Μελέτη και χαρακτηρισμός των παραμέτρων μικροδομής και των ιδιοτήτων του χαρτιού ως κριτήρια αποτίμησης συμβατής και επιτελεστικής συντήρησης του (el)

Μαυραντώνης, Παναγιώτης

dc.contributor.author	Μαυραντώνης, Παναγιώτης
dc.date.accessioned	2024-09-12T10:31:48Z
dc.date.available	2024-09-12T10:31:48Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/60208
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27904
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	συντήρηση χαρτιού	el
dc.subject	μούχλα	el
dc.subject	κυταρίνη	el
dc.subject	αποξίνωση	el
dc.subject	αρχεία	el
dc.subject	humidity	en
dc.subject	maintenance	en
dc.subject	deacidification	en
dc.subject	cellulose	en
dc.subject	fungi	en
dc.title	Μελέτη και χαρακτηρισμός των παραμέτρων μικροδομής και των ιδιοτήτων του χαρτιού ως κριτήρια αποτίμησης συμβατής και επιτελεστικής συντήρησης του (el)	el
dc.contributor.department	Τομέας ΙΙΙ: Επιστήμη και τεχνική των υλικών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.generalDescription	Αυτή η επιστημονική εργασία βασίστηκε στην δουλειά του Εργαστήριου Συντήρησης και Αποκατάστασης του Ιστορικού αρχείου του ΚΚΕ και ολοκληρώθηκε στη Σχολή των Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ. Αποτυπώνει την επιστημονική δουλειά και τα αποτελέσματά της, στη συντήρηση και αποκατάσταση του Ιστορικού Αρχείου του κόμματος, στα 30 περίπου χρόνια λειτουργίας του εργαστηρίου, μετά τις καταστροφικές πλημμύρες στην Αττική τον Οκτώβρη του 1994 και είναι ουσιαστικά συνέχεια μιας έρευνας που ξεκίνησε το 1995 και συνεχίζεται μέχρι σήμερα.	el
heal.classification	Συντήρηση χαρτιού και Ιστορικών αρχείων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	31-05
heal.abstract	Η φυσική γήρανση του χαρτιού είναι μια σύνθετη διαδικασία χημικών, φυσικοχημικών, βιολογικών και μηχανικών διεργασιών που κατά κανόνα δεν είναι ανεξάρτητες μεταξύ τους αλλά λειτουργούν συνεργαστικά. Οι διεργασίες αυτές επιταχύνονται ή επιβραδύνονται από το μικροπεριβάλλον του χαρτιού (υγρασία και θερμοκρασία). Οι παράμετροι που επηρεάζουν τη γήρανση του χαρτιού μπορούν να χωριστούν γενικά σε ενδογενείς και εξωγενείς. Στόχος αυτής της εργασίας είναι να ελέγξει την αποτελεσματικότητα των μεθόδων που εφαρμόζονται και εάν υπάρχει βελτίωση στη μικροδομή και στις φυσικοχημικές ιδιότητες του χαρτιού σε δείγματα από το Ιστορικό αρχείο του Κομμουνιστικού Κόμματος Ελλάδος. Σε όλες τις μελέτες μέχρι σήμερα η τεχνητή γήρανση ήταν η κυρίαρχη μέθοδος για την αποτίμηση των μεθόδων συντήρησης. Τα αποτελέσματα της «τεχνητής γήρανσης» του χαρτιού μπορεί συχνά να είναι ανεπαρκή και να μην αντικατοπτρίζουν τα φαινόμενα που προκύπτουν κατά τη φυσική γήρανση (Zervos, 2010; Zou et al., 1996a; Brandis et al., 1997). Σε αυτή την εργασία η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των εφαρμοζόμενων