آزمایشگاه حفاظت و مرمت کاغذ
آزمایشگاه حفاظت و مرمت آثار تاریخی (کاغذ)
ساختار کاغذ:
ساختار اصلی کاغذ از فیبر و الیاف گیاهی که شامل سلولز و ترکیبات غیر ساختاری یا همی سلولز است. اغلب این ترکیبات ساختار پلی ساکارید دارند. سلولز که ماده ی تشکیل دهنده ی کاغذ است دیواره ی سلولی گیاهان و شایع ترین هیدروکربن در طبیعت است.
مهم ترین خاصیت الیاف سلولزی توانایی آنها در ایجاد پیوند با همدیگر در حین از دست دادن آب و تماس با یکدیگر پس از خشک شدن است. مواد همی سلولز از پلی ساکاریدهای غیر ساختاری با وزن مولکولی کم هستند که با سلولز دیواره ی سلولی در ارتباط هستند.
همی سلولز: در محیط های اسیدی بسیار آسان تر هیدرولیز می شوند اما پایداری شان در محیط های قلیایی بیشتر است یکی از مواد دیگر لیگنین است.
لیگنین: پلی مری سه بعدی با ساختاری بسیار پیچیده که از الکل های آروماتیک تشکیل شده و در سلول های زنده پیدا شده (یافت می شود) و به عنوان یک ماده ی متصل کننده عمل می کند و عامل چسبندگی الیاف به یکدیگر است. کلیه ی خصوصیات لیگنین در کاغذ منفی است و برای اینکه یک کاغذ با کیفیت مناسب و بادوام تولید کنند لازم است که لیگنین آن را حذف کنند. لیگنین سبب شکننده شدن کاغذ می شود و اثر اکسایش نوری به مرور زمان سبب افزایش زردی و تیرگی کاغذ می شود. مواد دیگر در ساختار کاغذ اهار است.
آهار: برای کنترل مقاومت کاغذ، افزایش پیوند الیاف، افزایش قابلیت نوشتاری و شفافیت به کاغذ اضافه می کنند. آهاردهی داخلی – آهاری دهی سطحی.
- آهار دهی داخلی: مواد آهار را با خمیر الیاف مخلوط می کنند و هدف از این کار هم کنترل نفوذ آب در بدنه ی کاغذ است. مواد استفاده نیز آهار زاج و اسیدهای رزینی چوب می باشد.
- آهاردهی سطحی: شامل به کارگیری یک پلیمر محلول در آب بر روی سطح کاغذ است و برای کنترل نفوذ آب در کاغذ از طریق سطح و همچنین جلوگیری از پخش شدن مرکب از سطح کاغذ استفاده می شود.
آهارهای مورد استفاده برای سطح: نشاسته، چسب حیوانی، ژلاتین.
چسب ها: برای ایجاد افزایش مقاومت کاغذ هستند. شامل صمغ ها، مشتقات سلولزی، نشاسته، ژلاتین، مواد سنتتیک و رزین ها می شود. این مواد قابلیت از هم پاشیدن، قدرت کشش و مقومت در برابر تا شدن و پاره شدن و تخلخل را در کاغذ بهبود می دهند.
در قدیم از مواد چسبنده ی طبیعی مثل انواع موم، راتیانه، (از تقطیر تربانتین صمغ درخت کاج)، سفیده ی تخم مرغ استفاده می شده است.
مواد پر کننده: مواد معدنی بسیار ریزی هستند که خلل و فرج الیاف سلولزی را پر می کنند. هدف استفاده از آن افزایش صافی سطح و سفید کردن کاغذ است تا نور را از خودش عبور ندهد.
موارد مورد استفاده به عنوان پرکننده: ژیپس (گچ – سولفات کلسیم)، آهک (کربنات کلسیم)، کائولن (سیلیکات هیدراته ی آلومینیوم) و دی اکسید تیتانیوم.
مواد سفید کننده: در گذشته بیشتر از کلر استفاده می شده است اما امروزه از آب اکسیژنه، گاز کلر و کلرور کلسیم استفاده می شود.
جوهر و مرکب: تا قرن 19میلادی عمده مرکبی که برای نوشتن استفاده می شده است مرکب های زغالی یا کربنی بوده و یا مرکب های فلزی مازویی.
