Тема 3.2 Старение документов и методы его исследования

Старение документов на бумажной основе. Старение документов – весьма сложный процесс, который еще недостаточно изучен и зависит от многих фактов: вида и химического состава используемых для изготовления основы документов волокнистых материалов; проклеивающих, наполняющих и окрашивающих веществ; присутствия кислот, солей металлов и других компонентов. Существенное влияние на процесс старения также оказывает условия хранения: температура и влажность окружающего воздуха, степень его загрязненности и содержание в нем примесей различных газов, наличие спектров ультрафиолетового и инфракрасного излучения и др. Происходящие в документе физико-химические изменения усугубляются воздействием типографической и штемпельной красок, чернил, туши, также подверженных старению.

Старение под воздействием солнечного света. В настоящее время сроки хранения документов и книг устанавливаются на основе длительных наблюдений за изменением их свойств в процессе естественного старения. Этот метод, однако, применим только для материалов, рассчитанных на непродолжительные сроки хранения, например газет. В большинстве случаев естественное старение протекает очень медленно.

Для сокращения сроков испытаний пользуются ускоренными методами искусственного старения, подвергая образец воздействию воздуха высокой температуры и влажности или света, кислорода и диоксида серы – основных факторов, вызывающих разрушение документа в естественных условиях. В ряде стран в качестве стандартного метода ускоренного старения используют выдерживание образца в условиях циркулирующего воздуха, нагретого до 100˚С. После этого определяют изменение одного или нескольких его свойств, наиболее важных для оценки долговечности. Химические свойства документа в течение 22 лет хранения изменяются сравнительно мало, в то время как его механические свойства ухудшаются значительно. Приближенно можно считать, что трое суток ускоренного термического старения при 100˚С дают результаты, адекватные 25 годам естественного хранения.

Фотохимическая деструкция. В процессе хранения документы подвергаются действию солнечного или других искусственных источников света. Воздействие света обычно проявляется в пожелтение документа, снижении механической прочности. Дальнейшее разрушение обнаруживается в потемнении. Частично разрушение может быть результатом присутствия посторонних чувствительных к свету агентов. К ним относятся различные загрязнения или химикаты, введенные в состав целлюлозы или бумаги (отбеливающие, красящие вещества), которые поглощают свет при облучении и действуют как катализаторы.

Обычно документы в процессе хранения подвержены непрямому действию дневного света, проходящего через стекло, действию света ламп накаливания или флуоресцирующих ламп. Эти источники редко дают в значительном количестве спектр излучения с длиной волны, характерной для ультрафиолетовых лучей.

Исследование показало, что одной из причин разрушения документов является поглощение ими сернистого газа из окружающего воздуха, накопление в них сульфатов и свободной серной кислоты вследствие каталитического окисления диоксида серы кислородом воздуха. Этот вывод сделан на основании наблюдений за состоянием хранящихся в библиотеках книг. Установлено, что сульфаты скапливаются в основном на краях листов, т. е. в наиболее доступных для атмосферного воздуха местах. Для защиты от разрушения можно покрывать документы лаками и пленками, вводить ингибиторы, обезвреживающие катализаторы окисления, а также применять кондиционирование воздуха в архивохранилищах с созданием в них атмосферы, свободной от диоксида серы.

Выцветание красителей. В архивах стран скопилось огромное количество документов с выцветающим текстом. Нередко в процессе хранения текст документов выцветает полностью и может быть прочитан только с помощью специальных оптических методов.

Долговечность красителей на волокне зависит от многих фактов: интенсивности и спектрального состава света, температуры, концентрации водородных ионов, состава и влажности воздуха, свойств носителя. Определенную роль могут играть агрегатное состояние красителя и различные химические вещества, входящие в его состав. Выцветание является окислительным процессом, обусловленным действием кислорода на активированную светом молекулу красителя.

Старение пленочных материалов. Старение кинофотофонодокументов – это сложный процесс, обусловленный необратимыми изменениями свойств в процессе длительного хранения и эксплуатации документов. Оно происходит в результате сложных физических, химических и биологических процессов, протекающих под влиянием температуры и влажности воздуха, действия света, радиационных излучений, агрессивных сред, механических деформаций и др.

К физическим процессам, вызывающим старение материалов, можно отнести испарение летучих компонентов (пластификаторов), релаксацию цепей или участков в анизотропных ориентированных системах и др.

