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Zeitgenossen betrachten unsere Zeit als sogenanntes Informationszeitalter. Sie beziehen dies auf die starke und weiter anwachsende Informationsverarbeitung mit Hilfe von Computern. Dies bedeutet allerdings nicht, dass es vor der Erfindung des Computers keine Informationsverarbeitung gab. Das Trägermedium für Informationen war noch nicht die Elektronik, es war uneingeschränkt das Papier. Papier ersetzte wiederum schleichend über Jahrhunderte das Pergament. (Weitere Möglichkeiten Informationen aufzuzeichnen basierten auf anderen Materialien: Stein, gebrannter Ton, Textilfasern, Knochen usw.) Pergament war zwar das verbreitetste Trägermedium seit der Frühzeit der Schriftaufzeichnung, gleichzeitig aber wegen der Erzeugung aus Tierhaut begrenzt, teuer und für die Allgemeinheit, der dadurch Informationen, sprich Wissen vorenthalten blieben, unerreichbar. Ein leichter verfügbarer Ersatzstoff als Träger von Informationen mußte gefunden werden.
Ein billiger Ersatz wurde gefunden
Obwohl der Name Papier sich vom Papyrus ableitet, wurde das Herstellungsverfahren von Papier in China erfunden. Ausgangsmaterialien waren Hanf, alte Fischernetze, Lumpen, aber auch Seide. Auf Anregung von Kronprinz Shotoku (572-621) pflanzte man Maulbeerbäume (Kozo) an, deren Rindenbast für die Papierherstellung vorgesehen wurde. Der Bedarf dieses Jahrhunderte später nach Europa gekommenen und dort aus Hadern hergestellten Ersatzes stieg unaufhörlich, vor allem durch den Durchbruch der schwarzen Kunst, dem Buchdruck mit beweglichen Lettern nach Gutenberg. Mit zunehmender Nachfrage nach Büchern wurde der Rohstoff wiederum knapp und begehrt. Sammelkonzessionen für Lumpen wurden vergeben und der Schmuggel von Lumpen über Landesgrenzen hinweg wurde unter Strafe gestellt. Ein unhaltbarer Zustand.
So kam man zum verstärkten Einsatz von Holz für die Papierfaserproduktion. Zur verarbeitung wurde Aluan verwendet. Im Gegensatz zum Hadernpapier war Holzschliffpapier allerdings nach der Herstellung durch das Aluan stark sauer. Bei schlechter Lagerung und direkter Sonneneinstahlung vergilbt es und wird brüchig.
Eine billige Behandlung wurde gefunden
Einlegen des Papiers im mineralreichen, so genannten harten kohlensauren Wasser. Das Papier wird dadurch wieder heller und gleichzeitig werden die Fasern durch Mineralablagerungen verfestigt. (CaCO3 + H2O) . Doch leider ist dieses Wasser zwar gut fürs Papier, bringt allerdings Nachteile für, Tinten, Druckfarben, Holzdeckel der Bücher, Ledereinbände, Metallklammern, etc.
Eine teuer, aufwendige Lösung wurde erfunden
Man ersetzte das Wasser durch andere Flüssigkeiten. Dadurch, dass wasserfrei gearbeitet wird handelt man sich allerdings eine unüberschaubare Anzahl weiterer, technisch komplexer Störmöglichkeiten ein. (Näheres dazu und warum darauf nicht ganz zu verzichten ist später im Text.)
Eine kostengünstige Behandlung wurde gefunden
Das SOBU - Verfahren. Zurück zum handwerklichen Entsäuern des Papiers, allerdings mit einem entscheidenden Unterschied. Wasser wird nur in dem Umfang verwendet der für die chemische Reaktion unbedingt notwendig ist. Der Transport der notwendigen Chemikalien geschieht mittels warmer trockener Luft. Alle anderen Verfahren benutzen Flüssigkeiten als Trägermedium, um darin enthaltene gelöste Mineralien ins Papier zu bringen.
Um alle interessierten Leser auf den gleichen Kenntnisstand zu bringen müssen wir bereits erwähnte einzelne Punkte und zusätzliche Aspekte näher beschreiben, vertiefen bzw. auf weitere Quellen verweisen.
