خمیر کاغذ و کاغذ
مصطفی خواجه محمودی؛ مهرناز آزادی بویاغچی؛ محسن محمدی آچاچلویی؛ مجید قهرمان افشار
چکیده
سابقه و هدف: سفیدکاری کاغذ دغدغه بسیاری از حفاظت‌گران است. تحقیقاتی با هدف ارزیابی برخی مواد سفید‌کننده سنتی مورد استفاده در حفاظت اسناد و کتابها مانند پراکسید هیدروژن و بوروهیدرید سدیم انجام شده است که نشان میدهد این مواد در خصوصیات مکانیکی کاغذهای تاریخی بهبود قابل توجهی ایجاد نمیکند. همچنین بررسی تأثیر احیاء کنندهها ...
بیشتر
سابقه و هدف: سفیدکاری کاغذ دغدغه بسیاری از حفاظت‌گران است. تحقیقاتی با هدف ارزیابی برخی مواد سفید‌کننده سنتی مورد استفاده در حفاظت اسناد و کتابها مانند پراکسید هیدروژن و بوروهیدرید سدیم انجام شده است که نشان میدهد این مواد در خصوصیات مکانیکی کاغذهای تاریخی بهبود قابل توجهی ایجاد نمیکند. همچنین بررسی تأثیر احیاء کنندهها بر کاغذهای اکسید شده، نشان از اثربخشی کمپلکس ترت بوتیل آمین بوران داشته است. در بررسی دیگر، پنج فرایند رنگبری با اکسیدکنندهها (هیپوکلریت کلسیم، پراکسید هیدروژن در دو غلظت، سفیدگری نوری (Light Bleaching) و پرمنگنات پتاسیم) و دو فرایند رنگبری با احیاء کنندهها (بوروهیدرید سدیم و ترت بوتیل آمین بوران) با یکدیگر مقایسه و تأثیر آنها بر روی سلولز خالص (کاغذ صافی واتمن) و دو کاغذ مختلف تاریخی بررسی شده است. نتایج حکایت از آن دارد که تمام روشهای رنگبری آزمایش شده منجر به افزایش روشنی شده‌اند. با توجه به اختلاف‌نظرها، در این پژوهش میزان اثربخشی دو ماده کاهنده بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم بر ویژگیهای ظاهری و ساختاری کاغذ بررسی میگردد.مواد و روشها: در این تحقیق از کاغذ فیلتر واتمن شماره 1 (Whatman Filter Paper No. 1) ساخت کشور انگلستان با ضخامت 180 میکرون، قطر 11 سانتیمتر، وزن پایه 87 گرم بر مترمربع (گرماژ) و درصد خاکستر 06/0 درصد استفاده شده است. معرفهای شیمیایی شامل پرسولفات پتاسیم، بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم در بالاترین خلوص در نوع آزمایشگاهی از شرکت مرک آلمان تهیه شده است.سه محلول شامل پرسولفات پتاسیم (2 درصد وزنی/حجمی)، بوروهیدرید سدیم (1 درصد وزنی/حجمی) و دیتیونیت سدیم (1 درصد وزنی/حجمی) در آب مقطر ( Distilled water, pH; 7)، برای انجام آزمونها بر روی نمونههای کاغذ به شیوه غوطهوری استفاده شده است.نمونههای کاغذ فیلتر واتمن به مدت 2 روز (48 ساعت) تحت اکسیداسیون در محلول 2 درصد پرسولفات پتاسیم در آب مقطر به روش غوطهوری قرار گرفتند و بعد نمونهها شسته شدند. در ادامه، نمونههای اکسید شده بهوسیله دو محلول بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم 1 درصد در آب مقطر در بازههای زمانی 1 تا 5 ساعت، اصلاح شده و بعد در آب مقطر شسته شدند. همچنین، نمونهها تحت کهنهسازی تسریع یافته بر اساس استاندارد ASTM به شماره D4714-96 در درجه حرارت 2±90 سانتیگراد و میزان رطوبت‌نسبی 2 ±50 درصد به مدت 384 ساعت قرار گرفتند. روشهای آزمون شامل پتانسیواستات، رنگسنجی، مقاومت به کشش، pHسنجی، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی مادون‌قرمز است.نتایج: نتایج نشان میدهد اکسید‌کنندهترین محلول در بین سه محلول مورد استفاده در روز اول، پرسولفات پتاسیم است و نشاندهنده کاهنده بودن دو محلول دیتیونیت سدیم و بوروهیدرید سدیم است که با توجه به نتایج آزمون، بوروهیدرید سدیم قدرت کاهندگی بیشتری را نسبت به دیتیونیت سدیم نشان میدهد. نمونه اکسید شده با pH 92/3 پس از کهنهسازی تسریع یافته، با افزایش چند واحدی pH پس از اصلاح با دو ماده کاهنده همراه بوده است. بررسی دادههای حاصل از آزمون مقاومت به کشش نشان میدهد در قیاس با نمونه اکسید شده با شاخص کشش 06/1، نمونههای اصلاح شده با بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم در همه پنج بازه زمانی اصلاح، سبب افزایش شاخص کششی نمونههای کاغذ شده است. بررسی طیف‌سنجی مادون‌قرمز نمونههای اصلاح شده با بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم نشان میدهد این ماده کاهنده، با احیاء پیوندهای C=O به C-O و کاهش جذب در ناحیهcm-1 1640 سبب بهبود ساختار سلولز پس از کهنهسازی تسریع یافته شده است. کاهش باند جذبی در ناحیهcm-1 1640 تقریباً در همه بازههای زمانی اصلاح با این ماده نسبت به طیف نمونه اکسید شده دیده میشود.بر اساس دادهها، نمونههای اصلاح شده با بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم افزایش قابل توجهی (تقریباً 25 واحدی) را در فاکتور L (روشنی-تیرگی) پس از کهنهسازی داشتهاند که نشان میدهد این دو ماده با احیاء ترکیبات رنگی سبب افزایش روشنی نمونهها شده‌اند. در بررسی میکروسکوپی از سطح الیاف، در نمونه اکسید شده با پرسولفات پتاسیم جدایی موضعی الیاف مشاهده میشود. در نمونههای اصلاح شده با بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم، الیاف با قوام و درهم تنیدگی بیشتری مشاهده میگردد.نتیجه گیری: پیوندهای دوگانه و گروههای کربونیل شکل گرفته در نمونه کاغذهای اکسید شده با پرسولفات پتاسیم، مسئول اصلی زردی و تیرگی کاغذ بودهاند. عوامل کاهنده بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم سبب کاهش این آلدهید و کتون به هیدروکربن شده، در نتیجه با از بین رفتن پیوندهای چندگانه مزدوج، جذب نور کاغذ کم شده و این مسئله سبب افزایش روشنی کاغذ شده است. کاهش پیوندهای دوگانه و احیاء آنها سبب بازآرایی دوباره زنجیره سلولز شده که به افزایش مقاومت مکانیکی و استحکام نمونههای کاغذ منجر شده است.
