ITMI20011413A1

ITMI20011413A1 - Metodo di trattamento conservativo di materiale cartaceo

Info

Publication number: ITMI20011413A1
Application number: IT2001MI001413A
Authority: IT
Inventors: Giancarlo Verardo; Angelo Giumanini; Antonio Zappala; Andrea Gorassini
Original assignee: Consiglio Nazionale Ricerche; Univ Degli Studi Udine
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-04
Also published as: ITMI20011413A0; CA2392553A1; EP1273707A3; US20030059337A1; EP1273707A2

Description

Domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo :

"Metodo di trattamento conservativo di materiale cartaceo"

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda un nuovo metodo di trattamento di materiale cartaceo comprendente la deacidificazione dello stesso materiale mediante l’impiego di diazoderivati di formula (I) più avanti riportata.

STATO DELL’ARTE

E’ universalmente riconosciuto che tra le cause di una troppo rapida degradazione dei beni culturali su supporto cartaceo va annoverata la presenza di acidità nel materiale.

Nella carta moderna l’acidità è generalmente indotta durante lo stesso processo di fabbricazione in cartiera; ma spesso è presente in documenti o libri, anche se allestiti con carta non acida, in quanto proveniente da alcuni tipi di inchiostro da manoscritto molto diffusi nel passato.

Gli esperti concordano che per poter prolungare la vita utile dei libri e dei documenti conservati in biblioteche ed archivi (a seconda degli studiosi, da tre a cinque volte) sia necessario eliminare l’acidità dai materiali con una tecnica che in ambiente specialistico viene definita di "deacidificazione”. Ovviamente per evitare gli errori del passato, i nuovi documenti e i libri da conservare dovrebbero essere prodotti con carta non acida (UNI n. 10332 - Carta per documenti. Requisiti per la massima permanenza e durabilità e UNI n. 10333 - Carta per documenti. Requisiti per la permanenza).

Nelle biblioteche pubbliche statali italiane sono oggi conservate circa 30 milioni di unità bibliografiche; un pari quantitativo di materiale documentario cartaceo è conservato negli archivi pubblici.

Da indagini frammentarie condotte in alcuni ambienti dì conservazione italiani, in accordo con analoghe ricerche all’estero su scala più vasta, risulta che il 20 - 30% dei materiali librari e archivistici è oggi già tanto fragile da non poter essere dato in libera consultazione; il rischio di ulteriore danno sarebbe troppo alto. A fronte di questa percentuale relativamente bassa si rileva però che il 60 - 80% dei libri e documenti conservati avrebbe bisogno di essere deacidificato o in qualche modo stabilizzato; in caso contrario, sarebbe solo questione di tempo, tutto il materiale acido diventerebbe fragile, non più consultabile. Appare evidente da quanto detto che, per tutelare al meglio il patrimonio librario e documentale italiano, è necessario poter intervenire con tecniche di deacidificazione di massa, o comunque con tecniche di stabilizzazione, che ne rallentino la degradazione; con tecniche cioè che permettano di risanare l’intero patrimonio in un arco di tempo non superiore a dieci, quindici anni. In Italia purtroppo gli interventi di deacidificazione vengono attualmente condotti utilizzando esclusivamente tecniche manuali che permettono l’intervento, ogni anno, solo su qualche centinaio di unità archivistiche e librarie. Non si è a conoscenza di uso in Italia di tecniche di stabilizzazione di altro tipo. In ambito internazionale gli studi sulle tecniche di deacidificazione di massa sono in corso da circa 35 anni. In questo arco di tempo sono state proposte 15 o 20 diverse tecniche di intervento ma nessuna di esse si è ancora largamente diffusa. Lo stesso numero così alto di proposte lascia immediatamente capire che sono ancora da risolvere molti problemi. In qualche caso si tratta di problemi tecnici riguardanti la sicurezza dei materiali, ma anche la sicurezza del personale addetto; in altri casi vi sono dubbi sull’efficacia della tecnica proposta o sulla persistenza della deacidificazione; o ancora, in ultimo, in molti casi gli effetti secondari sui materiali sono inaccettabili.

E' quindi sentita l'esigenza di tecniche sviluppate e migliorate per la deacidificazione dei materiali cartacei.