Papier
Papier ist eine Sammelbezeichnung für ein Halbfertigprodukt aus unterschiedlichen Rohmaterialien. Es ist eines der ersten kulturellen Erzeugnisse, wobei je nach Herstellungsland auf unterschiedliche Rohstoffe zurückgegriffen wird. Vom Papyrus aus dem alten Ägypten kommt der Name. Rohstoffe sind pflanzliche Fasern aus Nadelhölzern, Laubhölzern, Stroh, Gräsern, tierische Fasern z.B. Schafwolle, und synthetische Fasern. Als Füllstoffe werden außerdem eine ganze Reihe von mineralischen Stoffen verwendet.
Die Eigenschaft von Papier hängt ganz wesentlich von den zur Herstellung verwendeten Faserstoffen ab. Die Gewinnung dieser Fasern aus Holz oder Einjahrespflanzen kann durch eine mechanische Zerfaserung dieser Rohmaterialien auf Steinschleifern (Holländer) oder in Refinern erfolgen, zum anderen auf chemischen Wege durch Herauslösen des Lignins und auch teilweise der Hemicellulosen aus dem Faserrohstoff, wobei das Gewebe seinen Zusammenhalt verliert. Die mechanisch gewonnenen, ligninreichen Faserstoffe bezeichnet man als Holzstoffe, die ligninfreien als Zellstoffe. Der Zusammenhalt der Fasern im Papier beruht in erster Linie auf Wasserstoffbrücken, die sich zwischen den OH-Gruppen und Carboxylgruppen von Kohlehydraten ausbilden können. Anschließend werden die Fasern mit Zuschlagstoffen versehen. Dies können anorganische Füllstoffe, wie z.B.
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Aluminiumsilikat= Kaolin=China-Clay=Al4(OH)8(Si4O10) Kreide=Calcit=Kalkspat=CaCO3=Kalziumcarbonat |
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Talkum= Magnesiumsilikat 3 MgO 4SiO2 H2O |
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Magnesit= Magnesiumcarbonat= MgCO3 |
Sie verbessern die Weichheit der Papieroberfläche, ihre Geschlossenheit und Bedruckbarkeit und erhöhen die Opazität (Lichtdurchlässigkeit). Zur Verbesserung der Faserbindung und der Tinten-festigkeit von Papier können Leime zugesetzt werden. Fasersuspensionen mit Zuschlagstoffen werden bei einer Konzentration von unterhalb 1% gleichmäßig auf ein laufendes Sieb aufgetragen. Dabei findet die Blattbildung durch Entwässerung der Fasersuspension durch das Sieb statt. Bei einer Feststoffkonzentration von 20-25% wird das Fasergefüge vom Sieb abgenommen und durch Pressen geführt.
Kaolin entsteht bei der Verwitterung von Granit, Porphyr, Feldspat und Feldspatsanden. Die Chemische Zusammensetzung liegt etwa bei 39% Al2O3, 46% SiO2, 14% H2O und Verunreinigungen von TiO, MgO, CaO, Na2O, K2O, BaO. Magnesiumoxid (MgO) kann sich durch seine chemisch - physikalische Nähe zum Kaolin beim Zusatz von Wasser somit am vorhandenen Kaolin anhängen und eine basisch - alkalische Reserve nach einer Neutralisation des Papiers initiieren. Die Qualität der Holzrohstoffe hängt wesentlich von der Anzahl und der Länge der Fasern ab. Im Holländer oder neueren Verfahren werden diese Cellulosefasern voneinander getrennt und durch quetschen der Länge nach aufgespalten und weiter zerfasert. Aus der fertigen Pulpe (Papierfaserbrei) wird ein Filz mit anhaftenden nassen Papierfasern gezogen. Über mehrere perforierte rotierende Zylinder wird die Papierbahn weiterbewegt. An diesen Zylindern saugen große Wasserringvakuumpumpen permanent Luft und Wasserdampf ab. Durch diese Vakuumtrocknung wird dem Papier das Wasser entzogen. Die Papieroberfläche wird außerdem verdichtet, und durch wiederholtes Walzen geglättet.