μεθόδων έγινε με δείγματα χαρτιού που έχουν υποστεί «φυσική γήρανση». Παρόμοιες μελέτες για αρχεία δεν είναι διαθέσιμες ή είναι σπάνιες. Στο παρελθόν χρησιμοποιήθηκαν δείγματα από το αρχείο του Κομμουνιστικού Κόμματος Ελλάδας (ΚΚΕ) και με εφαρμογή «τεχνητής γήρανσης» στα δείγματα εξήχθησαν συμπεράσματα για τις μεθόδους συντήρησης. Οι μύκητες και τα έντομα στα δείγματα έχουν καταπολεμηθεί με οξείδιο του αιθυλενίου, C2H4O, (T-Gas, EtO, βιομηχανικές ονομασίες) σε αναλογία 90/10% CO2, το οποίο θεωρείται ευρέως αποδεκτό για την απολύμανση βιβλιοθηκών και αρχείων, εξαιρετικά αποτελεσματικό κατά των εντόμων και μικροοργανισμών - μυκήτων, με λίγες αρνητικές συνέπειες στις συλλογές σε αρχεία και μουσεία (Ballard et al., 1986; Hengemihle et al., 1995 Craig, 1986). Το ΚΚΕ έχει πραγματοποιήσει την μεγαλύτερη επιχείρηση απολύμανσης που έχει γίνει παγκοσμίως σε αρχειακό υλικό και για πρώτη και μοναδική φορά στην Ελλάδα με οξείδιο του αιθυλενίου (Τ-Gas,EtO). Την επιχείρηση αυτή είχα την τιμή να την συντονίσω προσωπικά και εδώ και πολλά χρόνια, η αποτελεσματικότητα της είναι αδιαμφισβήτητη. Να τονίσουμε εδώ ότι λόγω της επικινδυνότητας της, η μέθοδος απαιτεί αυστηρά εξειδικευμένο προσωπικό και αυστηρούς ελέγχους υπολειματικότητας του αερίου για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ο έλεγχος για την κατάσταση των μυκήτων και την αποτελεσματικότητα της μεθόδου πραγματοποιείται με ειδικές μικροβιολογικές αναλύσεις περίπου μία φορά το χρόνο (Ballard et al., 1986; Hengemihle et al., 1995). Αποτελέσματα από τέτοιες αναλύσεις παρουσιάζονται στην παρούσα διδακτορική διατριβή (ΔΔ). Η χημική επεξεργασία έγινε ακολουθώντας την υγρή μέθοδο Barrow William με Ca(OH)2 υψηλής καθαρότητας (Barrow,1974;Bansa,1998;Fengel et al.,1983). Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα πολύ παλιά έγγραφα επεξεργάζονται επιπλέον με ένα αραιό διάλυμα 0,5-0,75% μεθυλοκυτταρίνης (MC). Χρησιμοποιήθηκε διάλυμα 4% Ca(OH)2 και διάλυμα MC 0,5-0,75%. Οι μεταβολές της μικροδομής του χαρτιού ως συνέπεια της συντήρησης και της φυσικής γήρανσης, η διαμόρφωση μοντέλων μεταβολής των ιδιοτήτων του χαρτιού ως συνάρτηση του χρόνου της γήρανσης και η αποτίμηση των μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν (πλύσιμο με απιονισμένο νερό, αποξίνιση με ημικορεσμένο διάλυμα υδροξειδίου του ασβεστίου, στερέωση με μεθυλοκυτταρίνη και ταυτόχρονη αποξίνιση και στερέωση) έγινε βάσει μετρήσεων PH σε τυπικά δείγματα εντός 30 ετών. Στην αρχή της διαδικασίας συντήρησης και αποκατάστασης του ιστορικού αρχείου έχουν από το 1994 δημιουργηθεί τα εξής: Σταθερά μη επεξεργασμένα δείγματα με διάλυμα 4%, Ca(OH)2, επεξεργασμένα δείγματα με διάλυμα 4% Ca(OH)2 και επεξεργασμένα δείγματα με 4 % διάλυμα Ca(OH)2 και 0,5-0,75% διάλυμα MC. Όλα τα δείγματα βρίσκονται στην περιοχή του αρχείου όπου υπάρχουν