* مرکب های زغالی ساختار کربن دارند و مرکب زغالی از رنگدانه های سیاه، مواد سوخته، زغال شده یا دوده که معلق در یک واسطه یا بسط مرکب تشکیل شده است. نوع این رنگدانه ی سیاه در زمان های مختلف و مکان های مختلف متفاوت بوده است. ماده ی حد واسط یا بسط مرکب می توانسته صمغ سریشم روغن سریش یا سفیده ی تخم مرغ باشد. مرکب زغال در برابر نور و عوامل رنگ بری دیگر پایداری و ثبات بیشتری دارد. از لحاظ شیمیایی بر روی کاغذ تاثیر نمی گذارند و آنها را در گروه جوهرهایی نسخ خطی در نظر می گیرند.
* مرکب های مازویی فلزی در ساختارشان عناصر فلزی به خصوص آهن استفاده شده است. مرکب های فلزی مازویی از قرن 3 م. به صورت رایج مورد استفاده قرار می گیرد و ترکیبی از مازو که غده ی درخت بلوط است و انوع سولفات ها و صمغ تشکیل شده است. مهم ترین این سولفات ها سولفات آهن است.
مرکب های رنگی عمدتا منشاء گیاهی دارند مثل نیل، زعفران و مرکب های معدنی مثل: سولفور جیوه، اکسید سرب و اخرا است.
تفاوت کاغذهای دست ساز و شیمایی در لیگنین آن است. در حالیکه در روشهای شیمیایی لیگنین را حذف می کنند.
آزمایشات به روش دستگاهی و شیمی تر:
روش دستگاهی: به دلیل ساختار آلی روش هایی مثل FTIR، کروماتوگرافی. مهمترین آن میکروسکوپ ها (کانفوکال که قدرت بزرگنمایی بالایی دارد تا 10000 برابر)
تعیین الیاف: عمده ترین روش که همان شناسایی الیاف است. اصلی ترین روش روش میکروسکوپی است.
آماده سازی الیاف برای شناسایی: باید تجهیزات عاری از آلودگی باشد مثل لام و غیره که هیچ پرزی نباید داشته باشد.
- الیاف را به صورت تکه تکه در می آوریم.
- در بشر قرار داده و آب مقطر می ریزیم.
- مخلوط را روی هیتر قرار داده و کمی می جوشانیم.
- بعد از نرم شدن کاغذ آب را خالی می کنیم.
- خرده های کاغذ را از همدیگر جدا کرده و به تکه های ریزتری تبدیل می کنیم.
- اضافه کردن آب مقطر برای حل شدن بهتر آن
- لوله ی آزمایش را خوب تکان می دهیم تا هر چه بیشتر الیاف از هم جدا شوند.
- استفاده از میله ی شیشه ای برای جدا کردن بهتر الیاف از همدیگر
- اگر جداسازی کامل انجام نشد روی نمونه سود سوزآور یک درصد اضافه می کنیم و می گذاریم بجوشد.
- کمی می جوشد.
- چند بار آب آن را خالی کرده و اضافه کردن محلول اسید کلریدریک 5 درصد نرمال
- - 5دقیقه بجوشد
- تخلیه ی نصف آب رویی
- چند بار آب کشی کرده
- اضافه کردن آب مقطر
- به شدت تکان داده تا الیاف از یکدیگر جدا شوند
- وقتی الیاف از هم جدا شدند به صورت خمیری در ته ظرف باقی می ماند (خمیری که آب آن زیاد است.)
- دو قطره از این مخلوط را روی لام قرار داده و سعی می کنیم با سر سوزن یا میله ی شیشه ای از یکدیگر جدا کنیم.
- خشک شدن آب اضافی
- قرار دادن لامل روی آن
- نگاه کردن در زیر میکروسکوپ جهت شناسایی الیاف.
تعیین فیبر یا الیاف کاغذ:
از یک سری معرف های رنگی استفاده می شود یکی از این و معرف ها روش هرزیرگ است. هرکدام از این معرف ها یک جدول دارند که ما بین خمیرهای شیمیایی و مکانیکی و خمیرهایی که از پارچه تهیه شده است به کار برده می شود.
معرف هرزبرگ: ترکیبی از کلرید روی و ید است.
رنگ آمیزی به روش گراف: بریا تشخیص خمیرهای شیمیایی، نیمه شیمیایی و مکانیکی بکار برده می شود تشخیص خمیرهای سولفیت و خمیرهای پهن برگ.
آزمایش شناسایی آهار: مهم ترین تست، تست نشاسته است. بهترین روش، روش دستگاهی است ولی برای تست نشاسته از معرف شیمیایی استفاده می شود که مخلوط یدید پتاسیم در آب مقطر است که مقداری از کاغذ را با آب خیس می کنند سپس روی حرات قرار می دهند در صورتیکه نشاستهوجود داشته باشد نشاسته در آب حل می شود. و بعد از برداشتن از روی حرارت مقداری به اندازه ی یک قطره از معرف را روی نمونه میریزند اگر نشاسته باشد به رنگ آبی در می آید.