Jeder Papierquerschnitt zeigt drei verschiedene Schichten. Verdichtete verklebte aufgefüllte Oberflächen und eine lockere Kernschicht dazwischen. Diese Kernschicht puffert die Schwankungen der Chemie des Papiers zum Umgebungsklima (Hauptsächlich Wasseraufnahme, bzw. Wasserabgabe) über die Schnittkanten. Das heißt, über die Schnittkanten nimmt das Papier schneller Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf, als Feuchtigkeit auf dem kürzeren Weg durch die gewalzten Deckschichten dringen kann.
Säurefraß
Wird Papier ungünstig gelagert, das heißt unter schlechten klimatischen Bedingungen, oder wird Papier direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt kommt es im Papier zu Säurefraß. Dieser bewirkt eine Verkürzung der Papierfaser außerdem zum Teil eine starke Vergilbung an den Außenrändern, was in letzter Konsequenz zu einem Zerfall der Papierstruktur führt. Die ab ca 1806 von Keller eingeführte direkte Harz-Alaun Leimung basiert auf dem Ersatz eines tierischen Leims für das Zusammenkleben der Fasern durch die Kombination aus Baumharz und Alaun, die es erlaubte, die "Leimmischung" dem Papierbrei direkt beizufügen. Ohne Neutralisation des PH-Wertes im Herstellungsverfahren des Papiers hat dieses dadurch einen PH-Wert von ca. 4,5.
Ein weiterer Grund für Säurefraß ist die bereits vorher verwendete Chorbleiche, um minderwertiges braunes Rohmaterial für ein weißes Papier als Endprodukt einsetzen zu können. (Macintosh, 1799) Alaun, Al2(SO4)3, Aluminiumsulfat, Kaliumalaun, KAl(SO4)2, Aluminiumkaliumsulfat, schwefelsauere Tonerde, sind Namen für eine Chemikalie und deren chemisch ähnliche Variationen. Die wässrige Lösung reagiert infolge Hydrolyse sauer. Aluminiumsulfat: bildet als Oktadecahydrat (wasserhaltiger Kristall) farblose nadelförmige Kristalle, die sich in Wasser, besonders in der Wärme, extrem gut lösen, (1%ige Lösung pH 3,5).
Betrachten wir kurz einmal die Bereits erwähnten Papierfüllstoffe. Je nach Reinheit und Art der Aufbereitung dieser Grundstoffe kommen außer in der Papierindustrie weitere Einsatzgebiete dieser Stoffe in Frage:
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Kaolin: Porzellanindustrie, Pharmazeutische Industrie, Gummiindustrie, Lackindustrie etc. |
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Kreide, Kalk: Glasindustrie, Stahlindustrie, Baustoffindustrie, Feuerfestindustrie, Rauchgas-entschwefelung für Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen etc. |
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Talkum: technische Keramik, Pharmazeutische Industrie, Gummiindustrie, Lackindustrie etc. |
Die Erkenntnis daraus ist, das auch außerhalb der Papierindustrie die Eigenschaften dieser Füllstoffe sehr gut bekannt sind.
Entsäuerung
Eine immer wieder gestellte Frage lautet: Auf welchem Weg entfernt man die Säure aus dem Papier? Bei einer Entsäuerung mit CaCO3 (Calciumcarbonat) wird die vorhandene Schwefelsäure zu Gips umgewandelt und dadurch neutralisiert. Beim Prozeß der Entsäuerung bleiben die Stoffe, welche für die Säure im Papier verantwortlich sind, im Papier. Eine Entfernung hätte einen Gewichtsverlust und eine Schädigung der Papierstruktur zur Folge. Vielmehr passiert in der Verbindung von alkalischen Substanzen welche z.B. als feine Stäube eingebracht werden, CaCO3, MgCO3, MgO eine Umwandlung in unschädliche Füllstoffe.