συγκεκριμένες συνθήκες υγρασίας και θερμοκρασίας (T = 16 ± 2 °C και RH = 50 ± 5%). Η κωδικοποίηση των δειγμάτων, η χημική τους κατάσταση (PH) και η χημική επεξεργασία τους φαίνονται στους πίνακες 9.3,10.1,10.2,12.1. H οξύτητα (PH), τα ποσοστά % CaCO3 και η σταθερότητά τους τα 30 αυτά χρόνια, η μεταβολή της %κρυσταλλικότητας, τα ποσοστά των ομάδων του –COOH, η μεταβολή των οξειδωμένων ειδών του C, η ενεργοποίηση των μικροοργανισμών είναι κάποιες από τις παραμέτρους που ελέγχονται σε συνάρτηση πάντοτε με την υγρασία και την θερμοκρασία, τους βασικότερους παράγοντες αποδόμησης της κυτταρινικής αλυσίδας (Mavrantonis et al., 2022; Moropoulou et al., 2001). Είναι πρώτη φορά που εργασία ξεφεύγει από την παγιωμένη μέτρηση των μηχανικών ιδιοτήτων με τεχνητή γήρανση για να αποτιμήσει τα αποτελέσματα της συντήρησης του χαρτιού και μπαίνει σε βάθος στο μόριο της κυτταρινικής αλυσίδας με σύγχρονες μεθόδους. Επίσης για πρώτη φορά λαμβάνεται υπόψη η σταθερή υγρασία και θερμοκρασία σε έναν αρχειακό χώρο και πως αυτό επηρεάζει την μικροδομή και τις φυσικοχημικές ιδιότητες του χαρτιού σε βάθος χρόνου. Για τον χαρακτηρισμό των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM-Scanning Electron Microscopy – microanalysis-EDS Energy Disper-sive Spectrometer), η τεχνική της περίθλασης ακτίνων-Χ (Χ-Ray Diffraction, XRD), η Φασματοφωτομετρία Υπερύθρου με Μετασχηματισμό Fourier (FTIR) και η φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίου (XPS, X-Ray Photoelectron Spectroscopy). Με το SEM πέρα από την ποσοτική, στοιχειακή ανάλυση, και τον προσδιορισμό του Ca μας ενδιαφέρει, βλέπουμε σε διάφορα σημεία των δειγμάτων που έχουν προσβληθεί από μύκητες κατά πόσο αυτό έχει προχωρήσει και έχει διασπάσει την ίνα της κυτταρίνης. Το XRD επιβεβαιώνει τις ποσοτικές, στοιχειακές αναλύσεις του SEM-EDS και δίνει σαφή αποτελέσματα για την κρυσταλλικότητα του μορίου της κυτταρίνης πριν και μετά την χημική επεξεργασία. Να ξαναπούμε ότι επιθυμητή είναι η «ελαφρώς» αυξημένη τιμή του % ποσοστού της κρυσταλλικής περιοχής σε σχέση με την άμορφη. Μεγάλες μεταβολές που μπορεί να επιφέρει η χημική επεξεργασία αποσταθεροποιούν το μακρομόριο της κυτταρίνης (Maxwell et al., 2008; French et al., 1987). Mε το FTIR και με βάση τις δονήσεις κάμψης των δεσμών βγαίνουν συμπεράσματα για τις οξειδωμένες ομάδες καθώς και για την κρυσταλλικότητα της κυτταρίνης. Η απορρόφηση της ζώνης στα 1317 cm-1 αποδίδεται στη δόνηση κάμψης C-H της κρυσταλλικής κυτταρίνης, ενώ η απορρόφηση της ζώνης στα 1330 cm-1 αποδίδεται στη δόνηση κάμψης C-H της άμορφης κυτταρίνης (Abidi et al., 2014; Hajji et. al., 2015). Το φαινόμενο της φυσικής γήρανσης και αποδόμησης της κυτταρίνης συνδέεται πρώτον με την εμφάνιση και αύξηση ενός νέου σήματος απορρόφησης μεταξύ 1800-1500 cm-1 και δεύτερον, από αλλαγές στην αναλογία κρυσταλλικής/άμορφης