SOMMARIO

La Richiedente ha trovato un nuovo metodo di trattamento conservativo di materiali cartacei comprendente la deacidificazione del materiale cartaceo mediante l’impiego come agente deacidificante di almeno un composto di formula (I) più avanti riportata.

Il metodo di trattamento secondo la presente invenzione si presta alla applicazione su qualsiasi tipo di materiale cartaceo e presenta i seguenti vantaggi :

- assenza della fase di disidratazione preliminare, a differenza della maggior parte dei metodi conosciuti, dei campioni da trattare con conseguente abbattimento dei costi di un eventuale processo industriale ;

- dopo il trattamento i valori di pH si mantengono al di sopra di 8.5-9.0 per tutti i campioni. Anche nel caso di carte fortemente degradate, che presentano un pH iniziale di 2-3 unità, il trattamento garantisce una sufficiente neutralizzazione ;

- omogenea distribuzione dell’agente deacidificante su tutto il campione favorita dalla notevole capacità impregnante del solvente ;

- facilità di rimozione del solvente che presenta basso punto di ebollizione e basso calore di vaporizzazione con conseguente abbattimento dei costi di un eventuale processo industriale ;

- protezione, indotta dal trattamento, contro inquinanti acidi atmosferici (S02 e N02) ;

- effetto protettivo a lungo termine ;

- il solvente organico utilizzato non presenta alcun potere solubilizzante nei confronti di sostanze idrosolubili (coloranti, pigmenti, inchiostri, etc). Rappresenta pertanto oggetto della presente invenzione un metodo di trattamento di materiale cartaceo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di deacidificazione mediante l’impiego come agente deacidificante di almeno un diazoderivato di formula (I)

in cui R’ è scelto tra H e metile, e R è il gruppo

dove n = 1, 2, 3, 4, 5 ; e R1 e R2, uguali tra loro, sono scelti tra metile e etile, oppure, presi insieme, formano con N un anello piperidinico 0 4-morfolinico.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Secondo una particolare forma di realizzazione dell’invenzione il presente metodo di trattamento comprende le seguenti fasi:

A) fase di pre-trattamento del materiale cartaceo consistente in un preliminare e grossolano allontanamento di eventuali polveri o residui estranei presenti sulla superficie del foglio tramite getti di aria compressa ;

B) fase di deacidificazione;

C) fase di lavaggio, eventualmente ripetuto, del materiale cartaceo proveniente dalla fase B), e allontanamento del solvente di lavaggio; D) eventuale fase di condizionamento.

La misura del pH del materiale cartaceo può essere effettuata con il metodo della misura di superficie (metodica TAPPI T 529 om-99).

Per la misura del pH possono essere utilizzate anche il metodo di estrazione a freddo (metodica TAPPI T 509 om-96) ed estrazione a caldo (metodica TAPPI T 435 om-96); tali tecniche sono tuttavia distruttive, e quindi non applicabili a materiali cartacei di interesse storico-documentario, ma solo a campioni appositamente preparati per prove di laboratorio.

La fase B) di trattamento con l’agente deacidificante è preferibilmente effettuata mediante completa immersione dei campioni cartacei in un apposito contenitore in vetro, di dimensioni variabili a seconda della quantità del materiale da trattare, contenente una soluzione eterea del composto di formula (I), preparata di fresco e conservata fino a quel momento al buio e ad una temperatura ≤ -18°C.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione il rapporto tra peso dei campioni e volume della soluzione è di circa 10g / 200ml, con una concentrazione di composto (I) variabile tra 0.1 e 0.5 M a seconda dello stato del materiale cartaceo da trattare (più concentrata per carte fortemente ossidate ed acide e meno concentrata per carte poco degradate).

Il contenitore viene quindi tappato non ermeticamente, per evitare un pericoloso aumento di pressione al suo interno e viene preferibilmente mantenuto a 4°C per un periodo compreso tra 24 e 96 ore (sempre in funzione dello stato del materiale originale). Dopo tale periodo si riporta il sistema a temperatura ambiente e si procede all’estrazione del materiale cartaceo.

L’agente deacidificamente preferito secondo l’invenzione è 2-(1-piperidin)diazoetano, ossia il composto di formula (I) in cui R è H, R1 e R2 presi insieme formano con N un anello piperidinico, e n è 1.

I diazoderivati di formula (I) impiegati nel metodo di deacidificazione dell’invenzione possono essere preparati con il processo di sintesi oggetto della domanda di brevetto copendente a nome della Richiedente.