CaCO3 + H2SO4 à CaSO4 + H2O + CO2 ; Gips, bewährter Füllstoff
MgO +H2SO4 à MgSO4 + H2O Magnesiumsulfat = Bitterspat, bewährter Füllstoff
Die Reaktionen sind stark vereinfacht, notwendige Zwischenschritte fehlen.
Heterogene Gleichgewichte oder Zustandsdiagramme
Ausgehend von einem Stoff dessen physikalisch Eigenschaften bekannt sind, kann man einen zweiten Stoff ebenso untersuchen um danach verschiedene Mischungen auf die gleichen physikalischen Eigenschaften hin zu betrachten. Nimmt man noch einen dritten Stoff dazu, wird der Aufwand um ein vielfaches größer. Je mehr Grundstoffe dazu kommen, desto unvorhersehbarer wird der experimentelle Aufwand und desto unwahrscheinlicher wird eine Vorhersehbarkeit der Untersuchungsergebnisse. Ebenso verhält sich dies mit den chemischen Eigenschaften.
Fazit: Je weniger verwendete Stoffe in einen Grundstoff einfließen, oder aber mit je weniger verschiedenen Stoffen dieser Grundstoff behandelt wird desto stabiler werden die gewünschten Ergebnisse.
Betrachtet man dabei das Konglomerat der für die Papierherstellung verwendeten Papierchemikalien, (Standard etwa 900, weitere Eingesetzte etwa 1200, nach Baumann, Herberg-Liedtke), ist Papier mittlerweile einer der komplexesten Werkstoffgruppen. Als Chemikalien für den Vorgang der Entsäuerung des Papiers, kommen somit sowohl für das Trägermedium als auch für die eigentliche Entsäuerung ausschließlich Stoffe in Frage welche bereits einen möglichst hohen Anteil im Papier aufweisen. Idealer weise alkalische Füllstoffe.
Verfahrenstechnische Aufbereitung
Außer den vorhandenen Physikalisch - Chemischen Eigenschaften kommt der Aufbereitung der Rohstoffe eine große Bedeutung zu. Eine theoretisch hohe Reaktionsfähigkeit eines Stoffes kann zum Beispiel bei der Rohstoffaufbereitung durch Wärmebehandlung, Reinheitsgrad, und Korngröße herabgesetzt werden. Im Idealfall ist ein einzelnes Molekül am reaktionsfreudigsten, da seine Oberfläche im Verhältnis zur Gesamtmasse am größten ist. Das heißt übertragen auf Feststoffe, je feiner ein Pulver einer möglichst reinen Substanz ist, desto schneller erfolgen die Reaktionen.
Papiereinflußgrößen --> künstliche Alterung
Jedes Produkt wird während der Fertigung einer permanenten Qualitätssicherung unterworfen, um etwaigen Schwankungen der Rohstoffe und Vorprodukte rechtzeitig in der laufenden Produktion die Maschinenparameter anpassen zu können. Dies ist allgemein gehalten, gilt aber insbesondere auch bei der Herstellung von Papier. Zusammen mit anderen Prüfverfahren wird Papier einer sogenannten künstlichen Alterung unterworfen.
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drei Tage Einlagerung (72h) bei 100-105°C und trockener Luft |
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12 Tage Einlagerung (288h) bei 80°C und relativer Luftfeuchtigkeit von 65% |
Das jeweilige Ergebnis wird als gleich angesehen, in Bezug auf die Alterung jeweils analog 25 Jahre. Wird die Temperatur jeweils um 10 Grad reduziert, etwa von 100-105°C auf 90-95°C, würde sich rechnerisch die künstliche Alterung halbieren. Verfolgt man diese Rechnung weiter, so wird Papier welches einer Temperatur von 40°C bei 65% relativer Luftfeuchtigkeit für die Dauer von 15 Minuten ausgesetzt wird, um 12 Stunden zusätzlich altern.
