| Abstract | This research presents the development of a protective paper coating aimed at minimizing
the impact of environmental factors on historic paper in uncontrolled settings. The coating
was developed to fulfil a dual purpose: (i) to restore damaged paper’s lost mechanical
properties, and (ii) to protect historic paper from physical, chemical, and biological causes
of deterioration while at the same time preserving its visual appearance, structural integrity,
and tactile characteristics. To achieve this, the model paper selected to simulate historic
paper was coated in two layers. The bottom layer consisted of starch coating, while the top
layer comprised methylcellulose coating incorporating various TiO2 NP weight
concentrations (0.2%, 0.5%, 0.75%, 1%, and 2%). Research covered three main aspects of
the conservation process: application, ageing, and reversal. For this purpose, several
properties of the samples were evaluated, including surface morphology, film formation,
physical characteristics, surface properties, optical properties, mechanical properties,
chemical properties, antifungal properties, and coatings’ reversibility. Additionally,
correlations were established between the coatings’ composition and the resulting changes.
The findings have confirmed that the thickness and composition of each coating layer
influence the model paper’s optical and surface properties. At lower TiO2 weight
concentrations, the bilayer coating can slow down the colour change induced by UV
exposure. The proposed nano-TiO2-modified bilayer coatings cannot deactivate the growth
of two cellulolytic fungal species (Aspergillus niger and Trichoderma citrinoviride) on the
surface of the coated model paper. The presence of TiO2 in the top layer of the coating also
induces sporulation, which is attributed to the fungal stress response. The bilayer coatings
are not entirely reversible.
The findings from this research offer new insights into the behaviour of cellulolytic fungi
and their stress-related mechanisms. |
| Abstract (croatian) | Stari ručno rađeni papir dugovječan je materijal. Unatoč navedenome, prirodni proces starenja
staroga papira nije moguće u potpunosti zaustaviti, već samo djelomično usporiti. S druge
strane, ubrzano starenje staroga papira posljedica je djelovanja brojnih fizikalnih, kemijskih i
bioloških činitelja propadanja kojima je papir izložen tijekom pohrane, izlaganja i sl. Kako bi
se umanjio utjecaj činitelja propadanja te produljio vijek trajanja staroga papira, konzervatorirestauratori služe se dvjema metodama: prva uključuje kontrolu okolišnih uvjeta u kojima se
pisana građa nalazi (preventivna zaštita), dok druga uključuje direktnu zaštitu materijala od
kojih je pisana građa sastavljena (kurativna zaštita).
Kurativna zaštita papirne građe uključuje razne postupke poput čišćenja, spajanja, ojačavanja,
neutralizacije, konsolidacije, dimenzioniranja, premazivanja i sl., od kojih je neke moguće
provoditi pomoću biopolimernih materijala. Takvi se materijali, ovisno o njihovoj kemijskoj
čistoći te fizikalno-kemijskih svojstvima, mogu koristiti kao zaštitni premazi. Zaštitni premazi
često sadržavaju dodatne tvari, poput nanočestica, koje su u odnosu na čestice većih
dimenzija značajno reaktivnije te stoga mogu povećati stupanj zaštite papira.
Budući da svaka konzervatorsko-restauratorska intervencija može izazvati razne neželjene
promjene papirne građe (optičke, kemijske, mehaničke i sl.), ista treba biti izvedena ciljano i
minimalistički te s mogućnošću kasnijeg uklanjanja (reverzibilnost). Osim za papir,
intervencija treba biti sigurna za konzervatora-restauratora koji izvodi intervenciju, druge
djelatnike i okoliš.
Cilj ovoga istraživanja bio je osmisliti nanokompozitni premaz sastavljen od biopolimernih
materijala korištenih u konzervaciji-restauraciji papira i nanočestica metalnih oksida, koji će
strukturalno ojačati oslabjeli papir te ga zaštititi od djelovanja bioloških, kemijskih i fizikalnih
činitelja propadanja. Ujedno navedeni premaz neće značajno utjecati na izgled, strukturalni
integritet i taktilna svojstva podloge na koju je nanesen.
Budući da uvođenje novih materijala i postupaka nosi određen rizik i stoga zahtijeva
prethodno ispitivanje njihova dugoročnog utjecaja na papir, tijekom istraživanja korišteni su
odgovarajući modeli. Kao radna podloga korišten je ručno rađeni japanski papir s visokim
udjelom kozo vlakana (70%), dok je kao osnovni premaz odabran škrob. Kao vanjski premaz i
osnova nanokompozita korištena je metilceluloza, dok je kao aktivna tvar koja će pridonijeti
zaštiti papira od UV (engl. Ultraviolet) zračenja i mikroorganizama odabran titanijev dioksid
(TiO2) u različitim masenim koncentracijama (0.2%, 0.5%, 0.75%, 1% i 2%).
Kako bi se ispitao utjecaj premaza i njegovih pojedinačnih dijelova na papir, uzorci supodvrgnuti ubrzanome starenju (toplinsko starenje i UV starenje) te su ispitana njihova
optička, površinska, kemijska i mehanička svojstva prije i nakon navedenih postupaka. Uz
navedeno, ispitana je antifungalnost površine premazanoga papira te reverzibilnost premaza.
Rezultati su pokazali kako količina i sastav premaza utječu na optička i površinska svojstva
papira. Uz navedeno, premazi koji sadrže nanočestice TiO2 mogu usporiti promjenu boje
papira izloženog UV zračenju, pri čemu niže koncentracije TiO2 (0.2%, 0.5%) omogućavaju
veći stupanj zaštite boje. Antifungalno djelovanje premaza nije potvrđeno. Celulolitičke
gljivice reagirale su na prisustvo nanočestica TiO2 u premazu povećanom sporulacijom kao
mehanizmom obrane od stresnih uvjeta. Prisustvo nanočestica TiO2 u premazu povećava
stabilnost papira izloženog toplinskome starenju u odnosu na premazani papir koji ne
sadržava nanočestice. Navedeni premazi nisu u potpunosti reverzibilni.
Provedeno istraživanje potvrdilo je ulogu premaza u zaštiti boje papira od djelovanja UV
zračenja i povišene temperature te ponudilo uvid u ponašanje celulolitičkih gljivica. |