Secondo una particolare forma di realizzazione del presente metodo l’agente deacidificante (I) è applicato in fase vapore, creando un’apposita camera in cui si possa applicare un vuoto sufficientemente spinto da creare in breve tempo un’atmosfera satura.

Nella fase C) del presente metodo la rimozione del solvente di lavaggio è preferibilmente condotta mediante asciugatura del materiale cartaceo lavato sotto forte aspirazione a temperatura ambiente su un ripiano di vetro per 6 ore circa. La rimozione del solvente può essere accelerata tramite l’applicazione di pressioni inferiori a quella atmosferica (sottovuoto).

Il solvente di lavaggio utilizzato è preferibilmente etere etilico.

Il materiale cartaceo così trattato può essere eventualmente sottoposto ad una fase D) di condizionamento, ad esempio mediante stoccaggio per 1 settimana in un contenitore coibentato (T 23°C, 50% R.H.) al fine di ripristinare il normale contenuto di acqua nella carta.

Per ottenere i risultati vantaggiosi sotto esemplificati, è generalmente sufficiente applicare un solo ciclo di trattamento secondo il presente metodo. Può essere tuttavia utile talvolta ripetere l’intero ciclo di trattamento due o più volte.

I seguenti esempi sono riportati a scopo illustrativo e non limitativo della presente invenzione.

ESEMPIO 1

Deacidificazione di campioni cartacei di un libro del 1954

Si sono eseguite misure preliminari di pH su un numero rappresentativo di campioni appartenenti al libro in esame allo scopo di poter attribuire un pH medio di tutto il volume.

Dopo le misure eseguite con il metodo della misura di superficie, e con i metodi di estrazione a freddo ed estrazione a caldo, si è potuto attribuire all’intero libro un valore di pH medio di 4-4.2 unità.

A) Si è eseguita una preliminare e grossolana pulizia (tramite getti di aria compressa) della superficie dei campioni allo scopo di allontanare polveri e/o residui presenti sulla superficie del foglio.

B) 20 campioni (quadrati di carta 4 X 4 cm circa) del peso medio di 0.15 g l’uno (per un totale di 3 g), sono stati completamente immersi in un pesafiltri in vetro (∅100 mm, h 50 mm) contenente 100 mi di una soluzione eterea di 2-(1-piperidin)diazoetano (0.3 M) preparata di fresco e conservata fino a quel momento al buio e ad una temperatura ≤ -18°C. Il pesafiltri tappato non ermeticamente, per evitare un pericoloso aumento di pressione al suo interno, è stato mantenuto a 4°C per 72 ore, quindi è stato riportato gradualmente a temperatura ambiente e da esso sono stati estratti i campioni.

C) i campioni cartacei sono stati lavati ripetutamente con etere etilico per allontanare eventuali residui di 2-(1-piperidin)diazoetano non reagito. Dopo il lavaggio i campioni sono stati lasciati asciugare sotto forte aspirazione a temperatura ambiente su un ripiano di vetro per 6 ore ca.

D) Infine, dopo completa rimozione del solvente, i campioni sono stati condizionati per 1 settimana in un box coibentato (T 23°C, 50% R.H.). Su tali campioni si sono eseguite misure di pH su un arco di tempo di 3 mesi per verificare l’efficacia del metodo. Nella Figura 1 è riportato in grafico l’andamento del pH nel tempo prima del trattamento (linea tratteggiata) e dopo il trattamento (linea continua).

ESEMPIO 2

Deacidificazione di vari substrati cartacei

Allo scopo di valutarne l’efficacia, si è applicato il presente metodo di deacidificazione ad una gamma di substrati cartacei vasta ed eterogenea. A tale scopo si sono considerati diversi campioni di carta: CAMPIONE 1) carta Whatman n°1 chr grade pretrattata con vari agenti degradanti (NalO4, NaOCI, H2SO4, HCIO2) allo scopo di creare una notevole quantità di gruppi acidi “neutralizzabili” con 2-(1-piperidin)diazoetano ;

CAMPIONE 2) carta Whatman n°1 chr grade invecchiata artificialmente (T 80°C, 65% R.H.) per 3 mesi ;

CAMPIONE 3) carta di vecchi libri risalenti agli anni ’50 in notevole stato di degrado che presentavano una naturale acidità (pH = 3.5 - 4).