Naturwissenschaftlicher Exkurs
Als Messwert für eine Bestimmung des Säuregehalts einer Flüssigkeit wird der sogenannte pH-wert: verwendet. Die Stärke einer saueren oder alkalischen Lösung kann entweder durch die H+ oder durch die OH- Ionenkonzentration, welche durch teilweisen Zerfall von Wassermolekülen (H2O) entstehen, angegeben werden, weil sich die eine aus der anderen über das Ionenprodukt des Wassers errechnen läßt. Allgemein wird die H+ Ionenkonzentration als Charakteristikum gewählt. Früher wurden sehr kleine Konzentrationen durch Potenzen mit negativen Hochzahlen, z. B. 10-7 oder 10-11, wiedergegeben. Für die in der Chemie der Lösungen besonders bedeutsame H+ Ionenkonzentration wurde aus rein praktischen Gründen eine neue Zahl, der pH- Wert eingeführt. pH = -log [H+] Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der H+ Ionenkonzentration. Der Wert bewegt sich auf einer Skala von 0 bis 14 . Ein pH Wert von 0 bedeutet somit, dass eine Lösung extrem stark sauer ist, ein pH Wert von bedeutet 6 schwach sauer, pH 7 neutral pH 8 schwach basisch, pH 14 stark basisch.
Unter Vakuum versteht man Drücke unterhalb des Normdrucks, oder Atmosphärendrucks von 101,325 kPa oder 1013,25 mbar. Die Bezeichnung Grobvakuum bezieht sich auf den Bereich bis 10kPa oder 100 mbar.
Die relative Feuchte welche zum Beispiel auf einer Wetterstation angezeigt wird, liefert eine Aussage über den Wassergehalt in Luft in Abhängigkeit von Druck und Temperatur. Zum Beispiel ist die Entstehung von Nebel in der Natur das tröpfchenweise Ausfallen von Flüssigkeit, normalerweise von Wasser bei Abkühlung und einer relativen Feuchte von 100%, auch bezeichnet als Taupunkt. Näheres dazu in den Grundlagen für Klimatechnik und im VDI-Wärmeatlas. Zum Basisverständnis gehört vor allem das h-x Diagramm nach Mollier.
Ein neues Trockenverfahren zur Buchentsäuerung
Die Firma SOBU wurde am 13.02.2001 gegründet. Zunächst befassen wir uns ausschließlich mit der präventiven Massenbuchentsäuerung, beziehungsweise mit der Entsäuerung von Archivgut. Die Initiatoren der Firma SOBU befassen sich seit mehreren Jahren intensiv mit dem Thema Buchentsäuerung. Der eigentlichen Firmengründung voraus ging eine einjährige Planungsphase. Wir arbeiten mit bereits mit bewährten Chemikalien und physikalisch erforschten Gesetzmäßigkeiten welche allerdings in der Kombination völlig neu sind. Die von der Firma SOBU entwickelte Sondermaschine zielt auf eine gleichmäßige dosierte Verteilung der Eingesetzten Mittel bei gleichzeitiger schonender Behandlung von Büchern oder Loseblattsammlungen ab. Dabei variieren wir die Parameter der Luft und arbeiten sowohl im Vakuum als auch im Überdruckbereich. Weitere Veränderliche sind Temperatur und relative Feuchte. Flüssigkeiten welche fein zerstäubt in Gasen gleichsam schweben werden als Aerosole bezeichnet. Das Verfahren welches bei der Firma SOBU Verwendung findet, kann man vom Ausgangspulver MgO sowohl als Trockenverfahren, vom tatsächlichen Verhalten in unserer Behandlungskammer aber als Aerosolverfahren bezeichnen. Seit Oktober 2001 ist eine Kleinanlage mit einer Kapazität von 1000 kg Papier in einem Monat in einer Arbeitsschicht in Betrieb. In Vorbereitung sind zwei Anlagen mit je 4500kg pro Monat und Arbeitsschicht. Das zu behandelte Papier muß dabei noch so mechanisch stabil sein, daß es Blätterbar ist. Ledereinbände, Holzdeckel, farbige Drucke, Metallprägungen sind kein generelles Ausschlußkriterium. Da die Firma SOBU keinerlei Restaurierung betreibt, sieht ein Buch hinterher genauso aus wie vorher. Lediglich ein eventueller stark saurer Geruch ist durch einen leichten alkalischen Geruch getauscht worden. Stark vergilbte Bücher werden nach einiger Zeit wieder heller. Wesentlich jedoch ist, daß ein weiterer Zerfall der Papierstruktur gestoppt wurde. Für die ersten drei Maschinen ist ein maximales Papierformat von 350mm x 250mm x 60mm vorgesehen.