Химические превращения при старении пленочных материалов обусловлены в основном процессами деструкции и структурирования макромолекул. Деструкция полимера, заключающая в распаде полимерной цепи, приводит к уменьшению молекулярной массы полимера и ухудшения и механических характеристик материала. В зависимости от преобладания одного из процессов материал либо размягчается, либо становится хрупким.

Под биохимическими процессами старения понимают процессы, вызванные деятельностью живых организмов, которые развиваются на полимерных материалах.

Нитроцеллюлоза. В процессе длительного хранения нитрооснова теряет летучие компоненты, сокращаются ее геометрические размеры, происходит возрастание хрупкости и в крайних случаях омыление и деструкция нитроцеллюлозы и пластифицирующих добавок, как следствие течение химических процессов.

Старые нитропленки считаются пожароопасными. Так, новая нитрооснова воспламеняется при 130^оС, а старая при 37…41^оС. Горение нитроосновы сопровождается взрывом. Кроме повышения огнеопасности в процессе хранения происходит разложение нитроцеллюлозы, которое приводит к образованию оксидов азота. В процессе разрушения нитропленки появляются газы, главным образом кислородных соединений азота, из которых наиболее опасен диоксид NO₂.

Анализируя полученные данные, можно отметить, что наиболее изменяющимися в процессе хранения и важными при эксплуатации фонодокументов являются следующие показатели: отклонение от заданной формы, прочность при ударном нагружении. Изменение формы магнитных лент в процессе хранения имеет большое, а иногда и решающее значение для нормальной эксплуатации фонодокументов. Деформированная лента не обеспечивает достаточного контакта носителя записи магнитной головкой воспроизведения, что является причиной искажений записанной информации. Наиболее серьезным дефектом испытанных рулонов является сеть микротрещин рабочего слоя магнитной ленты, свидетельствующая о начале его разрушения, что может быть причиной невозможности дальнейшего использования фонодокументов. В процессе исследования было отмечено более интенсивное изменение физико-механических свойств в наружных витках рулона ленты по сравнению с глубинными. Следовательно, процессы старения протекают быстрее в местах, легко доступных влиянию атмосферных факторов.

Старение фотографического изображения. В процессе естественного старения значительно изменяются показатели кинофотодокументов, в частности светочувствительность, контрастность и т. д. Естественным процессом старения является коагуляция, которая приводит к увеличению контрастности изображения и исчезновению полутонов. Наиболее сложной является задача обеспечения физико - химической сохранности особо ценных цветных кинодокументов, основное отличие которых от черно - белых заключается в том, что изображение в них построено органическими красками. Из-за нестойкости красителей цветного изображения срок сохранности цветных кинодокументов в несколько раз меньше, чем черно-белых. В тоже время в мировой и отечественной практике проявляется тенденция дальнейшего значительного роста производства цветных кино- и телевизионных фильмов.

Старение магнитной записи. Под старением магнитной записи понимают изменение во времени электроакустических показателей магнитной ленты. Наиболее изменяющиеся во времени показатели – уровень записи, копирэффект и частотная характеристика. Основными причинами ухудшения электроакустических показателей являются изменение формы и уменьшение эластичности самой ленты.

Биологическое поражение документов. Одной из причин преждевременного разрушения документов является поражения их плесневелыми грибами и насекомыми. В настоящее время известно около 400 видов грибов и насекомых, обнаруженных на документах и книгах. Они способны поражать документы на бумаге, кальке, тканях, дереве, коже, пергаменте и металле, а также восковые и сургучные печати, кинофотофонодокументы. Поражение грибами имеет множество проявлений. Это выделение многочисленных продуктов обмена, действующих самостоятельно как химические реагенты или окрашивающих документы, ферментативное разрушающее действие.

Бумага как капиллярно-пористая система является труднодоступным питательным субстратом. Однако при влажности воздуха более 70% происходит капиллярная конденсация влаги, способствующая появлению грибов и их миграции, что вызывает гидрофобизацию бумаги и изменение ее свойств, в частности гибкости, эластичности и др. Споры грибов обладают способностью поражать и синтетические материалы. Биологические процессы старения особенно интенсивно протекают в кинофотодокументах, так как желатин является хорошей белковой питательной средой для микроорганизмов. В результате жизнедеятельности грибов происходят деструкция и разжижение желатинового слоя, что может привести к полной потере документа.