Tali campioni sono stati sottoposti al metodo di deacidificazione dell’invenzione nelle condizioni già descritte sopra nell’Esempio 1, usando sempre 2-(1-pìperidìn)diazoetano come agente deacidificante. In tutti i casi si è riscontrato un innalzamento di pH di almeno 4 unità andando da valori nettamente acidi prima della deacidificazione (pH = 4-5) a valori decisamente alcalini dopo il trattamento (pH ≡ 8-9). Si è monitorato l’andamento nel tempo del pH dei vari campioni e si è riscontrata una permanenza di alcalinità anche dopo 3 mesi di invecchiamento naturale (T 23°C, 50% R.H.).

Nella seguente Tabella 1 per tutte le tipologie di carta testate sono stati riportati il pH prima del trattamento con il metodo deacidificante dell'invenzione, ed i valori di pH misurati dopo determinati intervalli di tempo:

Tabella 1

Dalle prove sperimentali sopra descritte si è osservato che utilizzando come agenti deacidificanti i diazoderivati di formula (I) secondo il metodo dell'invenzione, e in particolare il 2-(1-piperidìn)diazoetano, si innalza il pH a valori di alcalinità più che soddisfacenti al fine di una completa neutralizzazione dei campioni cartacei trattati, e tali valori di pH si mantengono pressoché inalterati nel tempo.

Non si sono inoltre osservate alterazioni di colore nel periodo successivo al trattamento (ingiallimenti), né si sono verificati fenomeni collaterali quali comparsa di aloni o diffusione degli inchiostri.

Non si sono verificate infine formazioni di odori sgradevoli.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di trattamento di materiale cartaceo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di deacidificazione mediante l'impiego come agente deacidificante di almeno un diazoderivato di formula (I)

in cui R’ è scelto tra H e metile, e R è il gruppo

dove n = 1 , 2, 3, 4, 5 ; e R1 e R2, uguali tra loro, sono scelti tra metile e etile, oppure, presi insieme, formano con N un anello piperidinico o 4-morfolinico.
2. Il metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: A) fase di pre-trattamento del materiale cartaceo consistente in un preliminare e grossolano allontanamento di eventuali polveri o residui estranei presenti sulla superficie del foglio tramite getti di aria compressa ; B) fase di deacidificazione; C) fase di lavaggio, eventualmente ripetuto, del materiale cartaceo proveniente dalla fase B), e allontanamento del solvente di lavaggio; D) eventuale fase di condizionamento.
3. Il metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detta fase di deacidificazione B) è condotta mediante completa immersione del materiale cartaceo da trattare in un contenitore contenente una soluzione eterea del diazoderivato di formula (I).
4. Il metodo secondo la rivendicazione 3, in cui il rapporto tra peso del materiale cartaceo da trattare e volume di detta soluzione eterea è di circa 10g / 200ml, e la concentrazione del diazoderivato (I) in detta soluzione eterea è compresa tra 0.1 e 0.5 M.
5. Il metodo secondo la rivendicazione 3, in cui il materiale cartaceo da trattare è mantenuto alla temperatura di 4°C per un periodo di tempo compreso tra 24 e 96 ore, quindi si riporta a temperatura ambiente prima dell’estrazione del materiale cartaceo.
6. Il metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detta fase di deacidificazione B) è condotta mediante applicazione del diazoderivato di formula (I) in fase vapore sul materiale cartaceo da trattare, posto all’interno di una camera sotto vuoto.
7. Il metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detto lavaggio nella fase C) è effettuato con etere etilico.
8. Il metodo secondo la rivendicazione 2, in cui la rimozione del solvente è effettuata mediante asciugatura dei campioni sotto aspirazione a temperatura ambiente per 6 ore.
9. Il metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detta fase D) di condizionamento è effettuata mediante stoccaggio del materiale cartaceo proveniente dalla fase C) per 1 settimana in un contenitore coibentato (T 23°C, 50% R.H.).
10. Il metodo secondo le rivendicazioni 1-9 , in cui detto diazoderivato è il composto di formula (I) in cui R’ è H, n è 1 , e R e R2 presi insieme formano con N un anello piperidinico.
11. Materiale cartaceo trattato con diazoderivati di formula (I) secondo il metodo descritto nelle rivendicazioni 1-10.