Maschinenbeschreibung
Die Maschine (Abb. 4) besteht aus einem liegenden Rohrkörper, vorne mit einer automatischen Tür und hinten fest verschlossen. Auf beiden Seiten befinden sich Sichtfenster. Der Buchwagen (Abb. 5 und 6) läuft auf speziellen Schienen und ist doppelstöckig, um den Raum im Behandlungskessel besser zu nützen. Auf dem Wagen befinden sich Buchbleche, auf denen die Bücher, oder das Archivgut fixiert ist. Diese Buchbleche sind so variabel konstruiert, dass man auch nicht gebundene Materialien (z.B. Zeitschriften, den Inhalt von Aktenordnern und sonstige Archivalien) fixieren kann. Der Wagen führt während der Entsäuerungsbehandlung eine oszillierende Bewegung aus. Dabei fährt das Archivgut an Düsenpaaren vorbei aus denen Luft ausströmt, welcher die Bücher (lose Blattsammlungen) auffächert. Für die gesamte Konstruktion wird ausschließlich nichtrostendes Material verwendet.
Verfahren:
Als erster Schritt wird das Archivgut in Augenschein genommen, registriert und der pH Wert mit einer Oberflächenelektrode gemessen und gespeichert. Nach dem manuellen Bestücken der Buchwagen, dem gesteuerten Einfahren in den Behandlungsraum wird die Türe automatisch geschlossen. Der Behandlungsraum wird bis auf max 250 mbar evakuiert. Sobald das Vakuum erreicht ist, beginnt der Buchwagen zu oszillieren. Vakuum wird benötigt, um das Papier aufnahmefähig vorzubereiten. Anschließend wird aufgeheizte Luft über spezielle Düsen links und rechts zugeschaltet, welche das Archivgut gleichmäßig auffächert. (Abb. 7) Danach wird destilliertes Wasser auf denselben, vorgeheizten Luftstrom als Träger über die Düsen eingeblasen (Abb. 8). An der Papieroberfläche haften die verwendeten feinen Stäube dadurch fest, das durch ein erzeugtes Vakuum die natürliche Feuchtigkeit des Papiers an die Oberfläche gesaugt wird.
Das destillierte Wasser wird so als Aerosol gleichmäßig auf die Seiten aufgetragen. Kurze Zeit danach wird eine Pulvermischung bestehend aus Magnesiumoxid und Calciumcarbonat (Korngröße 0,002 -0,01 mm) ebenfalls durch die genannten Düsen eingeblasen. Der vorhandene Blätterluft - Strom wird dabei als Träger benützt. Nun wird die Vakuumpumpe abgeschaltet und wir kommen durch den kontinuierlichen Blätterluft - Strom automatisch in einen Überdruck. Überdruck brauchen wir, um die Neutralisationsstoffe effektiv und gleichmäßig in das Papier zu bringen. Der vorletzte Schritt bringt das Luft- Wasser- Aerosol auf die Seiten ein. Danach wird der atmosphärische Luftdruck eingestellt und die Tür wird automatisch geöffnet. Bei einem absoluten Druck von 3000 mbar wird ein Entlastungsventil geöffnet, damit der Druck nicht weiter ansteigen kann. Gleichzeitig werden die Schritte des Einblasens von destilliertem Wasser mit Calciumcarbonat, sowie Magnesiumoxid - Pulver wiederholt.
Der Überdruck wird nun wieder abgebaut, der Blätterluft - Strom sowie die Oszillation des Buchwagens abgeschaltet. Sobald der Atmosphärische Druck (Normaldruck) erreicht ist, wird die Türe automatisch geöffnet und die Buchwagen fahren heraus. Der Buchwagen fährt ebenfalls automatisch aus der Maschine auf einen bereitgestellten Bestückungswagen. Das Archivgut war jetzt weniger als 20 Minuten in der Maschine.