تعیین اسیدیته یا PH کاغذ: میزان اسیدیته خیلی مهم است. برای این کار هم از دستگاه PH متر استفاده می شود و هم از کاغذهای PH.
روش دستگاهی: ابتدا یک سری محلول با غلظت های مشخص (محلول تامپون) با غلظت (4،7،10) به دستگاه داده می شود بعد PH کاغذ را اندازه می گیرند. برای اندازه گیری PH کاغذ هم به طور مستقیم روی سطح کاغذ قرار می دهند بدون نمونه برداری که سطح کاغذ را چند قطره آب مقطر که PH خنثی دارد می ریزند بعد الکترود را مستقیما" روی سطح مرطوب قرار می دهند. اگر دستگاه PH متر نداشته باشیم و بخواهیم از کاغذ PH استفاده کنیم. باید نمونه را آماده کنیم باید نمونه را آماده کنیم: 1 گرم کاغذ + 70 میلی لیتر آب توی سرما (بدون حرارت، دمای اتاق) به مدت یک ساعت قرار می دهیم. بعد عصاره اش گرفته می شود و کاغذ PH را در این عصاره قرار می دهیم و PH را اندازه می گیریم.
تست شناسایی مرکب: عمده ترین مرکب ها که گفته شد زغالی و مازویی بودند که مورد استفاده قرار می گرفتند.
برای تشخیص مازویی فلزی است چون سولفات آن آهن است برای تشخیص این مرکب باید تست آهن بزنیم. برای این کار روی مرکب یک قطره اسید کلریدیک را می چکانیم و بعد از چند لحظه قطره اسیدی روی کاغذ را با کاغذ خشک کن بر می داریم. و روی این قسمت تست شناسایی آهن را می زنیم. از معرف تیوسیانات پتاسیم روی ان چند قطره ریخته که اگر به رنگ قرمز خونی در آمد نشان دهنده ی آهن است.
تست رنگدانه: برای آزمایش تست رنگ یک نوع رنگ موجود است: سبز، نارنجی، اکر.
برای تست حرارت رنگدانه را با سر اسپاتول روی شعله ی چراغ الکلی می گیریم.
(هر نمونه را به 4 قسمت تقسیم می کنیم. 3 قسمت را در لوله ی آزمایش می ریزیم. لوله ها شسته شود (با آب، آب مقطر، استن)
آزمایش سبز:
- در ترکیب با اسید نیتریک غلیظ کاملا" حل شد. بی رنگ با ته مایه ی آبی خیلی کم رنگ.
- در ترکیب با هیدروکسید سدیم حل نشد و ته نشین باقی ماند.
- در اسید کلریدیک با جوشش حل شد و محلول سبز باقی ماند.
- تست حرارت؛ تغییر رنگ داد و سیاه شد.
- =که نتیجه « مالاکیت » است.
آزمایش نارنجی:
- در ترکیب با اسید نیتریک غلیظ کاملا" حل شد و محلول قهوه ای باقی ماند.
- در ترکیب با هیدروکسید سدیم حل نشد و ته نشین باقی ماند.
- در ترکیب با اسید کلریدریک حل شد و رسوب سفید باقی ماند.
- تست حرارت؛ در حرارت تغییر نکرد.
- = که نتیجه «سرنج » می باشد.
آزمایش اکر:
- در ترکیب با اسید نیتریک غلیظ قسمتی حل شد محلول زرد رنگ.
- در ترکیب با هیدروکسید سدیم قسمتی حل نشد محلول زرد رنگ ماند.
- در ترکیب با اسید کلریدریک حل نشد و به صورت رسوب باقی ماند. باید صبر کنیم ببینیم رسوب می دهد یا نه.
- تست حرارت؛ تغییر رنگ داد و قرمز قهوه ای شد.
- = که نتیجه اخرای زرد می باشد.
منبع: http://www.njavan.com
میراث به جای مانده از نیاکان ما گنجینه بشری محسوب می شوند. موضوع حفظ و نگهداری یک اثر تاریخی، با توجه به شرایط خاص آن، به مراتب مشکل تر از ایجاد و خلق آن اثر است. لذا درک مضامین حفاظت و نگهداری کمک شایانی در ماندگاری آثار فرهنگی خواهد داشت. در این پایگاه برآنیم تا علاوه بر مباحث علمی و آموزشی، فعالیت هایی که در آزمایشگاه مرمت استان خراسان جنوبی اتفاق می افتد را جهت اطلاع رسانی ارایه نماییم.