odkwaszenie papierów o zróżnicowanym stopniu zakwaszenia, zarówno archiwaliów jak i druków zwartych, w różnorakiej oprawie. Doprowadziło to do zastosowań tej metody na dużą skalę. W moim rozumieniu metoda Bookkeeper winna być zastosowana do ratowania w skali masowej krajowych zbiorów bibliotecznych i archiwalnych.

Metody prowadzone w fazie ciekłej, z zastosowaniem wody.

1. Metoda wiedeńska
2. Zmechanizowane szpaltowanie

3. Metoda bückeburgska

Firma Neschen, której siedziba główna mieści się Bückeburgu, opracowała metodę odkwaszania papieru, z jego równoczesnym wzmocnieniem, dla potrzeb pobliskich archiwów Dolnej Saksonii. W tej metodzie poddaje się obróbce pojedyncze karty papieru, jako że jej głównym przeznaczeniem jest ratowanie archiwaliów w skali masowej. Miałem okazję zapoznać się (w 2000 r.) z działaniem takiej instalacji, do której ręcznie wprowadza się karty poszczególnych dokumentów. Najpierw przechodzą one przez wodną kąpiel, zawierającą fiksatywy, które zapobiegają rozpływaniu się tuszy, atramentów, zapisów naniesionych ołówkiem kopiowym, odcisków pieczęci, itp. Następnie karty są podsuszane w nieco podwyższonej temperaturze, po czym wprowadza się je do wodnego roztworu zawierającego substancję wiążącą (metyloceluloza) i czynnik odkwaszający, którym jest wodorowęglan magnezowy. Kolejne dosuszanie w nieco podwyższonej temperaturze oraz wygładzenie papieru kończą proces, a odnowiony dokument może bezzwłocznie wrócić do archiwum. Przypadki szczególnie trudne były oddzielnie, poza tą instalacją, poddawane konserwacji, z zastosowaniem powyższych kąpieli wodnych. Praktyka pokazała skuteczność tej metody ratowania archiwaliów w skali masowej. Kąpiele wodne usuwają z konserwowanego papieru znaczną część jego kwasowości oraz obecnych w nim produktów degradacji, wprowadzając do jego struktury rezerwę zasadową oraz substancję wzmacniającą.

W wyniku dalszych prac rozwojowych firma Neschen opracowała zwartą jednostkę umożliwiającą odkwaszanie i wzmacnianie kart papieru o dużym formacie (Neschen C-900 mobile unit). Mimo niewielkich wymiarów urządzenia C-900, dokonują się w nim wszystkie operacje wyżej wzmiankowane, a odkwaszony i wzmocniony papier należy dodatkowo wygładzić. Takie urządzenie C-900 już funkcjonuje w Polsce, na Wydziale Chemii UJ, gdzie w 2004 r. mogłem zapoznać się z jego działaniem, w zastosowaniu do obróbki kart powojennych prac doktorskich, w postaci maszynopisów na papierze o odczynie kwaśnym. Planuje się zakup kolejnej jednostki C-900 dla BN.

Urządzenie C-900 wcześniej stosowano na Wydziale Chemicznym UJ do odkwaszania powojennych gazet, ze zbiorów BJ. W opublikowanych wynikach badań krajowych [T. Łojewski, J. Gucwa: Can newsprint paper benefit from the Neschen deacidification treatment, WPP 2003] podkreślono, iż po takiej obróbce nie stwierdza się wzmocnienia papieru, w stosunku do próbki nie traktowanej, przyjmując za kryterium wyniki oznaczeń wytrzymałości papieru przy wpięciu zerowym. Natomiast po starzeniu (42 dni, w powietrzu o temp.=900 C i RH=50%), papiery gazetowe, poddane uprzednio obróbce w aparacie C-900, dość szybko obniżały pH wyciągu wodnego. Papiery, które przed obróbką były wyraźnie zakwaszone, pH wyciągu wodnego ok. pH=4, po obróbce w C-900 wykazywały pH powyżej 8 lub ok. 9. Ale po starzeniu w powyższych warunkach, pH ich wyciągu wodnego obniżało się do poziomu pH pomiędzy wartościami 5-6. Obojętny charakter wykazywały (po takiej próbie starzenia) tylko te papiery gazetowe obrabiane w C-900, które przed tą obróbką miały odczyn słabo kwaśny, pH w zakresie 5-6; były to papiery z lat 1990. Natomiast powodowane przez to starzenie obniżanie się wytrzymałości papieru gazetowego przy wpięciu zerowym było wyhamowywane przez obróbkę w C-900 i to w stopniu podobnym do obserwowanego w próbkach tego papieru, które poddano odkwaszaniu w warunkach laboratoryjnych, stosując roztwór wodorotlenku wapnia lub wodorowęglanu magnezu.

Powyższe wyniki nie prezentują się zachęcająco, mając na uwadze przede wszystkim względną nietrwałość rezerwy zasadowej, widoczną zwłaszcza w przypadku obróbki w aparacie C-900 tych papierów gazetowych, które były bardziej zakwaszone, o wyjściowym pH ok. 4. Nie orientuję się na ile można by zwiększyć udział substancji odkwaszającej w kąpieli stosowanej w C-900. Z podanych wyżej wyników można sądzić, iż metoda ta nie zapewni należytego odkwaszenia tych starych papierów drzewnych, tak silnie zakwaszonych, których obecność w krajowych zbiorach bibliotecznych i archiwalnych ujawniły badania prowadzone w BN, wyżej wzmiankowane.

Natomiast zakwestionowanie (w cytowanych badaniach krajowych) wzmocnienia papieru po obróbce w urządzeniu C-900, jako stwierdzenie braku poprawy wytrzymałości papieru przy wpięciu zerowym, polega na nieporozumieniu. Wyniki oznaczeń wytrzymałości papieru na rozciąganie przy wpięciu zerowym odnoszą się do wytrzymałości samych włókien, a nie jest możliwe by do włókien ścieru bogatych w ligninę, a więc hydrofobowych w swej naturze, wniknęła hydrofilowa substancja wiążąca z kąpieli odkwaszająco-wzmacniającej, stosowanej w C-900, powodując zauważalne wzmocnienie tych włókien, co prowadziłoby do wzrostu wytrzymałości papieru gazetowego przy wpięciu zerowym. Niewątpliwie wyniki innych oznaczeń wytrzymałościowych papieru dałyby jednoznaczny obraz wzmocnienia (po obróbce w C-900) wytrzymałości całej struktury papieru gazetowego, w którego składzie włóknistym dominuje ścier biały.

Pozostałe metody będą opisane w późniejszym czasie.

Materiał opracowany na podstawie: „Analiza sytuacji i strategia wdrażania technologii masowego odkwaszania w Polsce” – Józef Dąbrowski.

Poprzedni wpis
Nasze metody oprawy książek.
Następny wpis
Introligator a konserwator papieru i skóry
Menu