Der pH - Wert wird nochmals gemessen, bevor das Archivgut in einer Reifekammer eine Woche eingelagert wird. Bei einem Klima von 22°C und einer rel. Feuchte von 60 % kann das MgO zusammen mit Wasser die im Papier enthaltenen Säuren langsam neutralisieren. Dabei dringt gleichzeitig das MgO mit Wasser als Transportmedium tiefer in das Papier ein. Das heißt, die Feuchtigkeit verteilt sich langsam über die Schnittkanten im Papier, Feuchtigkeit ist im Papierkern. Auf der Oberfläche des Papiers ist das fein verteilte anhaftende Pulver durch den zeitweisen Überdruck am Ende der Behandlung in die Poren gedrückt worden. In der Reifekammer vollzieht sich der Ausgleich zwischen der durch die Feuchtigkeit gelösten saueren Bestandteile im Kern und der dazu relativ trockeneren alkalischen Papieroberfläche. Feuchtigkeit dringt von innen nach außen und transportiert dadurch alkalische Bestandteile durch den Massenausgleich in die Gegenrichtung. Dieser Prozeß ist durch den speziellen Aufbau des Papiers notwendig.
Am Ende der Einlagerungszeit in der Reifekammer wird nochmals der pH-Wert ermittelt. Nun ist der meßbare Oberflächen pH - Wert allerdings geringer als unmittelbar nach der Behandlungskammer, da die basischen Bestandteile in den Kern des Papiers durch Diffusion eingedrungen sind.
Eingesetzte Mittel:
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aufbereitete, gereinigte Luft, |
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aufbereitetes gereinigtes Wasser |
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calciniertes, kaustisches Magnesiumoxid (MgO), Korngröße statistisches Mittel < 10µm |
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Calciumcarbonat, CaCO3, Korngröße statistisches Mittel < 10µm |
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Energie in Form von elektrischem Strom |
Die wichtigsten Unterschiede zu bereits bekannten Trockenentsäuerungs - Verfahren:
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Die Bestäubung und Bewässerung
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findet in einer Behandlungskammer statt. |
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Geschieht sowohl im Vakuum als auch im Überdruck |
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Als Trägermedium wird aufbereitete, vorgeheizte Druckluft verwendet. |
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Es findet keine Luftumwälzung statt. |
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Das destillierte Wasser wird als Aerosol in das Archivgut eingebracht, |
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Überwachte Lagerung in der Reifekammer |
Ausblick
Grundsätzlich kann man sagen dass alle auf dem Markt befindlichen Entsäuerungsverfahren das Problem des Papierzerfalls von jeweils unterschiedlichen Standpunkten aus angehen, und außerdem eine unterschiedliche Zielrichtung verfolgen. Nach verschiedenen Schätzungen spricht man von mindestens 90.000 t Kulturgut aus Papier in öffentlicher Hand, allein in Deutschland. Das Entsäuern von Hand, welches auf unterschiedliche Art und Weise von Restaurateuren in Manufakturen betrieben wird, hatte seine Berechtigung bis zu dem Zeitpunkt der Einführung von industriellen Entsäuerungsmaßstäben.
Betriebswirtschaftlich betrachtet wird eine sogenannte Mischkalkulation bei der Bestandserhaltung eingeführt werden müssen. Bei sehr stark geschädigten Papiererzeugnissen werden rein handwerkliche, also teure, da zeit intensive Verfahren, angewandt werden müssen. (eigene Schätzung: Volumen 5-15%, immer noch nicht zu bewältigen) Weitere Manufakturen sind notwendig, Einzige Markteinschränkung ist letztendlich der Preis. Die Zielrichtung sind hauptsächlich wertvolle Bücher.
Industrielle Papierspaltung mit anschließendem Kernmantelaufbau macht Menge, ist allerdings trotz Maschineneinsatz relativ teuer. Sie hat allerdings zur manuellen Entsäuerung bereits kapazitive und preisliche Vorteile, jedoch als Einschränkung möglichst einheitlichen Blattformate und Papiersorten; geschätzt 10% des Volumens. Die geschätzte, vorhandene Kapazität beträgt etwa 4-20 Jahrestonnen. Weitere Anlagen unterschiedlicher Papierformate sind deshalb notwendig.