περιεκτικότητας στην περιοχή 1500-1100 cm-1. Η εμφάνιση νέων ζωνών μπορεί να αποδοθεί στις καρβονυλικές ομάδες (1740, 1575 και 1539 cm-1). Οι ΧPS μετρήσεις αζώτου και θείου (και κατ' επέκταση των οξειδίων τους), δύο εξωγενών βασικών παραγόντων αποδόμησης, δίνουν κορυφές πολύ εξασθενημένες, γεγονός που ερμηνεύεται από τις ελεγχόμενες συνθήκες διατήρησης του αρχειακού υλικού. Τα οξειδωμένα είδη άνθρακα, -CO, -C=O, -COOH, που παίζουν κυρίαρχο ρόλο στην αποικοδόμηση της αλυσίδας της κυτταρίνης, μειώνονται στα δείγματα που έχουν υποστεί επεξεργασία με Ca(OH)2, Πρέπει να τονισθεί ότι για πρώτη φορά σε ιστορικό αρχείο, επεξεργασμένο και μη αρχειακό υλικό δοκιμάζεται με FTIR και από τις λίγες φορές που αρχειακό υλικό (κυτταρίνη) ελέγχεται με XPS (Fras et al., 2005, Heijnesson et al., 2006; Fardim, 2017). Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι οι σταθερές συνθήκες υγρασίας και θερμοκρασίας έχουν μεγάλη συμβολή στη φυσική γήρανση του χαρτιού. Και το μη επεξεργασμένο με Ca(OH)2 αρχειακό υλικό έχει σταθερότητα στην εξέλιξη των φυσικοχημικών του χαρακτηριστικών σε συνθήκες που προβλέπονται από τη διεθνή βιβλιογραφία, T = 16 ± 2 °C και RH = 50 ± 5% (Μοροπούλου, 2001 ; Ζερβός, 2010) . Το επεξεργασμένο με Ca(OH)2 κρατάει και βελτιώνει στις περισσότερες περιπτώσεις τα χαρακτηριστικά της μικροδομής του. Το αλκαλικό απόθεμα CaCO3 έχει ομοιόμορφη κατανομή, βελτιώνει το ποσοστό % των κρυσταλλικών περιοχών, μειώνει τα ποσοστά των οξειδωμένων ειδών της κυτταρίνης ,αδρανοποιεί τη δράση των μυκήτων. Να επισημάνουμε ότι η βελτίωση του % ποσοστό των κρυσταλλικών περιοχών είναι επιθυμητό να γίνει σε μικρό βαθμό για να μην διαταραχθεί η μικροδομή της κυτταρίνης. Με βάση τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στην εργασία αυτή , εκτιμάται ότι ο χρόνος ζωής του χαρτιού που φυλάγεται σε αρχεία και βιβλιοθήκες και σε σταθερές συνθήκες υγρασίας και θερμοκρασίας είναι μεγαλύτερος από αυτόν που προέβλεπαν τα ισχύοντα μοντέλα τα οποία βασίζονται σε τεχνικές «τεχνητής γήρανσης». Πλεονεκτούν στο χρόνο ζωής τα χαρτιά τα οποία έχουν υποστεί χημική επεξεργασία και διαθέτουν αλκαλικό απόθεμα CaCO3. Σαν πρόσθετο μέτρο διατήρησης του ιστορικού χαρτιού, προτείνεται ο εξαερισμός των αποθηκευτικών χώρων, ώστε να απομακρύνονται τα πιθανά όξινα πτητικά προϊόντα της γήρανσης του χαρτιού που προκαλούν επιτάχυνση της υποβάθμισής του.	el
heal.sponsor	Κομμουνιστικό Κόμμα Ελλάδας (ΚΚΕ)	el
heal.advisorName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Μοροπούλου, Αντωνία
heal.committeeMemberName	Κέκος, Δημήτριος
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος
heal.committeeMemberName	Μπακόλας, Αστέριος
heal.committeeMemberName	Μπουρουσιάν, Μυρτάτ
heal.committeeMemberName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	263
heal.fullTextAvailability	false