Preislich darunter dürften die Massenbuchentsäuerer nach verschiedenen Nassverfahren liegen. Im Zusammenhang mit stark geschädigten Papieren und Schädlingsbefall ist dies sicherlich die derzeit sinnvollste Vorgehensweise, was Preis und Leistung anbelangt, das geschätzte Volumen beträgt ca.20%; die geschätzte Kapazität aller Nassverfahren etwa 200 Jahrestonnen. Weitere Anlagen sind notwendig. Die Zielrichtung sind mechanisch nicht mehr belastbare Papierprodukte.
Als Prävention, beziehungsweise für mechanisch belastbare, schwach geschädigte Bücher und Archivalien zum Entsäuern bei einem pH-Wert ab 3,0 wird es allerdings zu einem großtechnisch automatisierten Trockenverfahren keine Alternative geben, geschätzter Bedarf: 55-65 % Volumen. Dies bedeutet etwa die Anlagenausweitung auf eine zu bearbeitende Jahresmenge von mindestens 5000 t. Wo aber sind diese notwendigen Kapazitäten?
Der größte Handlungsbedarf ist folglich bei der Umsetzung eines industriellen Trockenverfahrens, wozu das von SOBU entwickelte Verfahren dienen soll.
Literatur |
Bansa Helmut: Aqueous Deacidification with Calcium or with Magnesium?, Artikel im Restaurator Vol.19 Number 1, 1998, K.G.- Sauer Verlag München |
Baumann W. und Herberg-Liedtke B.: Papierchemikalien, Springer Verlag Berlin, 1994 |
Baumgarten Heinrich L.: Verfahrenstechnik der Papiererzeugung, Dresden, TUD-PTM 20/96, Ausgabe 1996 |
Beitz W. und Küttner K.H., (Hrsg): DUBBEL Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer Berlin, 18. Auflage 1995 |
D'ans J. und Lax E.: Taschenbuch für Chemiker und Physiker, Springer Verlag Berlin, 2. Auflage 1949 |
Faragallah William Hakim: Flüssigkeitsringvakuumpumpen, Selbstverlag Schwalbach/Taunus, 2.Auflage 1985 |
Handbuch der Klimatechnik, Band 1 Grundlagen, Verlag C.F. Müller Karlsruhe, 1989 |
Hirschberg H.G.: Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau, Springer Verlag Berlin 1999 |
Hollemann-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, deGruyter Verlag Berlin, 101.Auflage 1995 |
Magnesium Taschenbuch, Aluminium Verlag Düsseldorf, 2000 |
Papiermacher Taschenbuch, Dr. Curt Haefner Verlag Heidelberg, 7.Auflage 1999 |
Recknagel-Sp.-Sch.: ., Taschenbuch für Heizung+Klimatechnik, Oldenbourg Verlag München, 69. Auflage 2000 |
VDI-Wärmeatlas, VDI-Verlag Düsseldorf, 7.Auflage 1994 |
VDI-Lexikon, Werkstofftechnik, Gräfen Hubert, (Hrsg), VDI-Verlag Düsseldorf, 1991 |
Wächter Wolfgang: Buchrestaurierung, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 3. Auflage 1987 |
Wächter Wolfgang: Bücher erhalten pflegen und restaurieren, Verlag Hauswedell Stuttgart, 1997 |
Walenski Wolfgang: Papierbuch, Verlag Beruf+Schule Itzehoe, 2. Auflage 1999 |
Wiedemann und Oswald, (Hrsg): Angewandte chemische Thermodynmik und Thermoanalytik, Birkhäuser Basel 1979 |
Willmes A.: Taschenbuch chemische Substanzen, Verlag Harri Deutsch Frankfurt a. Main, 1993 |
B.I.T.online 4(2001) Nr.3: Firmenportrait oder Neue Produkte |
| Zum Autor: |
Norbert Leisch
SOBU - Sondermaschinenbau & Buchentsäuerung
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Stand: Februar 2003
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